corrected copyright notices
[gnutls.git] / doc / protocol / draft-ietf-tls-srp-04.txt
blob093f9ec87f158a43083187d31b585449f5131cfd
4 Transport Layer Security Working                               D. Taylor
5 Group                                             Forge Research Pty Ltd
6 Internet-Draft                                         November 29, 2002
7 Expires: May 30, 2003
10                     Using SRP for TLS Authentication
11                          draft-ietf-tls-srp-04
13 Status of this Memo
15    This document is an Internet-Draft and is in full conformance with
16    all provisions of Section 10 of RFC2026.
18    Internet-Drafts are working documents of the Internet Engineering
19    Task Force (IETF), its areas, and its working groups.  Note that
20    other groups may also distribute working documents as Internet-
21    Drafts.
23    Internet-Drafts are draft documents valid for a maximum of six months
24    and may be updated, replaced, or obsoleted by other documents at any
25    time.  It is inappropriate to use Internet-Drafts as reference
26    material or to cite them other than as "work in progress."
28    The list of current Internet-Drafts can be accessed at http://
29    www.ietf.org/ietf/1id-abstracts.txt.
31    The list of Internet-Draft Shadow Directories can be accessed at
32    http://www.ietf.org/shadow.html.
34    This Internet-Draft will expire on May 30, 2003.
36 Copyright Notice
38    Copyright (C) The Internet Society (2002).  All Rights Reserved.
40 Abstract
42    This memo presents a technique for using the SRP [2] (Secure Remote
43    Password) protocol as an authentication method for the TLS
44    [1](Transport Layer Security) protocol.
56 Taylor                    Expires May 30, 2003                  [Page 1]
58 Internet-Draft      Using SRP for TLS Authentication       November 2002
61 Table of Contents
63    1.    Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  3
64    2.    SRP Authentication in TLS  . . . . . . . . . . . . . . . . .  4
65    2.1   Modifications to the TLS Handshake Sequence  . . . . . . . .  4
66    2.1.1 Message Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  4
67    2.1.2 Session Re-use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  4
68    2.2   SRP Verifier Message Digest Selection  . . . . . . . . . . .  5
69    2.3   Changes to the Handshake Message Contents  . . . . . . . . .  5
70    2.3.1 Client hello . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5
71    2.3.2 Server certificate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5
72    2.3.3 Server key exchange  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5
73    2.3.4 Client key exchange  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6
74    2.4   Calculating the Pre-master Secret  . . . . . . . . . . . . .  6
75    2.5   Cipher Suite Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6
76    2.6   New Message Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  7
77    2.6.1 ExtensionType  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  7
78    2.6.2 Client Hello . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  7
79    2.6.3 Server Key Exchange  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  7
80    2.6.4 Client Key Exchange  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9
81    3.    Security Considerations  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
82          References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
83          Author's Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
84    A.    Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
85          Full Copyright Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
112 Taylor                    Expires May 30, 2003                  [Page 2]
114 Internet-Draft      Using SRP for TLS Authentication       November 2002
117 1. Introduction
119    At the time of writing, TLS uses public key certificiates with RSA/
120    DSA digital signatures, or Kerberos, for authentication.
122    These authentication methods do not seem well suited to the
123    applications now being adapted to use TLS (IMAP [4], FTP [6], or
124    TELNET [7], for example).  Given these protocols (and others like
125    them) are designed to use the user name and password method of
126    authentication, being able to safely use user names and passwords to
127    authenticate the TLS connection provides a much easier route to
128    additional security than implementing a public key infrastructure in
129    certain situations.
131    SRP is an authentication method that allows the use of user names and
132    passwords over unencrypted channels without revealing the password to
133    an eavesdropper.  SRP also supplies a shared secret at the end of the
134    authetication sequence that can be used to generate encryption keys.
136    This document describes the use of the SRP authentication method for
137    TLS.
139    The key words "MUST", "MUST NOT", "REQUIRED", "SHALL", "SHALL NOT",
140    "SHOULD", "SHOULD NOT", "RECOMMENDED",  "MAY", and "OPTIONAL" in this
141    document are to be interpreted as described in RFC 2119.
168 Taylor                    Expires May 30, 2003                  [Page 3]
170 Internet-Draft      Using SRP for TLS Authentication       November 2002
173 2. SRP Authentication in TLS
175 2.1 Modifications to the TLS Handshake Sequence
177    The advent of SRP-6 [3] allows the SRP protocol to be implemented
178    using the standard sequence of handshake messages defined in [1].
180    The parameters to various messages are given in the following
181    diagram.
183 2.1.1 Message Sequence
185    Handshake Message Flow for SRP Authentication
187           Client                                 Server
188             |                                      |
189        Client Hello (I) ------------------------>  |
190             |  <---------------------------- Server Hello
191             |  <---------------------------- Certificate*
192             |  <---------------------------- Server Key Exchange (N, g, s, B)
193             |  <---------------------------- Server Hello Done
194        Client Key Exchange (A) ----------------->  |
195        [Change cipher spec]                        |
196        Finished -------------------------------->  |
197             |                        [Change cipher spec]
198             |  <---------------------------- Finished
199             |                                      |
200        Application Data  <--------------> Application Data
202    * Indicates optional or situation-dependent messages that are not
203    always sent.
205    The identifiers given after each message name refer to the SRP
206    variables included in that message.  The variables I, N, g, s, A, and
207    B are defined in [3].
209    An extended client hello message, as defined in [8], is used to send
210    the client identifier (the user name).
212    Servers MAY add an SRP extension to the server hello message.  For
213    the cipher suites defined in this document no information is carried
214    in the SRP extension in the server hello message.  The option to add
215    an SRP extension to the server hello message is given in case it is
216    required in future.
218 2.1.2 Session Re-use
220    The short handshake mechanism for re-using sessions for new
224 Taylor                    Expires May 30, 2003                  [Page 4]
226 Internet-Draft      Using SRP for TLS Authentication       November 2002
229    connections, and renegotiating keys for existing connections will
230    still work with the SRP authentication mechanism and handshake.
232    When a client attemps to re-use a session that uses SRP
233    authentication, it MUST include the SRP extension carrying the user
234    name (I) in the client hello message, in case the server cannot or
235    will not allow re-use of the session, meaning a full handshake
236    sequence is required.
238    If the server does agree to re-use an existing session the server
239    MUST ignore the information in the SRP extension of the client hello
240    message, except for its inclusion in the finished message hashes.
241    This is to ensure attackers cannot replace the authenticated identity
242    without supplying the proper authentication information.
244 2.2 SRP Verifier Message Digest Selection
246    Implementations conforming to this document MUST use the SHA-1
247    message digest with the SRP algorithm.
249 2.3 Changes to the Handshake Message Contents
251    This section describes the changes to the TLS handshake message
252    contents when SRP is being used for authentication.  The definitions
253    of the new message contents and the on-the-wire changes are given in
254    Section 2.6.
256 2.3.1 Client hello
258    The user name is appended to the standard client hello message using
259    the hello message extension mechanism defined in [8].
261 2.3.2 Server certificate
263    The server MUST send a certificate if it agrees to an SRP cipher
264    suite that requires the server to provide additional authentication
265    in the form of a digital signature.  See Section 2.5 for details of
266    which ciphersuites defined in this document require a server
267    certificate to be sent.
269    Because the server's certificate is only used for generating a
270    digital signature in SRP cipher suites, the certificate sent MUST
271    contain a public key that can be used for generating digital
272    signatures.
274 2.3.3 Server key exchange
276    The server key exchange message contains the prime (N), the generator
280 Taylor                    Expires May 30, 2003                  [Page 5]
282 Internet-Draft      Using SRP for TLS Authentication       November 2002
285    (g), and the salt value (s) read from the SRP password file based on
286    the value of (I) received in the client hello extension.  The server
287    key exchange message also contains the server's public key (B).
289    If the server has sent a certificate message, the server key exchange
290    message MUST be signed.
292 2.3.4 Client key exchange
294    The client key exchange message carries the client's public key (A).
296 2.4 Calculating the Pre-master Secret
298    The shared secret resulting from the SRP calculations (S) (defined in
299    [2]) is used as the pre-master secret.
301    The finished messages perform the same function as the client and
302    server evidence messages (M1 and M2) specified in [2].  If either the
303    client or the server calculate an incorrect value, the finished
304    messages will not be understood, and the connection will be dropped
305    as specified in [1].
307 2.5 Cipher Suite Definitions
309    The following cipher suites are added by this draft.  The usage of
310    AES ciphersuites is as defined in [5].
312       CipherSuite TLS_SRP_SHA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA     = { 0x00,0x50 };
314       CipherSuite TLS_SRP_SHA_RSA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA = { 0x00,0x51 };
316       CipherSuite TLS_SRP_SHA_DSS_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA = { 0x00,0x52 };
318       CipherSuite TLS_SRP_SHA_WITH_AES_128_CBC_SHA      = { 0x00,0x53 };
320       CipherSuite TLS_SRP_SHA_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA  = { 0x00,0x54 };
322       CipherSuite TLS_SRP_SHA_DSS_WITH_AES_128_CBC_SHA  = { 0x00,0x55 };
324       CipherSuite TLS_SRP_SHA_WITH_AES_256_CBC_SHA      = { 0x00,0x56 };
326       CipherSuite TLS_SRP_SHA_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA  = { 0x00,0x57 };
328       CipherSuite TLS_SRP_SHA_DSS_WITH_AES_256_CBC_SHA  = { 0x00,0x58 };
330    Cipher suites that do not include a digitial signature algorithm
331    identifier assume the server is authenticated by its possesion of the
332    SRP database.
336 Taylor                    Expires May 30, 2003                  [Page 6]
338 Internet-Draft      Using SRP for TLS Authentication       November 2002
341    Cipher suites that begin with TLS_SRP_SHA_RSA or TLS_SRP_SHA_DSS
342    require the server to send a certificate message containing a
343    certificate with the specified type of public key, and to sign the
344    server key exchange message using a matching private key.
346    Implementations conforming to this specification MUST implement the
347    TLS_SRP_SHA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA ciphersuite, SHOULD implement the
348    TLS_SRP_SHA_WITH_AES_128_CBC_SHA and TLS_SRP_SHA_WITH_AES_256_CBC_SHA
349    ciphersuites, and MAY implement the remaining ciphersuites.
351 2.6 New Message Structures
353    This section shows the structure of the messages passed during a
354    handshake that uses SRP for authentication.  The representation
355    language used is the same as that used in [1].
357 2.6.1 ExtensionType
359    A new value, "srp(6)", has been added to the enumerated
360    ExtensionType, defined in [8].  This value MUST be used as the
361    extension number for the SRP extension.
363 2.6.2 Client Hello
365    The user name (I) is encoded in an SRPExtension structure, and sent
366    in an extended client hello message, using an extension of type
367    "srp".
370    enum { client, server } ClientOrServerExtension;
372    struct {
373       select(ClientOrServerExtension) {
374          case client:
375             opaque srp_I<1..2^8-1>;
376          case server:
377             /* empty struct */
378       }
379    } SRPExtension;
382 2.6.3 Server Key Exchange
384    When the value of KeyExchangeAlgorithm is set to "srp", the server's
385    SRP parameters are sent in the server key exchange message, encoded
386    in a ServerSRPParams structure.
388    If a certificate is sent to the client the server key exchange
392 Taylor                    Expires May 30, 2003                  [Page 7]
394 Internet-Draft      Using SRP for TLS Authentication       November 2002
397    message must be signed.  The following table gives the
398    SignatureAlgorithm value to be used for each ciphersuite.
400       Ciphersuite                            SignatureAlgorithm
402       TLS_SRP_SHA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA         anonymous
404       TLS_SRP_SHA_RSA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA     rsa
406       TLS_SRP_SHA_DSS_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA     dsa
408       TLS_SRP_SHA_WITH_AES_128_CBC_SHA          anonymous
410       TLS_SRP_SHA_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA      rsa
412       TLS_SRP_SHA_DSS_WITH_AES_128_CBC_SHA      dsa
414       TLS_SRP_SHA_WITH_AES_256_CBC_SHA          anonymous
416       TLS_SRP_SHA_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA      rsa
418       TLS_SRP_SHA_DSS_WITH_AES_256_CBC_SHA      dsa
421    struct {
422       select (KeyExchangeAlgorithm) {
423          case diffie_hellman:
424             ServerDHParams params;
425             Signature signed_params;
426          case rsa:
427             ServerRSAParams params;
428             Signature signed_params;
429          case srp:   /* new entry */
430             ServerSRPParams params;
431             Signature signed_params;
432       };
433    } ServerKeyExchange;
435    struct {
436       opaque srp_N<1..2^16-1>;
437       opaque srp_g<1..2^16-1>;
438       opaque srp_s<1..2^8-1>
439       opaque srp_B<1..2^16-1>;
440    } ServerSRPParams;     /* SRP parameters */
448 Taylor                    Expires May 30, 2003                  [Page 8]
450 Internet-Draft      Using SRP for TLS Authentication       November 2002
453 2.6.4 Client Key Exchange
455    When the value of KeyExchangeAlgorithm is set to "srp", the client's
456    ephemeral public key (A) is sent in the client key exchange message,
457    encoded in an ClientSRPPublic structure.
459    An extra value, srp, has been added to the enumerated
460    KeyExchangeAlgorithm, originally defined in TLS [1].
462    struct {
463       select (KeyExchangeAlgorithm) {
464          case rsa: EncryptedPreMasterSecret;
465          case diffie_hellman: ClientDiffieHellmanPublic;
466          case srp: ClientSRPPublic;   /* new entry */
467       } exchange_keys;
468    } ClientKeyExchange;
470    enum { rsa, diffie_hellman, srp } KeyExchangeAlgorithm;
472    struct {
473       opaque srp_A<1..2^16-1>;
474    } ClientSRPPublic;
504 Taylor                    Expires May 30, 2003                  [Page 9]
506 Internet-Draft      Using SRP for TLS Authentication       November 2002
509 3. Security Considerations
511    If an attacker is able to steal the SRP verifier file, the attacker
512    can masquerade as the real host.  Filesystem based X.509 certificate
513    installations are vulnerable to a similar attack unless the server's
514    certificate is issued from a PKI that maintains revocation lists, and
515    the client TLS code can both contact the PKI and make use of the
516    revocation list.
560 Taylor                    Expires May 30, 2003                 [Page 10]
562 Internet-Draft      Using SRP for TLS Authentication       November 2002
565 References
567    [1]  Dierks, T. and C. Allen, "The TLS Protocol", RFC 2246, January
568         1999.
570    [2]  Wu, T., "The SRP Authentication and Key Exchange System", RFC
571         2945, September 2000.
573    [3]  Wu, T., "SRP-6: Improvements and Refinements to the Secure
574         Remote Password Protocol", October 2002.
576    [4]  Newman, C., "Using TLS with IMAP, POP3 and ACAP", RFC 2595, June
577         1999.
579    [5]  Chown, P., "Advanced Encryption Standard (AES) Ciphersuites for
580         Transport Layer Security (TLS)", RFC 3268, June 2002.
582    [6]  Ford-Hutchinson, P., Carpenter, M., Hudson, T., Murray, E. and
583         V. Wiegand, "Securing FTP with TLS", draft-murray-auth-ftp-ssl-
584         09 (work in progress), April 2002.
586    [7]  Boe, M. and J. Altman, "TLS-based Telnet Security", draft-ietf-
587         tn3270e-telnet-tls-06 (work in progress), April 2002.
589    [8]  Blake-Wilson, S., Nystrom, M., Hopwood, D., Mikkelsen, J. and T.
590         Wright, "TLS Extensions", draft-ietf-tls-extensions-05 (work in
591         progress), July 2002.
594 Author's Address
596    David Taylor
597    Forge Research Pty Ltd
599    EMail: DavidTaylor@forge.com.au
600    URI:   http://www.forge.com.au/
616 Taylor                    Expires May 30, 2003                 [Page 11]
618 Internet-Draft      Using SRP for TLS Authentication       November 2002
621 Appendix A. Acknowledgements
623    Thanks to all on the IETF tls mailing list for ideas and analysis.
625    Thanks to Tom Wu for adapting the SRP protocol so it fits the
626    standard TLS handshake message sequence.
672 Taylor                    Expires May 30, 2003                 [Page 12]
674 Internet-Draft      Using SRP for TLS Authentication       November 2002
677 Full Copyright Statement
679    Copyright (C) The Internet Society (2002).  All Rights Reserved.
681    This document and translations of it may be copied and furnished to
682    others, and derivative works that comment on or otherwise explain it
683    or assist in its implementation may be prepared, copied, published
684    and distributed, in whole or in part, without restriction of any
685    kind, provided that the above copyright notice and this paragraph are
686    included on all such copies and derivative works.  However, this
687    document itself may not be modified in any way, such as by removing
688    the copyright notice or references to the Internet Society or other
689    Internet organizations, except as needed for the purpose of
690    developing Internet standards in which case the procedures for
691    copyrights defined in the Internet Standards process must be
692    followed, or as required to translate it into languages other than
693    English.
695    The limited permissions granted above are perpetual and will not be
696    revoked by the Internet Society or its successors or assigns.
698    This document and the information contained herein is provided on an
699    "AS IS" basis and THE INTERNET SOCIETY AND THE INTERNET ENGINEERING
700    TASK FORCE DISCLAIMS ALL WARRANTIES, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING
701    BUT NOT LIMITED TO ANY WARRANTY THAT THE USE OF THE INFORMATION
702    HEREIN WILL NOT INFRINGE ANY RIGHTS OR ANY IMPLIED WARRANTIES OF
703    MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
705 Acknowledgement
707    Funding for the RFC Editor function is currently provided by the
708    Internet Society.
728 Taylor                    Expires May 30, 2003                 [Page 13]