corrected copyright notices
[gnutls.git] / doc / protocol / draft-ietf-tls-rsa-aes-gcm-02.txt
blob671bf846b271d595e68d40fd308a21c425b05791
1 \r
2 \r
3 \r
4 TLS Working Group                                             J. Salowey\r
5 Internet-Draft                                              A. Choudhury\r
6 Intended status: Standards Track                               D. McGrew\r
7 Expires: August 10, 2008                             Cisco Systems, Inc.\r
8                                                         February 7, 2008\r
9 \r
11                      AES-GCM Cipher Suites for TLS\r
12                      draft-ietf-tls-rsa-aes-gcm-02\r
14 Status of this Memo\r
16    By submitting this Internet-Draft, each author represents that any\r
17    applicable patent or other IPR claims of which he or she is aware\r
18    have been or will be disclosed, and any of which he or she becomes\r
19    aware will be disclosed, in accordance with Section 6 of BCP 79.\r
21    Internet-Drafts are working documents of the Internet Engineering\r
22    Task Force (IETF), its areas, and its working groups.  Note that\r
23    other groups may also distribute working documents as Internet-\r
24    Drafts.\r
26    Internet-Drafts are draft documents valid for a maximum of six months\r
27    and may be updated, replaced, or obsoleted by other documents at any\r
28    time.  It is inappropriate to use Internet-Drafts as reference\r
29    material or to cite them other than as "work in progress."\r
31    The list of current Internet-Drafts can be accessed at\r
32    http://www.ietf.org/ietf/1id-abstracts.txt.\r
34    The list of Internet-Draft Shadow Directories can be accessed at\r
35    http://www.ietf.org/shadow.html.\r
37    This Internet-Draft will expire on August 10, 2008.\r
39 Copyright Notice\r
41    Copyright (C) The IETF Trust (2008).\r
43 Abstract\r
45    This memo describes the use of the Advanced Encryption Standard (AES)\r
46    in Galois/Counter Mode (GCM) as a Transport Layer Security (TLS)\r
47    authenticated encryption operation.  GCM provides both\r
48    confidentiality and data origin authentication, can be efficiently\r
49    implemented in hardware for speeds of 10 gigabits per second and\r
50    above, and is also well-suited to software implementations.  This\r
51    memo defines TLS ciphersuites that use AES-GCM with RSA, DSS and\r
55 Salowey, et al.          Expires August 10, 2008                [Page 1]\r
56 \f\r
57 Internet-Draft            AES-GCM Ciphersuites             February 2008\r
60    Diffie-Hellman based key exchange mechanisms.\r
63 Table of Contents\r
65    1.  Introduction  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3\r
67    2.  Conventions Used In This Document . . . . . . . . . . . . . . . 3\r
69    3.  AES-GCM Cipher Suites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3\r
71    4.  TLS Versions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4\r
73    5.  IANA Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5\r
75    6.  Security Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5\r
76      6.1.  Counter Reuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5\r
77      6.2.  Recommendations for Multiple Encryption Processors  . . . . 5\r
79    7.  Acknowledgements  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7\r
81    8.  References  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7\r
82      8.1.  Normative References  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7\r
83      8.2.  Informative References  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7\r
85    Authors' Addresses  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8\r
86    Intellectual Property and Copyright Statements  . . . . . . . . . . 9\r
111 Salowey, et al.          Expires August 10, 2008                [Page 2]\r
112 \f\r
113 Internet-Draft            AES-GCM Ciphersuites             February 2008\r
116 1.  Introduction\r
118    This document describes the use of AES [AES]in Galois Counter Mode\r
119    (GCM) [GCM] (AES-GCM) with various key exchange mechanisms as a\r
120    ciphersuite for TLS.  AES-GCM is not only efficient and secure, but\r
121    hardware implementations can achieve high speeds with low cost and\r
122    low latency, because the mode can be pipelined.  Applications like\r
123    CAPWAP, which uses DTLS, can benefit from the high-speed\r
124    implementations when wireless termination points (WTPs) and\r
125    controllers (ACs) have to meet requirements to support higher\r
126    throughputs in the future.  AES-GCM has been specified as a mode that\r
127    can be used with IPsec ESP [RFC4106] and 802.1AE MAC Security\r
128    [IEEE8021AE].  This document defines ciphersutes based on RSA, DSS\r
129    and Diffie-Hellman key exchanges; ECC based ciphersuites are defined\r
130    in a separate document [I-D.ietf-tls-ecc-new-mac].  AES-GCM is an\r
131    authenticated encryption with associated data (AEAD) cipher, as\r
132    defined in TLS 1.2 [I-D.ietf-tls-rfc4346-bis].  The ciphersuites\r
133    defined in this draft may be used with Datagram TLS defined in\r
134    [RFC4347].  This memo uses GCM in a way similar to\r
135    [I-D.ietf-tls-ecc-new-mac].\r
138 2.  Conventions Used In This Document\r
140    The key words "MUST", "MUST NOT", "REQUIRED", "SHALL", "SHALL NOT",\r
141    "SHOULD", "SHOULD NOT", "RECOMMENDED", "MAY", and "OPTIONAL" in this\r
142    document are to be interpreted as described in [RFC2119]\r
145 3.  AES-GCM Cipher Suites\r
147    The following ciphersuites use the new authenticated encryption modes\r
148    defined in TLS 1.2 with AES in Galois Counter Mode (GCM) [GCM]:\r
150       CipherSuite TLS_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
151       CipherSuite TLS_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
152       CipherSuite TLS_DHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
153       CipherSuite TLS_DHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
154       CipherSuite TLS_DH_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
155       CipherSuite TLS_DH_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
156       CipherSuite TLS_DHE_DSS_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
157       CipherSuite TLS_DHE_DSS_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
158       CipherSuite TLS_DH_DSS_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
159       CipherSuite TLS_DH_DSS_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
160       CipherSuite TLS_DH_anon_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
161       CipherSuite TLS_DH_anon_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
163    These ciphersuites use the AES-GCM authenticated encryption with\r
167 Salowey, et al.          Expires August 10, 2008                [Page 3]\r
168 \f\r
169 Internet-Draft            AES-GCM Ciphersuites             February 2008\r
172    associated data (AEAD) algorithms AEAD_AES_128_GCM and\r
173    AEAD_AES_256_GCM described in [RFC5116].  Note that each of these\r
174    AEAD algorithms uses a 128-bit authentication tag with GCM.  The\r
175    "nonce" SHALL be 12 bytes long and it is "partially implicit" (see\r
176    section 3.2.1 in [RFC5116]).  Part of the nonce is generated as part\r
177    of the handshake process and is static for the entire session and the\r
178    other part is carried in each packet.\r
180              Struct{\r
181                 opaque salt[4];\r
182                 opaque explicit_nonce_part[8];\r
183              } GCMNonce\r
185    The salt is the "implicit" part of the nonce and is not sent in the\r
186    packet.  It is either the client_write_IV if the client is sending or\r
187    the server_write_IV if the server is sending.  These IVs SHALL be 4\r
188    bytes long, therefore, for all the algorithms defined in this\r
189    section, SecurityParameters.fixed_iv_length=4.\r
191    The explicit_nonce_part is chosen by the sender and included in the\r
192    packet.  Each value of the explicit_nonce_part MUST be distinct for\r
193    each distinct invocation of GCM encrypt function for any fixed key.\r
194    Failure to meet this uniqueness requirement can significantly degrade\r
195    security.  The explicit_nonce_part is carried in the IV field of the\r
196    GenericAEADCipher structure.  For all the algorithms defined in this\r
197    section, SecurityParameters.record_iv_length=8.\r
199    In the case of TLS the explicit_nonce_part MAY be the 64-bit sequence\r
200    number.  In the case of Datagram TLS [RFC4347] the\r
201    explicit_nonce_part MAY be formed from the concatenation of the 16-\r
202    bit epoch with the 48-bit DTLS seq_num.\r
204    The RSA, DHE_RSA, DH_RSA, DHE_DSS, DH_DSS, and DH_anon key exchanges\r
205    are performed as defined in [I-D.ietf-tls-rfc4346-bis].\r
207    The PRF algorithms SHALL be as follows:\r
209    For ciphersuites ending in _SHA256 the hash function is SHA256.\r
211    For ciphersuites ending in _SHA384 the hash function is SHA384.\r
214 4.  TLS Versions\r
216    These ciphersuites make use of the authenticated encryption with\r
217    additional data defined in TLS 1.2 [I-D.ietf-tls-rfc4346-bis].  They\r
218    MUST NOT be negotiated in older versions of TLS.  Clients MUST NOT\r
219    offer these cipher suites if they do not offer TLS 1.2 or later.\r
223 Salowey, et al.          Expires August 10, 2008                [Page 4]\r
224 \f\r
225 Internet-Draft            AES-GCM Ciphersuites             February 2008\r
228    Servers which select an earlier version of TLS MUST NOT select one of\r
229    these cipher suites.  Because TLS has no way for the client to\r
230    indicate that it supports TLS 1.2 but not earlier, a non-compliant\r
231    server might potentially negotiate TLS 1.1 or earlier and select one\r
232    of the cipher suites in this document.  Clients MUST check the TLS\r
233    version and generate a fatal "illegal_parameter" alert if they detect\r
234    an incorrect version.\r
237 5.  IANA Considerations\r
239    IANA has assigned the following values for the ciphersuites defined\r
240    in this draft:\r
242       CipherSuite TLS_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
243       CipherSuite TLS_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
244       CipherSuite TLS_DHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
245       CipherSuite TLS_DHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
246       CipherSuite TLS_DH_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
247       CipherSuite TLS_DH_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
248       CipherSuite TLS_DHE_DSS_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
249       CipherSuite TLS_DHE_DSS_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
250       CipherSuite TLS_DH_DSS_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
251       CipherSuite TLS_DH_DSS_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
252       CipherSuite TLS_DH_anon_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
253       CipherSuite TLS_DH_anon_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
256 6.  Security Considerations\r
258    The security considerations in [I-D.ietf-tls-rfc4346-bis] apply to\r
259    this document as well.  The remainder of this section describes\r
260    security considerations specific to the cipher suites described in\r
261    this document.\r
263 6.1.  Counter Reuse\r
265    AES-GCM security requires that the counter is never reused.  The IV\r
266    construction in Section 3 is designed to prevent counter reuse.\r
268 6.2.  Recommendations for Multiple Encryption Processors\r
270    If multiple cryptographic processors are in use by the sender, then\r
271    the sender MUST ensure that, for a particular key, each value of the\r
272    explicit_nonce_part used with that key is distinct.  In this case\r
273    each encryption processor SHOULD include in the explicit_nonce_part a\r
274    fixed value that is distinct for each processor.  The recommended\r
275    format is\r
279 Salowey, et al.          Expires August 10, 2008                [Page 5]\r
280 \f\r
281 Internet-Draft            AES-GCM Ciphersuites             February 2008\r
284         explicit_nonce_part = FixedDistinct || Variable\r
286    where the FixedDistinct field is distinct for each encryption\r
287    processor, but is fixed for a given processor, and the Variable field\r
288    is distinct for each distinct nonce used by a particular encryption\r
289    processor.  When this method is used, the FixedDistinct fields used\r
290    by the different processors MUST have the same length.\r
292    In the terms of Figure 2 in [RFC5116], the Salt is the Fixed-Common\r
293    part of the nonce (it is fixed, and it is common across all\r
294    encryption processors), the FixedDistinct field exactly corresponds\r
295    to the Fixed-Distinct field, and the Variable field corresponds to\r
296    the Counter field, and the explicit part exactly corresponds to the\r
297    explicit_nonce_part.\r
299    For clarity, we provide an example for TLS in which there are two\r
300    distinct encryption processors, each of which uses a one-byte\r
301    FixedDistinct field:\r
303           Salt          = eedc68dc\r
304           FixedDistinct = 01       (for the first encryption processor)\r
305           FixedDistinct = 02       (for the second encryption processor)\r
307    The GCMnonces generated by the first encryption processor, and their\r
308    corresponding explicit_nonce_parts, are:\r
310           GCMNonce                    explicit_nonce_part\r
311           ------------------------    ----------------------------\r
312           eedc68dc0100000000000000    0100000000000000\r
313           eedc68dc0100000000000001    0100000000000001\r
314           eedc68dc0100000000000002    0100000000000002\r
315           ...\r
317    The GCMnonces generated by the second encryption processor, and their\r
318    corresponding explicit_nonce_parts, are\r
320           GCMNonce                    explicit_nonce_part\r
321           ------------------------    ----------------------------\r
322           eedc68dc0200000000000000    0200000000000000\r
323           eedc68dc0200000000000001    0200000000000001\r
324           eedc68dc0200000000000002    0200000000000002\r
325           ...\r
335 Salowey, et al.          Expires August 10, 2008                [Page 6]\r
336 \f\r
337 Internet-Draft            AES-GCM Ciphersuites             February 2008\r
340 7.  Acknowledgements\r
342    This draft borrows heavily from [I-D.ietf-tls-ecc-new-mac].  The\r
343    authors would like to thank Alex Lam and Pasi Eronen for providing\r
344    useful comments during the review of this draft.\r
347 8.  References\r
349 8.1.  Normative References\r
351    [AES]      National Institute of Standards and Technology,\r
352               "Specification for the Advanced Encryption Standard\r
353               (AES)", FIPS 197, November 2001.\r
355    [GCM]      National Institute of Standards and Technology,\r
356               "Recommendation for Block Cipher Modes of Operation:\r
357               Galois Counter Mode (GCM) for Confidentiality and\r
358               Authentication", SP 800-38D, April 2006.\r
360    [I-D.ietf-tls-rfc4346-bis]\r
361               Dierks, T. and E. Rescorla, "The Transport Layer Security\r
362               (TLS) Protocol Version 1.2", draft-ietf-tls-rfc4346-bis-08\r
363               (work in progress), January 2008.\r
365    [RFC2119]  Bradner, S., "Key words for use in RFCs to Indicate\r
366               Requirement Levels", BCP 14, RFC 2119, March 1997.\r
368    [RFC4347]  Rescorla, E. and N. Modadugu, "Datagram Transport Layer\r
369               Security", RFC 4347, April 2006.\r
371    [RFC5116]  McGrew, D., "An Interface and Algorithms for Authenticated\r
372               Encryption", RFC 5116, January 2008.\r
374 8.2.  Informative References\r
376    [I-D.ietf-tls-ecc-new-mac]\r
377               Rescorla, E., "TLS Elliptic Curve Cipher Suites with SHA-\r
378               256/384 and AES Galois Counter  Mode",\r
379               draft-ietf-tls-ecc-new-mac-02 (work in progress),\r
380               December 2007.\r
382    [IEEE8021AE]\r
383               Institute of Electrical and Electronics Engineers, "Media\r
384               Access Control Security", IEEE Standard 802.1AE,\r
385               August 2006.\r
387    [RFC4106]  Viega, J. and D. McGrew, "The Use of Galois/Counter Mode\r
391 Salowey, et al.          Expires August 10, 2008                [Page 7]\r
392 \f\r
393 Internet-Draft            AES-GCM Ciphersuites             February 2008\r
396               (GCM) in IPsec Encapsulating Security Payload (ESP)",\r
397               RFC 4106, June 2005.\r
400 Authors' Addresses\r
402    Joseph Salowey\r
403    Cisco Systems, Inc.\r
404    2901 3rd. Ave\r
405    Seattle, WA  98121\r
406    USA\r
408    Email: jsalowey@cisco.com\r
411    Abhijit Choudhury\r
412    Cisco Systems, Inc.\r
413    3625 Cisco Way\r
414    San Jose, CA  95134\r
415    USA\r
417    Email: abhijitc@cisco.com\r
420    David McGrew\r
421    Cisco Systems, Inc.\r
422    170 W Tasman Drive\r
423    San Jose, CA  95134\r
424    USA\r
426    Email: mcgrew@cisco.com\r
447 Salowey, et al.          Expires August 10, 2008                [Page 8]\r
448 \f\r
449 Internet-Draft            AES-GCM Ciphersuites             February 2008\r
452 Full Copyright Statement\r
454    Copyright (C) The IETF Trust (2008).\r
456    This document is subject to the rights, licenses and restrictions\r
457    contained in BCP 78, and except as set forth therein, the authors\r
458    retain all their rights.\r
460    This document and the information contained herein are provided on an\r
461    "AS IS" basis and THE CONTRIBUTOR, THE ORGANIZATION HE/SHE REPRESENTS\r
462    OR IS SPONSORED BY (IF ANY), THE INTERNET SOCIETY, THE IETF TRUST AND\r
463    THE INTERNET ENGINEERING TASK FORCE DISCLAIM ALL WARRANTIES, EXPRESS\r
464    OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO ANY WARRANTY THAT THE USE OF\r
465    THE INFORMATION HEREIN WILL NOT INFRINGE ANY RIGHTS OR ANY IMPLIED\r
466    WARRANTIES OF MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.\r
469 Intellectual Property\r
471    The IETF takes no position regarding the validity or scope of any\r
472    Intellectual Property Rights or other rights that might be claimed to\r
473    pertain to the implementation or use of the technology described in\r
474    this document or the extent to which any license under such rights\r
475    might or might not be available; nor does it represent that it has\r
476    made any independent effort to identify any such rights.  Information\r
477    on the procedures with respect to rights in RFC documents can be\r
478    found in BCP 78 and BCP 79.\r
480    Copies of IPR disclosures made to the IETF Secretariat and any\r
481    assurances of licenses to be made available, or the result of an\r
482    attempt made to obtain a general license or permission for the use of\r
483    such proprietary rights by implementers or users of this\r
484    specification can be obtained from the IETF on-line IPR repository at\r
485    http://www.ietf.org/ipr.\r
487    The IETF invites any interested party to bring to its attention any\r
488    copyrights, patents or patent applications, or other proprietary\r
489    rights that may cover technology that may be required to implement\r
490    this standard.  Please address the information to the IETF at\r
491    ietf-ipr@ietf.org.\r
494 Acknowledgment\r
496    Funding for the RFC Editor function is provided by the IETF\r
497    Administrative Support Activity (IASA).\r
503 Salowey, et al.          Expires August 10, 2008                [Page 9]\r
504 \f\r