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@nrEngineer(Naru （えんじにあ）)

新SFAD cycle の 8 Phase を一周した記録 ― 認証機能を題材に

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TL;DR

  • SFAD cycle の 8 Phase を 認証機能 (login/logout/refresh) 一式 で頭から最後まで回した実録
  • 全 Phase 合計: 約 2 時間 10 分。人間の介入は各 Phase のゲート承認のみ
  • 出力成果物: 仕様 4 ファイル (約 680 行) + 受け入れテスト 4 本 + UC テスト 14 本 + 実装コード 3 endpoint
  • 各 Phase で AI との対話ログ、生成ファイルの抜粋、修正箇所を全公開
  • 「Phase が 8 個もあるのに実務で回るの?」→ 回る。Phase 分割で頭が混乱しないほうが早い
  • Season 1 の集大成。B1〜B5 で紹介した個別要素が、この記事で統合される

この記事でできること

やりたいこと 対応セクション
8 Phase の全体像を把握したい 8 Phase 概要
各 Phase で AI とどう対話するか知りたい Phase 1〜8 詳細
各 Phase にかかる時間を知りたい 時間配分
出力成果物のボリュームを見たい 総括
運用してみた感想を知りたい 感想

「SFAD cycle は 8 Phase もあるって、実務で回せるの?」

8 Phase を初めて紹介されたとき、正直そう思いました。4ファイル分割でさえ「増えたな」と感じていたので、Phase が 8 個に増えると聞いて「教科書に載せるだけの机上論では?」と疑ったのです。

結論から書くと、一周 2 時間 10 分で、壊れない実装がまるごと手に入りました。

この記事では、認証機能 (login / logout / refresh) を題材に、SFAD cycle の 8 Phase を頭から最後まで回した実録を公開します。各 Phase での AI 対話、生成ファイル、時間配分、全部見せます。

本記事は Season 1 の集大成です。B1 (4ファイル分割) / B2 (攻撃者視点) / B3 (13ルール) / B4 (Threat) / B5 (Resilience) で紹介した要素が、ここで統合されます。

題材: 認証機能

要件

  • POST /login: email + password → JWT 発行
  • POST /logout: 現行セッション無効化
  • POST /refresh: refresh token で新しい access token を発行
  • 技術: FastAPI + SQLAlchemy + PostgreSQL + Redis (session store)

なぜ認証機能を選んだか

  • 誰もが実装する機能
  • 攻撃対象になりやすい (Credential Stuffing / Session Fixation / IDOR)
  • エラーパスが多い (expired token / invalid credentials / rate limit)
  • 実装ミスが即本番事故になる

4ファイル × 4 視点の網羅性を確かめるには最適な題材です。

8 Phase 概要

Phase 名前 所要 出力
1 Example Mapping 15分 Rule/Example/Question のドラフト
2 functional.md 生成 15分 functional.md
3 threat.md 生成 15分 threat.md
4 resilience.md 生成 10分 resilience.md
5 plan.md 生成 10分 plan.md
6 受け入れテスト生成 15分 tests/acceptance/*
7 UC TDD 60分 実装 + UC テスト
8 静的解析ゲート 5分 lint/type pass
合計 約 2h 25m 4 files + tests + impl

※実測 2h 10m。Phase 間のタスク切り替え時間を含めて 2h 25m 見込んでおくと安全。

Phase 1: Example Mapping (15分)

投入プロンプト

以下の機能について Example Mapping を作成してください。
機能名: 認証機能 (login/logout/refresh)

Rule/Example/Question の 3 階層で。
- Rule: 必ず守る原則 (3〜7個)
- Example: 各 Rule の具体例 (2〜4個ずつ)
- Question: 決まっていない項目 (3〜5個)

技術スタック: FastAPI + SQLAlchemy + PostgreSQL + Redis

AI の回答 (抜粋)

# Example Map: 認証機能

## Rule 1: email + password でログインできる
- Example 1.1: 正しい credentials → 200 + JWT 発行
- Example 1.2: 間違った password → 401 "Invalid credentials"
- Example 1.3: 存在しない email → 401 "Invalid credentials" (ユーザー列挙防止)

## Rule 2: ログイン失敗 5 回で 15 分ロック
- Example 2.1: 5回連続失敗 → 6回目は 429
- Example 2.2: 成功したらカウンターリセット
- Example 2.3: 15分経過で自動解除

## Rule 3: access token は 15 分、refresh token は 30 日
- Example 3.1: 14分59秒で valid
- Example 3.2: 15分01秒で expired → 401

## Rule 4: logout で現行セッションを無効化
- Example 4.1: logout 後に access token で API 叩くと 401
- Example 4.2: logout 後の refresh token も無効

## Rule 5: refresh で新 access token を発行
- Example 5.1: valid refresh token → 新 access + 新 refresh (rotation)
- Example 5.2: expired refresh → 401

## Questions
- Q1: 2FA は今回のスコープ?
- Q2: Session Fixation 対策で session regenerate は必要?
- Q3: Logout 時に全デバイスからログアウトするオプション?
- Q4: Refresh token rotation は強制?
- Q5: Rate limit は IP 単位 or アカウント単位?

人間の決定

  • Q1: 今回スコープ外 (次スプリント)
  • Q2: YES (ログイン成功後 session regenerate)
  • Q3: YES (logout?all=true でサポート)
  • Q4: YES (rotation 強制)
  • Q5: アカウント単位 (IP は VPN 経由で同じ IP が多数アカウントに)

Phase 1 の所要: 15分

Phase 2: functional.md 生成 (15分)

投入プロンプト

Example Mapping の結果を functional.md に落としてください。
Given-When-Then 形式で。
各 Rule に対して 1〜3 の Scenario。

生成された functional.md (抜粋)

# functional.md: 認証機能

## Feature: ログイン

### Rule 1: email + password でログインできる

#### Scenario 1.1: 成功ログイン
Given: email="user@example.com", password="CorrectPassword123!", ユーザーが存在
When: POST /login {email, password}
Then: 
  - 200 OK
  - Response: {access_token, refresh_token, token_type: "Bearer"}
  - Set-Cookie: session_id=xxx; HttpOnly; Secure; SameSite=Lax
  - session_id は login 前と別の値 (session regenerate)

#### Scenario 1.2: 不正なパスワード
Given: email="user@example.com", password="WrongPassword"
When: POST /login {email, password}
Then:
  - 401 Unauthorized
  - Response: {"detail": "Invalid credentials"}
  - ログイン失敗カウンター +1

#### Scenario 1.3: 存在しないメアド
Given: email="nonexistent@example.com"
When: POST /login {email, password="any"}
Then:
  - 401 Unauthorized
  - Response: {"detail": "Invalid credentials"} (1.2 と同じメッセージ)

### Rule 2: ログイン失敗 5 回で 15 分ロック

#### Scenario 2.1: 5 回失敗
Given: email="user@example.com", 既に 4 回失敗済み
When: POST /login (5 回目、間違った password)
Then: 401 + カウンター 5
And: 次のログイン試行 (POST /login) → 429 Too Many Requests
And: lockout_until = now + 15分

## Feature: Logout
...

## Feature: Refresh
...

全体で 340 行。

修正箇所 (人間)

  • Scenario 2.1 の「5 回目の成功時のカウンターリセット」が抜けていた → 追記
  • Cookie の Path=/ 指定を明示

Phase 2 の所要: 15分

Phase 3: threat.md 生成 (15分)

投入プロンプト

あなたは以下の functional.md を攻撃しようとしているペネトレーションテスターです。
threat.md を生成してください。

必須セクション:
1. Authorization Matrix
2. IDOR / Mass Assignment チェック
3. 認証仕様 (Cookie flags, レート制限, session 管理)
4. 検討済み脅威テーブル
5. 未解決事項

[functional.md を貼る]

生成された threat.md (抜粋)

## Authorization Matrix

| 操作 | 未認証 | 認証済 (一般) | 管理者 |
|---|---|---|---|
| POST /login | ✅ | - | - |
| POST /logout | ❌ 401 | ✅ | ✅ |
| POST /refresh | ❌ 401 | ✅ | ✅ |
| GET /me | ❌ 401 | ✅ | ✅ |

## IDOR チェック

### POST /logout
- 現在の session を無効化するだけ
- query parameter `all=true` の場合、user_id の全 session を無効化
- 他ユーザーの session_id を指定してもアクセスできない (session_id は cookie 経由のみ)

### POST /refresh
- refresh token の owner_user_id が cookie session と一致することを DB で確認
- 不一致時: token 無効化 + 401

## Mass Assignment

### POST /login
- 入力: email, password
- 受け取ってはいけない: user_id, is_admin, roles, token_expires_at
- Pydantic extra: forbid

## 認証仕様

- JWT: access 15min, refresh 30days
- Cookie: httpOnly, SameSite=Lax, Secure (prod), Path=/
- Session regenerate: ログイン成功後に新 session_id 発行
- レート制限: アカウント単位、ログイン失敗 5 回 / 5 分でロック 15 分
- エラーメッセージ: "Invalid credentials" で統一 (ユーザー列挙防止)

## 検討済み脅威

| 脅威 | 対策 | 優先度 |
|---|---|---|
| Credential Stuffing | レート制限 + bcrypt (cost=12) | Critical |
| Session Fixation | ログイン後 session regenerate | Critical |
| XSS による token 窃取 | httpOnly Cookie | Critical |
| CSRF | SameSite=Lax | High |
| Refresh token 窃取 | Rotation (1回使ったら無効化) | High |
| ユーザー列挙 | エラーメッセージ統一 | High |
| Timing attack | constant-time compare (bcrypt) | Medium |

## 未解決

- 2FA: 次スプリント
- Device fingerprinting: 今回スコープ外

修正箇所

  • 攻撃者 AI は「Refresh token を redis に入れるか DB に入れるか」を問わなかった → 人間が決定 (DB: rotation 監査のため)

Phase 3 の所要: 15分

Phase 4: resilience.md 生成 (10分)

投入プロンプト

この機能の resilience.md を生成してください。

必須カテゴリ:
1. 外部依存障害 (DB, Redis)
2. 内部エラー
3. リソース枯渇
4. データ破損

[functional.md + threat.md を貼る]

生成された resilience.md (抜粋)

## 1. 外部依存障害

### PostgreSQL (認証 DB)
- Timeout: query 3s, transaction 10s
- 落ちた場合: 503 Service Unavailable
- Retry: deadlock のみ 1 回再試行

### Redis (session store)
- Timeout: 500ms
- 落ちた場合: session lookup は DB fallback
- Circuit Breaker: 10 req で 50% 失敗で 30s open

## 2. 内部エラー

### bcrypt 検証エラー
- 500 Internal Server Error
- Log: request_id + email_hash (email そのものは log せず)

### JWT デコードエラー
- 401 Unauthorized ("Invalid token")
- Log: request_id + token prefix のみ

## 3. リソース枯渇

### DB 接続プール枯渇
- 503
- アラート: > 80% で警告

### Rate limit storage 枯渇
- 429 を常に返す fail-safe
- アラート: ロックアウト状態が 10 分続く

## 4. データ破損

### Session inconsistency
- Redis と DB の session が不一致 → DB を source of truth
- Inconsistent 検出時は session 無効化

## 5. 監視項目

- login_duration_p99: < 500ms
- login_failure_rate: > 30% で警告
- redis_breaker_state: open 1分以上でアラート

Phase 4 の所要: 10分

Phase 5: plan.md 生成 (10分)

投入プロンプト

実装計画 plan.md を生成してください。
- 実装順序 (依存関係順)
- 各ステップの Out of Scope
- テスト戦略

生成された plan.md

## 実装順序

1. **User Model** (app/models/user.py)
   - email (unique), password_hash, created_at, failed_login_count, lockout_until
   - Out of Scope: 2FA 関連フィールド

2. **SessionRepository** (app/repositories/session.py)
   - DB (PostgreSQL) 側: session table
   - Redis 側: session cache
   - Out of Scope: session device tracking

3. **AuthService** (app/services/auth.py)
   - login(email, password) → token pair
   - logout(session_id, all=False)
   - refresh(refresh_token) → new token pair
   - bcrypt verify, JWT 発行, rate limit check

4. **エンドポイント** (app/api/v1/auth.py)
   - POST /login
   - POST /logout  
   - POST /refresh

5. **レート制限 middleware** (app/middleware/rate_limit.py)
   - アカウント単位 (email)
   - threat.md の仕様準拠

6. **受け入れテスト** (tests/acceptance/test_auth.py)
   - 4 シナリオ: 成功, 失敗, ロック, refresh

## Out of Scope (今回やらないこと)

- 2FA
- Device fingerprinting
- 全デバイスログアウト以外の session 管理 (管理画面等)
- Password reset (別機能)

## テスト戦略

- 受け入れテスト: 4 シナリオ (機能全体)
- UC テスト: 14 ユースケース (1 UC 1 テスト)
- 統合テスト: bcrypt の実際の hash 検証

Phase 5 の所要: 10分

Phase 6: 受け入れテスト生成 (15分)

投入プロンプト

functional.md と threat.md に基づき、受け入れテスト (外側ループ) を pytest で生成してください。
Red 状態で構いません。

生成された tests/acceptance/test_auth.py (抜粋)

import pytest
from httpx import AsyncClient

@pytest.mark.asyncio
async def test_login_success(client: AsyncClient, seed_user):
    """Scenario 1.1: 成功ログイン"""
    response = await client.post("/login", json={
        "email": "user@example.com",
        "password": "CorrectPassword123!",
    })
    assert response.status_code == 200
    assert "access_token" in response.json()
    assert "refresh_token" in response.json()
    cookies = response.cookies
    assert cookies.get("session_id") is not None
    # session regenerate 確認
    assert cookies.get("session_id") != seed_user.session_id

@pytest.mark.asyncio
async def test_login_wrong_password(client: AsyncClient, seed_user):
    """Scenario 1.2: 不正なパスワード"""
    response = await client.post("/login", json={
        "email": "user@example.com",
        "password": "WrongPassword",
    })
    assert response.status_code == 401
    assert response.json() == {"detail": "Invalid credentials"}

@pytest.mark.asyncio
async def test_account_lockout(client: AsyncClient, seed_user):
    """Scenario 2.1: 5 回失敗でロック"""
    for _ in range(5):
        await client.post("/login", json={"email": "user@example.com", "password": "wrong"})
    
    response = await client.post("/login", json={"email": "user@example.com", "password": "CorrectPassword123!"})
    assert response.status_code == 429

初回実行: 全て Red (実装がないので当然)。

Phase 6 の所要: 15分

Phase 7: UC TDD (60分)

Phase 7 は 各 UC を Red → Green → Refactor で 1 つずつ実装していきます。Canon TDD の忠実な再現。

UC 1: "Login success returns JWT" (8分)

Red: まず UC テスト

def test_auth_service_login_success():
    service = AuthService(user_repo=FakeUserRepo([user]), jwt=FakeJWT())
    result = service.login("user@example.com", "password")
    assert result.access_token is not None

Green: 最小実装

class AuthService:
    def __init__(self, user_repo, jwt):
        self.user_repo = user_repo
        self.jwt = jwt
    
    def login(self, email, password):
        user = self.user_repo.find_by_email(email)
        if not user or not verify_password(password, user.password_hash):
            raise InvalidCredentialsError()
        return TokenPair(
            access_token=self.jwt.create_access(user.id),
            refresh_token=self.jwt.create_refresh(user.id),
        )

Refactor: なし (最小実装で十分シンプル)

UC 2〜14 (省略、各 3〜5 分)

  • UC 2: Login with wrong password raises InvalidCredentialsError
  • UC 3: Login with nonexistent email raises InvalidCredentialsError (same error)
  • UC 4: Failed login increments counter
  • UC 5: 5 failed logins triggers lockout
  • UC 6: Successful login resets counter
  • UC 7: Lockout expires after 15 minutes
  • UC 8: Logout invalidates session
  • UC 9: Logout with all=true invalidates all user sessions
  • UC 10: Refresh returns new access token
  • UC 11: Refresh rotates refresh token
  • UC 12: Expired refresh token raises TokenExpiredError
  • UC 13: Revoked refresh token raises TokenRevokedError
  • UC 14: Rate limiter checks on POST /login

各 UC を 3〜5 分で Red → Green → Refactor。14 UC × 平均 4 分 = 56 分。

最後に受け入れテスト全部 Green

Phase 6 で書いた 4 つの acceptance test が全部 pass。これで外側ループも閉じる。

Phase 7 の所要: 60分

Phase 8: 静的解析ゲート (5分)

$ ruff check app/
All checks passed!

$ mypy app/ --strict
Success: no issues found in 8 source files

$ bandit -r app/ -ll
No issues identified.

$ pytest
============== 18 passed in 3.24s ==============

全て green。コミット OK。

Phase 8 の所要: 5分

総括: 実行時間と成果物

時間配分 (実測)

Phase 所要
1. Example Mapping 15分
2. functional.md 15分
3. threat.md 15分
4. resilience.md 10分
5. plan.md 10分
6. 受け入れテスト 15分
7. UC TDD 60分
8. 静的解析 5分
合計 2h 10m

成果物

  • docs/specs/auth/functional.md: 340 行
  • docs/specs/auth/threat.md: 180 行
  • docs/specs/auth/resilience.md: 100 行
  • docs/specs/auth/plan.md: 60 行 (計 680 行)
  • tests/acceptance/test_auth.py: 4 本
  • tests/unit/test_auth_service.py: 14 本
  • app/services/auth.py: 180 行
  • app/api/v1/auth.py: 90 行
  • app/middleware/rate_limit.py: 60 行

人間の介入

各 Phase の ゲート承認 のみ。AI の出力を読み、「OK」または「修正してほしい」を返すだけ。

  • Phase 1: Questions の回答 (5問)
  • Phase 2〜5: 生成ファイルのレビュー + 細かい修正 (1〜3箇所/Phase)
  • Phase 7: UC ごとの Red テスト確認 → Green 実装レビュー

感想

良かった点

  • Phase 分割で頭が混乱しない。「今は threat だけ考えればいい」が楽
  • 仕様ファイルが 4 つに分かれている ので、後から「これどこに書く?」で迷わない
  • UC TDD のリズムが気持ちいい。小さく Red → Green → Refactor を 14 回回すと、実装が自然に保守しやすくなる
  • レビュー一発通過。仕様 + テスト + 実装が揃っているので、レビュアーが疑問を持ちようがない

違和感・難しかった点

  • Phase 3 (threat.md) は慣れるまで時間がかかった。攻撃者視点のプロンプトを書くのがコツ要る
  • Phase 4 (resilience.md) は、プロジェクトごとに「どこまで書くか」の塩梅が違う。過剰に書くと肥大化
  • Phase 7 の UC 14 個は、最初やると「本当にこんなに要る?」と思うが、後から 1 個ずつ増やすより一気に書いた方が早い

全体の印象

  • 「Phase が 8 個もあるのは実務で回らない」は 杞憂だった
  • むしろ Phase 分割があるから一周 2 時間で終わる。一人で全体を頭に入れて書こうとしたら、もっと時間がかかる
  • AI が各 Phase の出力を自動生成してくれるので、人間は ゲート承認と判断 に集中できる

まとめ

  • SFAD cycle 8 Phase を認証機能で一周: 約 2 時間 10 分
  • 成果物: 仕様 4 ファイル (680 行) + テスト 18 本 + 実装 3 endpoint
  • 人間の介入は各 Phase のゲート承認のみ
  • Phase 分割は 冗長に見えて実は速い。頭が混乱しないため
  • Canon TDD の UC TDD (Red → Green → Refactor × 14) が実装の質を底上げ
  • レビュー一発通過の満足度は、一度体験すると戻れない
  • B1 (4ファイル分割) / B2 (攻撃者視点) / B3 (13ルール) / B4 (Threat) / B5 (Resilience) が、この 8 Phase の中で統合される

「毎回 2 時間は重い」と感じる方へ ― 手戻り 1 件分のコストで仕様 + テスト + 実装が揃う と考えれば、むしろ安い投資です。一度試してみてください。

次の記事: 既存コードから N+1 を仕様化する ― reverse 9タグ活用ガイド (6/11 公開予定)

ここまでの B1〜B7 は 新規開発 の文脈でした。次回は視点を変えて、保守案件で仕様書のないコードを引き継いだとき の話。sfad:reverse の 9タグを使って既存コードから仕様を逆抽出しつつ、特に [N+1 QUERY] タグで実案件を 1.2秒 → 80ms に高速化した記録を公開します。

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