No empty .Rs/.Re
[netbsd-mini2440.git] / crypto / external / bsd / netpgp / dist / ref / rfc2437.txt
blob54f6d5db5f5cd1dd4383681923e252d4558c0ea2
7 Network Working Group                                         B. Kaliski
8 Request for Comments: 2437                                    J. Staddon
9 Obsoletes: 2313                                         RSA Laboratories
10 Category: Informational                                     October 1998
13                 PKCS #1: RSA Cryptography Specifications
14                               Version 2.0
16 Status of this Memo
18    This memo provides information for the Internet community.  It does
19    not specify an Internet standard of any kind.  Distribution of this
20    memo is unlimited.
22 Copyright Notice
24    Copyright (C) The Internet Society (1998).  All Rights Reserved.
26 Table of Contents
28    1.       Introduction.....................................2
29    1.1      Overview.........................................3
30    2.       Notation.........................................3
31    3.       Key types........................................5
32    3.1      RSA public key...................................5
33    3.2      RSA private key..................................5
34    4.       Data conversion primitives.......................6
35    4.1      I2OSP............................................6
36    4.2      OS2IP............................................7
37    5.       Cryptographic primitives.........................8
38    5.1      Encryption and decryption primitives.............8
39    5.1.1    RSAEP............................................8
40    5.1.2    RSADP............................................9
41    5.2      Signature and verification primitives...........10
42    5.2.1    RSASP1..........................................10
43    5.2.2    RSAVP1..........................................11
44    6.       Overview of schemes.............................11
45    7.       Encryption schemes..............................12
46    7.1      RSAES-OAEP......................................13
47    7.1.1    Encryption operation............................13
48    7.1.2    Decryption operation............................14
49    7.2      RSAES-PKCS1-v1_5................................15
50    7.2.1    Encryption operation............................17
51    7.2.2    Decryption operation............................17
52    8.       Signature schemes with appendix.................18
53    8.1      RSASSA-PKCS1-v1_5...............................19
54    8.1.1    Signature generation operation..................20
58 Kaliski & Staddon            Informational                      [Page 1]
60 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
63    8.1.2    Signature verification operation................21
64    9.       Encoding methods................................22
65    9.1      Encoding methods for encryption.................22
66    9.1.1    EME-OAEP........................................22
67    9.1.2    EME-PKCS1-v1_5..................................24
68    9.2      Encoding methods for signatures with appendix...26
69    9.2.1    EMSA-PKCS1-v1_5.................................26
70    10.      Auxiliary Functions.............................27
71    10.1     Hash Functions..................................27
72    10.2     Mask Generation Functions.......................28
73    10.2.1   MGF1............................................28
74    11.      ASN.1 syntax....................................29
75    11.1     Key representation..............................29
76    11.1.1   Public-key syntax...............................30
77    11.1.2   Private-key syntax..............................30
78    11.2     Scheme identification...........................31
79    11.2.1   Syntax for RSAES-OAEP...........................31
80    11.2.2   Syntax for RSAES-PKCS1-v1_5.....................32
81    11.2.3   Syntax for RSASSA-PKCS1-v1_5....................33
82    12       Patent Statement................................33
83    12.1     Patent statement for the RSA algorithm..........34
84    13.      Revision history................................35
85    14.      References......................................35
86             Security Considerations.........................37
87             Acknowledgements................................37
88             Authors' Addresses..............................38
89             Full Copyright Statement........................39
91 1. Introduction
93    This memo is the successor to RFC 2313. This document provides
94    recommendations for the implementation of public-key cryptography
95    based on the RSA algorithm [18], covering the following aspects:
97       -cryptographic primitives
98       -encryption schemes
99       -signature schemes with appendix
100       -ASN.1 syntax for representing keys and for identifying the
101        schemes
103    The recommendations are intended for general application within
104    computer and communications systems, and as such include a fair
105    amount of flexibility. It is expected that application standards
106    based on these specifications may include additional constraints. The
107    recommendations are intended to be compatible with draft standards
108    currently being developed by the ANSI X9F1 [1] and IEEE P1363 working
109    groups [14].  This document supersedes PKCS #1 version 1.5 [20].
114 Kaliski & Staddon            Informational                      [Page 2]
116 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
119    Editor's note. It is expected that subsequent versions of PKCS #1 may
120    cover other aspects of the RSA algorithm such as key size, key
121    generation, key validation, and signature schemes with message
122    recovery.
124 1.1 Overview
126    The organization of this document is as follows:
128       -Section 1 is an introduction.
129       -Section 2 defines some notation used in this document.
130       -Section 3 defines the RSA public and private key types.
131       -Sections 4 and 5 define several primitives, or basic mathematical
132        operations. Data conversion primitives are in Section 4, and
133        cryptographic primitives (encryption-decryption,
134        signature-verification) are in Section 5.
135       -Section 6, 7 and 8 deal with the encryption and signature schemes
136        in this document. Section 6 gives an overview. Section 7 defines
137        an OAEP-based [2] encryption scheme along with the method found
138        in PKCS #1 v1.5.  Section 8 defines a signature scheme with
139        appendix; the method is identical to that of PKCS #1 v1.5.
140       -Section 9 defines the encoding methods for the encryption and
141        signature schemes in Sections 7 and 8.
142       -Section 10 defines the hash functions and the mask generation
143        function used in this document.
144       -Section 11 defines the ASN.1 syntax for the keys defined in
145        Section 3 and the schemes gives in Sections 7 and 8.
146       -Section 12 outlines the revision history of PKCS #1.
147       -Section 13 contains references to other publications and
148        standards.
150 2. Notation
152    (n, e)        RSA public key
154    c             ciphertext representative, an integer between 0 and n-1
156    C             ciphertext, an octet string
158    d             private exponent
160    dP            p's exponent, a positive integer such that:
161                   e(dP)\equiv 1 (mod(p-1))
163    dQ            q's exponent, a positive integer such that:
164                   e(dQ)\equiv 1 (mod(q-1))
166    e             public exponent
170 Kaliski & Staddon            Informational                      [Page 3]
172 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
175    EM            encoded message, an octet string
177    emLen         intended length in octets of an encoded message
179    H             hash value, an output of Hash
181    Hash          hash function
183    hLen          output length in octets of hash function Hash
185    K             RSA private key
187    k             length in octets of the modulus
189    l             intended length of octet string
191    lcm(.,.)      least common multiple of two
192                  nonnegative integers
194    m             message representative, an integer between
195                  0 and n-1
197    M             message, an octet string
199    MGF           mask generation function
201    n             modulus
203    P             encoding parameters, an octet string
205    p,q           prime factors of the modulus
207    qInv          CRT coefficient, a positive integer less
208                  than p such: q(qInv)\equiv 1 (mod p)
210    s             signature representative, an integer
211                  between 0 and n-1
213    S             signature, an octet string
215    x             a nonnegative integer
217    X             an octet string corresponding to x
219    \xor          bitwise exclusive-or of two octet strings
221    \lambda(n)    lcm(p-1, q-1), where n = pq
226 Kaliski & Staddon            Informational                      [Page 4]
228 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
231    ||            concatenation operator
233    ||.||         octet length operator
235 3. Key types
237    Two key types are employed in the primitives and schemes defined in
238    this document: RSA public key and RSA private key. Together, an RSA
239    public key and an RSA private key form an RSA key pair.
241 3.1 RSA public key
243    For the purposes of this document, an RSA public key consists of two
244    components:
246    n, the modulus, a nonnegative integer
247    e, the public exponent, a nonnegative integer
249    In a valid RSA public key, the modulus n is a product of two odd
250    primes p and q, and the public exponent e is an integer between 3 and
251    n-1 satisfying gcd (e, \lambda(n)) = 1, where \lambda(n) = lcm (p-
252    1,q-1).  A recommended syntax for interchanging RSA public keys
253    between implementations is given in Section 11.1.1; an
254    implementation's internal representation may differ.
256 3.2 RSA private key
258    For the purposes of this document, an RSA private key may have either
259    of two representations.
261    1. The first representation consists of the pair (n, d), where the
262    components have the following meanings:
264    n, the modulus, a nonnegative integer
265    d, the private exponent, a nonnegative integer
267    2. The second representation consists of a quintuple (p, q, dP, dQ,
268    qInv), where the components have the following meanings:
270    p, the first factor, a nonnegative integer
271    q, the second factor, a nonnegative integer
272    dP, the first factor's exponent, a nonnegative integer
273    dQ, the second factor's exponent, a nonnegative integer
274    qInv, the CRT coefficient, a nonnegative integer
276    In a valid RSA private key with the first representation, the modulus
277    n is the same as in the corresponding public key and is the product
278    of two odd primes p and q, and the private exponent d is a positive
282 Kaliski & Staddon            Informational                      [Page 5]
284 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
287    integer less than n satisfying:
289    ed \equiv 1 (mod \lambda(n))
291    where e is the corresponding public exponent and \lambda(n) is as
292    defined above.
294    In a valid RSA private key with the second representation, the two
295    factors p and q are the prime factors of the modulus n, the exponents
296    dP and dQ are positive integers less than p and q respectively
297    satisfying
299    e(dP)\equiv 1(mod(p-1))
300    e(dQ)\equiv 1(mod(q-1)),
302    and the CRT coefficient qInv is a positive integer less than p
303    satisfying:
305    q(qInv)\equiv 1 (mod p).
307    A recommended syntax for interchanging RSA private keys between
308    implementations, which includes components from both representations,
309    is given in Section 11.1.2; an implementation's internal
310    representation may differ.
312 4. Data conversion primitives
314    Two data conversion primitives are employed in the schemes defined in
315    this document:
317    I2OSP: Integer-to-Octet-String primitive
318    OS2IP: Octet-String-to-Integer primitive
320    For the purposes of this document, and consistent with ASN.1 syntax, an
321    octet string is an ordered sequence of octets (eight-bit bytes). The
322    sequence is indexed from first (conventionally, leftmost) to last
323    (rightmost). For purposes of conversion to and from integers, the first
324    octet is considered the most significant in the following conversion
325    primitives
327 4.1 I2OSP
329    I2OSP converts a nonnegative integer to an octet string of a specified
330    length.
332    I2OSP (x, l)
338 Kaliski & Staddon            Informational                      [Page 6]
340 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
343    Input:
344    x         nonnegative integer to be converted
345    l         intended length of the resulting octet string
347    Output:
348    X         corresponding octet string of length l; or
349              "integer too large"
351    Steps:
353    1. If x>=256^l, output "integer too large" and stop.
355    2. Write the integer x in its unique l-digit representation base 256:
357    x = x_{l-1}256^{l-1} + x_{l-2}256^{l-2} +... + x_1 256 + x_0
359    where 0 <= x_i < 256 (note that one or more leading digits will be
360    zero if x < 256^{l-1}).
362    3. Let the octet X_i have the value x_{l-i} for 1 <= i <= l.  Output
363    the octet string:
365    X = X_1 X_2 ... X_l.
367 4.2 OS2IP
369    OS2IP converts an octet string to a nonnegative integer.
371    OS2IP (X)
373    Input:
374    X         octet string to be converted
376    Output:
377    x         corresponding nonnegative integer
379    Steps:
381    1. Let X_1 X_2 ... X_l  be the octets of X from first to last, and
382    let x{l-i} have value X_i for 1<= i <= l.
384    2. Let x = x{l-1} 256^{l-1} + x_{l-2} 256^{l-2} +...+ x_1 256 + x_0.
386    3. Output x.
394 Kaliski & Staddon            Informational                      [Page 7]
396 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
399 5. Cryptographic primitives
401    Cryptographic primitives are basic mathematical operations on which
402    cryptographic schemes can be built. They are intended for
403    implementation in hardware or as software modules, and are not
404    intended to provide security apart from a scheme.
406    Four types of primitive are specified in this document, organized in
407    pairs: encryption and decryption; and signature and verification.
409    The specifications of the primitives assume that certain conditions
410    are met by the inputs, in particular that public and private keys are
411    valid.
413 5.1 Encryption and decryption primitives
415    An encryption primitive produces a ciphertext representative from a
416    message representative under the control of a public key, and a
417    decryption primitive recovers the message representative from the
418    ciphertext representative under the control of the corresponding
419    private key.
421    One pair of encryption and decryption primitives is employed in the
422    encryption schemes defined in this document and is specified here:
423    RSAEP/RSADP. RSAEP and RSADP involve the same mathematical operation,
424    with different keys as input.
426    The primitives defined here are the same as in the draft IEEE P1363
427    and are compatible with PKCS #1 v1.5.
429    The main mathematical operation in each primitive is exponentiation.
431 5.1.1 RSAEP
433    RSAEP((n, e), m)
435    Input:
436    (n, e)    RSA public key
437    m         message representative, an integer between 0 and n-1
439    Output:
440    c         ciphertext representative, an integer between 0 and n-1;
441              or "message representative out of range"
443    Assumptions: public key (n, e) is valid
445    Steps:
450 Kaliski & Staddon            Informational                      [Page 8]
452 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
455    1. If the message representative m is not between 0 and n-1, output
456    message representative out of range and stop.
458    2. Let c = m^e mod n.
460    3. Output c.
462 5.1.2 RSADP
464    RSADP (K, c)
466    Input:
468    K         RSA private key, where K has one of the following forms
469                  -a pair (n, d)
470                  -a quintuple (p, q, dP, dQ, qInv)
471    c         ciphertext representative, an integer between 0 and n-1
473    Output:
474    m         message representative, an integer between 0 and n-1; or
475              "ciphertext representative out of range"
477    Assumptions: private key K is valid
479    Steps:
481    1. If the ciphertext representative c is not between 0 and n-1,
482    output "ciphertext representative out of range" and stop.
484    2. If the first form (n, d) of K is used:
486    2.1 Let m = c^d mod n.          Else, if the second form (p, q, dP,
487    dQ, qInv) of K is used:
489    2.2 Let m_1 = c^dP mod p.
491    2.3 Let m_2 = c^dQ mod q.
493    2.4 Let h = qInv ( m_1 - m_2 ) mod p.
495    2.5 Let m = m_2 + hq.
497    3. Output m.
506 Kaliski & Staddon            Informational                      [Page 9]
508 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
511 5.2 Signature and verification primitives
513    A signature primitive produces a signature representative from a
514    message representative under the control of a private key, and a
515    verification primitive recovers the message representative from the
516    signature representative under the control of the corresponding
517    public key. One pair of signature and verification primitives is
518    employed in the signature schemes defined in this document and is
519    specified here: RSASP1/RSAVP1.
521    The primitives defined here are the same as in the draft IEEE P1363
522    and are compatible with PKCS #1 v1.5.
524    The main mathematical operation in each primitive is exponentiation,
525    as in the encryption and decryption primitives of Section 5.1. RSASP1
526    and RSAVP1 are the same as RSADP and RSAEP except for the names of
527    their input and output arguments; they are distinguished as they are
528    intended for different purposes.
530 5.2.1 RSASP1
532    RSASP1 (K, m)
534    Input:
535    K             RSA private key, where K has one of the following
536                  forms:
537                     -a pair (n, d)
538                     -a quintuple (p, q, dP, dQ, qInv)
540    m             message representative, an integer between 0 and n-1
542    Output:
543    s             signature representative, an integer between  0 and
544                  n-1, or "message representative out of range"
546    Assumptions:
547    private key K is valid
549    Steps:
551    1. If the message representative m is not between 0 and n-1, output
552    "message representative out of range" and stop.
554    2. If the first form (n, d) of K is used:
556    2.1 Let s = m^d mod n.          Else, if the second form (p, q, dP,
557    dQ, qInv) of K is used:
562 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 10]
564 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
567    2.2 Let s_1 = m^dP mod p.
569    2.3 Let s_2 = m^dQ mod q.
571    2.4 Let h = qInv ( s_1 - s_2 ) mod p.
573    2.5 Let s = s_2 + hq.
575    3. Output S.
577 5.2.2 RSAVP1
579    RSAVP1 ((n, e), s)
581    Input:
582    (n, e)  RSA public key
583    s       signature representative, an integer between 0 and n-1
585    Output:
586    m       message representative, an integer between 0 and n-1;
587            or "invalid"
589    Assumptions:
590    public key (n, e) is valid
592    Steps:
594    1. If the signature representative s is not between 0 and n-1, output
595    "invalid" and stop.
597    2. Let m = s^e mod n.
599    3. Output m.
601 6. Overview of schemes
603    A scheme combines cryptographic primitives and other techniques to
604    achieve a particular security goal. Two types of scheme are specified
605    in this document: encryption schemes and signature schemes with
606    appendix.
608    The schemes specified in this document are limited in scope in that
609    their operations consist only of steps to process data with a key,
610    and do not include steps for obtaining or validating the key. Thus,
611    in addition to the scheme operations, an application will typically
612    include key management operations by which parties may select public
613    and private keys for a scheme operation. The specific additional
614    operations and other details are outside the scope of this document.
618 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 11]
620 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
623    As was the case for the cryptographic primitives (Section 5), the
624    specifications of scheme operations assume that certain conditions
625    are met by the inputs, in particular that public and private keys are
626    valid. The behavior of an implementation is thus unspecified when a
627    key is invalid. The impact of such unspecified behavior depends on
628    the application. Possible means of addressing key validation include
629    explicit key validation by the application; key validation within the
630    public-key infrastructure; and assignment of liability for operations
631    performed with an invalid key to the party who generated the key.
633 7. Encryption schemes
635    An encryption scheme consists of an encryption operation and a
636    decryption operation, where the encryption operation produces a
637    ciphertext from a message with a recipient's public key, and the
638    decryption operation recovers the message from the ciphertext with
639    the recipient's corresponding private key.
641    An encryption scheme can be employed in a variety of applications. A
642    typical application is a key establishment protocol, where the
643    message contains key material to be delivered confidentially from one
644    party to another. For instance, PKCS #7 [21] employs such a protocol
645    to deliver a content-encryption key from a sender to a recipient; the
646    encryption schemes defined here would be suitable key-encryption
647    algorithms in that context.
649    Two encryption schemes are specified in this document: RSAES-OAEP and
650    RSAES-PKCS1-v1_5. RSAES-OAEP is recommended for new applications;
651    RSAES-PKCS1-v1_5 is included only for compatibility with existing
652    applications, and is not recommended for new applications.
654    The encryption schemes given here follow a general model similar to
655    that employed in IEEE P1363, by combining encryption and decryption
656    primitives with an encoding method for encryption. The encryption
657    operations apply a message encoding operation to a message to produce
658    an encoded message, which is then converted to an integer message
659    representative. An encryption primitive is applied to the message
660    representative to produce the ciphertext. Reversing this, the
661    decryption operations apply a decryption primitive to the ciphertext
662    to recover a message representative, which is then converted to an
663    octet string encoded message. A message decoding operation is applied
664    to the encoded message to recover the message and verify the
665    correctness of the decryption.
674 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 12]
676 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
679 7.1 RSAES-OAEP
681    RSAES-OAEP combines the RSAEP and RSADP primitives (Sections 5.1.1
682    and 5.1.2) with the EME-OAEP encoding method (Section 9.1.1) EME-OAEP
683    is based on the method found in [2]. It is compatible with the IFES
684    scheme defined in the draft P1363 where the encryption and decryption
685    primitives are IFEP-RSA and IFDP-RSA and the message encoding method
686    is EME-OAEP. RSAES-OAEP can operate on messages of length up to k-2-
687    2hLen octets, where hLen is the length of the hash function output
688    for EME-OAEP and k is the length in octets of the recipient's RSA
689    modulus.  Assuming that the hash function in EME-OAEP has appropriate
690    properties, and the key size is sufficiently large, RSAEP-OAEP
691    provides "plaintext-aware encryption," meaning that it is
692    computationally infeasible to obtain full or partial information
693    about a message from a ciphertext, and computationally infeasible to
694    generate a valid ciphertext without knowing the corresponding
695    message.  Therefore, a chosen-ciphertext attack is ineffective
696    against a plaintext-aware encryption scheme such as RSAES-OAEP.
698    Both the encryption and the decryption operations of RSAES-OAEP take
699    the value of the parameter string P as input. In this version of PKCS
700    #1, P is an octet string that is specified explicitly. See Section
701    11.2.1 for the relevant ASN.1 syntax. We briefly note that to receive
702    the full security benefit of RSAES-OAEP, it should not be used in a
703    protocol involving RSAES-PKCS1-v1_5. It is possible that in a
704    protocol on which both encryption schemes are present, an adaptive
705    chosen ciphertext attack such as [4] would be useful.
707    Both the encryption and the decryption operations of RSAES-OAEP take
708    the value of the parameter string P as input. In this version of PKCS
709    #1, P is an octet string that is specified explicitly. See Section
710    11.2.1 for the relevant ASN.1 syntax.
712 7.1.1 Encryption operation
714    RSAES-OAEP-ENCRYPT ((n, e), M, P)
716    Input:
717    (n, e)    recipient's RSA public key
719    M         message to be encrypted, an octet string of length at
720              most k-2-2hLen, where k is the length in octets of the
721              modulus n and hLen is the length in octets of the hash
722              function output for EME-OAEP
724    P         encoding parameters, an octet string that may be empty
730 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 13]
732 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
735    Output:
736    C         ciphertext, an octet string of length k; or "message too
737              long"
739    Assumptions: public key (n, e) is valid
741    Steps:
743    1. Apply the EME-OAEP encoding operation (Section 9.1.1.2) to the
744    message M and the encoding parameters P to produce an encoded message
745    EM of length k-1 octets:
747    EM = EME-OAEP-ENCODE (M, P, k-1)
749    If the encoding operation outputs "message too long," then output
750    "message too long" and stop.
752    2. Convert the encoded message EM to an integer message
753    representative m: m = OS2IP (EM)
755    3. Apply the RSAEP encryption primitive (Section 5.1.1) to the public
756    key (n, e) and the message representative m to produce an integer
757    ciphertext representative c:
759    c = RSAEP ((n, e), m)
761    4. Convert the ciphertext representative c to a ciphertext C of
762    length k octets: C = I2OSP (c, k)
764    5. Output the ciphertext C.
766 7.1.2 Decryption operation
768    RSAES-OAEP-DECRYPT (K, C, P)
770    Input:
771    K          recipient's RSA private key
772    C          ciphertext to be decrypted, an octet string of length
773               k, where k is the length in octets of the modulus n
774    P          encoding parameters, an octet string that may be empty
776    Output:
777    M          message, an octet string of length at most k-2-2hLen,
778               where hLen is the length in octets of the hash
779               function output for EME-OAEP; or "decryption error"
786 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 14]
788 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
791    Steps:
793    1. If the length of the ciphertext C is not k octets, output
794    "decryption error" and stop.
796    2. Convert the ciphertext C to an integer ciphertext representative
797    c: c = OS2IP (C).
799    3. Apply the RSADP decryption primitive (Section 5.1.2) to the
800    private key K and the ciphertext representative c to produce an
801    integer message representative m:
803    m = RSADP (K, c)
805    If RSADP outputs "ciphertext out of range," then output "decryption
806    error" and stop.
808    4. Convert the message representative m to an encoded message EM of
809    length k-1 octets: EM = I2OSP (m, k-1)
811    If I2OSP outputs "integer too large," then output "decryption error"
812    and stop.
814    5. Apply the EME-OAEP decoding operation to the encoded message EM
815    and the encoding parameters P to recover a message M:
817    M = EME-OAEP-DECODE (EM, P)
819    If the decoding operation outputs "decoding error," then output
820    "decryption error" and stop.
822    6. Output the message M.
824    Note. It is important that the error messages output in steps 4 and 5
825    be the same, otherwise an adversary may be able to extract useful
826    information from the type of error message received. Error message
827    information is used to mount a chosen-ciphertext attack on PKCS #1
828    v1.5 encrypted messages in [4].
830 7.2 RSAES-PKCS1-v1_5
832    RSAES-PKCS1-v1_5 combines the RSAEP and RSADP primitives with the
833    EME-PKCS1-v1_5 encoding method. It is the same as the encryption
834    scheme in PKCS #1 v1.5. RSAES-PKCS1-v1_5 can operate on messages of
835    length up to k-11 octets, although care should be taken to avoid
836    certain attacks on low-exponent RSA due to Coppersmith, et al. when
837    long messages are encrypted (see the third bullet in the notes below
838    and [7]).
842 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 15]
844 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
847    RSAES-PKCS1-v1_5 does not provide "plaintext aware" encryption. In
848    particular, it is possible to generate valid ciphertexts without
849    knowing the corresponding plaintexts, with a reasonable probability
850    of success. This ability can be exploited in a chosen ciphertext
851    attack as shown in [4]. Therefore, if RSAES-PKCS1-v1_5 is to be used,
852    certain easily implemented countermeasures should be taken to thwart
853    the attack found in [4]. The addition of structure to the data to be
854    encoded, rigorous checking of PKCS #1 v1.5 conformance and other
855    redundancy in decrypted messages, and the consolidation of error
856    messages in a client-server protocol based on PKCS #1 v1.5 can all be
857    effective countermeasures and don't involve changes to a PKCS #1
858    v1.5-based protocol. These and other countermeasures are discussed in
859    [5].
861    Notes. The following passages describe some security recommendations
862    pertaining to the use of RSAES-PKCS1-v1_5. Recommendations from
863    version 1.5 of this document are included as well as new
864    recommendations motivated by cryptanalytic advances made in the
865    intervening years.
867    -It is recommended that the pseudorandom octets in EME-PKCS1-v1_5 be
868    generated independently for each encryption process, especially if
869    the same data is input to more than one encryption process. Hastad's
870    results [13] are one motivation for this recommendation.
872    -The padding string PS in EME-PKCS1-v1_5 is at least eight octets
873    long, which is a security condition for public-key operations that
874    prevents an attacker from recovering data by trying all possible
875    encryption blocks.
877    -The pseudorandom octets can also help thwart an attack due to
878    Coppersmith et al. [7] when the size of the message to be encrypted
879    is kept small. The attack works on low-exponent RSA when similar
880    messages are encrypted with the same public key. More specifically,
881    in one flavor of the attack, when two inputs to RSAEP agree on a
882    large fraction of bits (8/9) and low-exponent RSA (e = 3) is used to
883    encrypt both of them, it may be possible to recover both inputs with
884    the attack. Another flavor of the attack is successful in decrypting
885    a single ciphertext when a large fraction (2/3) of the input to RSAEP
886    is already known. For typical applications, the message to be
887    encrypted is short (e.g., a 128-bit symmetric key) so not enough
888    information will be known or common between two messages to enable
889    the attack.  However, if a long message is encrypted, or if part of a
890    message is known, then the attack may be a concern. In any case, the
891    RSAEP-OAEP scheme overcomes the attack.
898 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 16]
900 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
903 7.2.1 Encryption operation
905    RSAES-PKCS1-V1_5-ENCRYPT ((n, e), M)
907    Input:
908    (n, e)  recipient's RSA public key
909    M       message to be encrypted, an octet string of length at
910            most k-11 octets, where k is the length in octets of the
911            modulus n
913    Output:
914    C       ciphertext, an octet string of length k; or "message too
915            long"
917    Steps:
919    1. Apply the EME-PKCS1-v1_5 encoding operation (Section 9.1.2.1) to
920    the message M to produce an encoded message EM of length k-1 octets:
922    EM = EME-PKCS1-V1_5-ENCODE (M, k-1)
924    If the encoding operation outputs "message too long," then output
925    "message too long" and stop.
927    2. Convert the encoded message EM to an integer message
928    representative m: m = OS2IP (EM)
930    3. Apply the RSAEP encryption primitive (Section 5.1.1) to the public
931    key (n, e) and the message representative m to produce an integer
932    ciphertext representative c: c = RSAEP ((n, e), m)
934    4. Convert the ciphertext representative c to a ciphertext C of
935    length k octets: C = I2OSP (c, k)
937    5. Output the ciphertext C.
939 7.2.2 Decryption operation
941    RSAES-PKCS1-V1_5-DECRYPT (K, C)
943    Input:
944    K       recipient's RSA private key
945    C       ciphertext to be decrypted, an octet string of length k,
946            where k is the length in octets of the modulus n
948    Output:
949    M       message, an octet string of length at most k-11; or
950            "decryption error"
954 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 17]
956 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
959    Steps:
961    1. If the length of the ciphertext C is not k octets, output
962    "decryption error" and stop.
964    2. Convert the ciphertext C to an integer ciphertext representative
965    c: c = OS2IP (C).
967    3. Apply the RSADP decryption primitive to the private key (n, d) and
968    the ciphertext representative c to produce an integer message
969    representative m: m = RSADP ((n, d), c).
971    If RSADP outputs "ciphertext out of range," then output "decryption
972    error" and stop.
974    4. Convert the message representative m to an encoded message EM of
975    length k-1 octets: EM = I2OSP (m, k-1)
977    If I2OSP outputs "integer too large," then output "decryption error"
978    and stop.
980    5. Apply the EME-PKCS1-v1_5 decoding operation to the encoded message
981    EM to recover a message M: M = EME-PKCS1-V1_5-DECODE (EM).
983    If the decoding operation outputs "decoding error," then output
984    "decryption error" and stop.
986    6. Output the message M.
988    Note. It is important that only one type of error message is output
989    by EME-PKCS1-v1_5, as ensured by steps 4 and 5. If this is not done,
990    then an adversary may be able to use information extracted form the
991    type of error message received to mount a chosen-ciphertext attack
992    such as the one found in [4].
994 8. Signature schemes with appendix
996    A signature scheme with appendix consists of a signature generation
997    operation and a signature verification operation, where the signature
998    generation operation produces a signature from a message with a
999    signer's private key, and the signature verification operation
1000    verifies the signature on the message with the signer's corresponding
1001    public key.  To verify a signature constructed with this type of
1002    scheme it is necessary to have the message itself. In this way,
1003    signature schemes with appendix are distinguished from signature
1004    schemes with message recovery, which are not supported in this
1005    document.
1010 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 18]
1012 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1015    A signature scheme with appendix can be employed in a variety of
1016    applications. For instance, X.509 [6] employs such a scheme to
1017    authenticate the content of a certificate; the signature scheme with
1018    appendix defined here would be a suitable signature algorithm in that
1019    context. A related signature scheme could be employed in PKCS #7
1020    [21], although for technical reasons, the current version of PKCS #7
1021    separates a hash function from a signature scheme, which is different
1022    than what is done here.
1024    One signature scheme with appendix is specified in this document:
1025    RSASSA-PKCS1-v1_5.
1027    The signature scheme with appendix given here follows a general model
1028    similar to that employed in IEEE P1363, by combining signature and
1029    verification primitives with an encoding method for signatures. The
1030    signature generation operations apply a message encoding operation to
1031    a message to produce an encoded message, which is then converted to
1032    an integer message representative. A signature primitive is then
1033    applied to the message representative to produce the signature. The
1034    signature verification operations apply a signature verification
1035    primitive to the signature to recover a message representative, which
1036    is then converted to an octet string. The message encoding operation
1037    is again applied to the message, and the result is compared to the
1038    recovered octet string. If there is a match, the signature is
1039    considered valid. (Note that this approach assumes that the signature
1040    and verification primitives have the message-recovery form and the
1041    encoding method is deterministic, as is the case for RSASP1/RSAVP1
1042    and EMSA-PKCS1-v1_5. The signature generation and verification
1043    operations have a different form in P1363 for other primitives and
1044    encoding methods.)
1046    Editor's note. RSA Laboratories is investigating the possibility of
1047    including a scheme based on the PSS encoding methods specified in
1048    [3], which would be recommended for new applications.
1050 8.1 RSASSA-PKCS1-v1_5
1052    RSASSA-PKCS1-v1_5 combines the RSASP1 and RSAVP1 primitives with the
1053    EME-PKCS1-v1_5 encoding method. It is compatible with the IFSSA
1054    scheme defined in the draft P1363 where the signature and
1055    verification primitives are IFSP-RSA1 and IFVP-RSA1 and the message
1056    encoding method is EMSA-PKCS1-v1_5 (which is not defined in P1363).
1057    The length of messages on which RSASSA-PKCS1-v1_5 can operate is
1058    either unrestricted or constrained by a very large number, depending
1059    on the hash function underlying the message encoding method.
1066 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 19]
1068 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1071    Assuming that the hash function in EMSA-PKCS1-v1_5 has appropriate
1072    properties and the key size is sufficiently large, RSASSA-PKCS1-v1_5
1073    provides secure signatures, meaning that it is computationally
1074    infeasible to generate a signature without knowing the private key,
1075    and computationally infeasible to find a message with a given
1076    signature or two messages with the same signature. Also, in the
1077    encoding method EMSA-PKCS1-v1_5, a hash function identifier is
1078    embedded in the encoding.  Because of this feature, an adversary must
1079    invert or find collisions of the particular hash function being used;
1080    attacking a different hash function than the one selected by the
1081    signer is not useful to the adversary.
1083 8.1.1 Signature generation operation
1085    RSASSA-PKCS1-V1_5-SIGN (K, M)
1086    Input:
1087    K         signer's RSA private ke
1088    M         message to be signed, an octet string
1090    Output:
1091    S         signature, an octet string of length k, where k is the
1092              length in octets of the modulus n; "message too long" or
1093              "modulus too short"
1094    Steps:
1096    1. Apply the EMSA-PKCS1-v1_5 encoding operation (Section 9.2.1) to
1097    the message M to produce an encoded message EM of length k-1 octets:
1099    EM = EMSA-PKCS1-V1_5-ENCODE (M, k-1)
1101    If the encoding operation outputs "message too long," then output
1102    "message too long" and stop. If the encoding operation outputs
1103    "intended encoded message length too short" then output "modulus too
1104    short".
1106    2. Convert the encoded message EM to an integer message
1107    representative m: m = OS2IP (EM)
1109    3. Apply the RSASP1 signature primitive (Section 5.2.1) to the
1110    private key K and the message representative m to produce an integer
1111    signature representative s: s = RSASP1 (K, m)
1113    4. Convert the signature representative s to a signature S of length
1114    k octets: S = I2OSP (s, k)
1116    5. Output the signature S.
1122 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 20]
1124 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1127 8.1.2 Signature verification operation
1129    RSASSA-PKCS1-V1_5-VERIFY ((n, e), M, S)
1131    Input:
1132    (n, e)    signer's RSA public key
1133    M         message whose signature is to be verified, an octet string
1134    S         signature to be verified, an octet string of length k,
1135              where k is the length in octets of the modulus n
1137    Output: "valid signature," "invalid signature," or "message too
1138    long", or "modulus too short"
1140    Steps:
1142    1. If the length of the signature S is not k octets, output "invalid
1143    signature" and stop.
1145    2. Convert the signature S to an integer signature representative s:
1147    s = OS2IP (S)
1149    3. Apply the RSAVP1 verification primitive (Section 5.2.2) to the
1150    public key (n, e) and the signature representative s to produce an
1151    integer message representative m:
1153    m = RSAVP1 ((n, e), s)                  If RSAVP1 outputs "invalid"
1154    then output "invalid signature" and stop.
1156    4. Convert the message representative m to an encoded message EM of
1157    length k-1 octets: EM = I2OSP (m, k-1)
1159    If I2OSP outputs "integer too large," then output "invalid signature"
1160    and stop.
1162    5. Apply the EMSA-PKCS1-v1_5 encoding operation (Section 9.2.1) to
1163    the message M to produce a second encoded message EM' of length k-1
1164    octets:
1166    EM' = EMSA-PKCS1-V1_5-ENCODE (M, k-1)
1168    If the encoding operation outputs "message too long," then output
1169    "message too long" and stop. If the encoding operation outputs
1170    "intended encoded message length too short" then output "modulus too
1171    short".
1178 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 21]
1180 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1183    6. Compare the encoded message EM and the second encoded message EM'.
1184    If they are the same, output "valid signature"; otherwise, output
1185    "invalid signature."
1187 9. Encoding methods
1189    Encoding methods consist of operations that map between octet string
1190    messages and integer message representatives.
1192    Two types of encoding method are considered in this document:
1193    encoding methods for encryption, encoding methods for signatures with
1194    appendix.
1196 9.1 Encoding methods for encryption
1198    An encoding method for encryption consists of an encoding operation
1199    and a decoding operation. An encoding operation maps a message M to a
1200    message representative EM of a specified length; the decoding
1201    operation maps a message representative EM back to a message. The
1202    encoding and decoding operations are inverses.
1204    The message representative EM will typically have some structure that
1205    can be verified by the decoding operation; the decoding operation
1206    will output "decoding error" if the structure is not present. The
1207    encoding operation may also introduce some randomness, so that
1208    different applications of the encoding operation to the same message
1209    will produce different representatives.
1211    Two encoding methods for encryption are employed in the encryption
1212    schemes and are specified here: EME-OAEP and EME-PKCS1-v1_5.
1214 9.1.1 EME-OAEP
1216    This encoding method is parameterized by the choice of hash function
1217    and mask generation function. Suggested hash and mask generation
1218    functions are given in Section 10. This encoding method is based on
1219    the method found in [2].
1221 9.1.1.1 Encoding operation
1223    EME-OAEP-ENCODE (M, P, emLen)
1225    Options:
1226    Hash      hash function (hLen denotes the length in octet of the
1227              hash function output)
1228    MGF       mask generation function
1234 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 22]
1236 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1239    Input:
1240    M         message to be encoded, an octet string of length at most
1241              emLen-1-2hLen
1242    P         encoding parameters, an octet string
1243    emLen     intended length in octets of the encoded message, at least
1244              2hLen+1
1246    Output:
1247    EM        encoded message, an octet string of length emLen;
1248              "message too long" or "parameter string too long"
1250    Steps:
1252    1. If the length of P is greater than the input limitation for the
1253    hash function (2^61-1 octets for SHA-1) then output "parameter string
1254    too long" and stop.
1256    2. If ||M|| > emLen-2hLen-1 then output "message too long" and stop.
1258    3. Generate an octet string PS consisting of emLen-||M||-2hLen-1 zero
1259    octets. The length of PS may be 0.
1261    4. Let pHash = Hash(P), an octet string of length hLen.
1263    5. Concatenate pHash, PS, the message M, and other padding to form a
1264    data block DB as: DB = pHash || PS || 01 || M
1266    6. Generate a random octet string seed of length hLen.
1268    7. Let dbMask = MGF(seed, emLen-hLen).
1270    8. Let maskedDB = DB \xor dbMask.
1272    9. Let seedMask = MGF(maskedDB, hLen).
1274    10. Let maskedSeed = seed \xor seedMask.
1276    11. Let EM = maskedSeed || maskedDB.
1278    12. Output EM.
1280 9.1.1.2 Decoding operation EME-OAEP-DECODE (EM, P)
1282    Options:
1283    Hash      hash function (hLen denotes the length in octet of the hash
1284              function output)
1286    MGF       mask generation function
1290 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 23]
1292 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1295    Input:
1297    EM        encoded message, an octet string of length at least 2hLen+1
1298    P         encoding parameters, an octet string
1300    Output:
1301    M         recovered message, an octet string of length at most
1302              ||EM||-1-2hLen; or "decoding error"
1304    Steps:
1306    1. If the length of P is greater than the input limitation for the
1307    hash function (2^61-1 octets for SHA-1) then output "parameter string
1308    too long" and stop.
1310    2. If ||EM|| < 2hLen+1, then output "decoding error" and stop.
1312    3. Let maskedSeed be the first hLen octets of EM and let maskedDB be
1313    the remaining ||EM|| - hLen octets.
1315    4. Let seedMask = MGF(maskedDB, hLen).
1317    5. Let seed = maskedSeed \xor seedMask.
1319    6. Let dbMask = MGF(seed, ||EM|| - hLen).
1321    7. Let DB = maskedDB \xor dbMask.
1323    8. Let pHash = Hash(P), an octet string of length hLen.
1325    9. Separate DB into an octet string pHash' consisting of the first
1326    hLen octets of DB, a (possibly empty) octet string PS consisting of
1327    consecutive zero octets following pHash', and a message M as:
1329    DB = pHash' || PS || 01 || M
1331    If there is no 01 octet to separate PS from M, output "decoding
1332    error" and stop.
1334    10. If pHash' does not equal pHash, output "decoding error" and stop.
1336    11. Output M.
1338 9.1.2 EME-PKCS1-v1_5
1340    This encoding method is the same as in PKCS #1 v1.5, Section 8:
1341    Encryption Process.
1346 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 24]
1348 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1351 9.1.2.1 Encoding operation
1353    EME-PKCS1-V1_5-ENCODE (M, emLen)
1355    Input:
1356    M         message to be encoded, an octet string of length at most
1357              emLen-10
1358    emLen     intended length in octets of the encoded message
1360    Output:
1361    EM        encoded message, an octet string of length emLen; or
1362              "message too long"
1364    Steps:
1366    1. If the length of the message M is greater than emLen - 10 octets,
1367    output "message too long" and stop.
1369    2. Generate an octet string PS of length emLen-||M||-2 consisting of
1370    pseudorandomly generated nonzero octets. The length of PS will be at
1371    least 8 octets.
1373    3. Concatenate PS, the message M, and other padding to form the
1374    encoded message EM as:
1376    EM = 02 || PS || 00 || M
1378    4. Output EM.
1380 9.1.2.2 Decoding operation
1382    EME-PKCS1-V1_5-DECODE (EM)
1384    Input:
1385    EM      encoded message, an octet string of length at least 10
1387    Output:
1388    M       recovered message, an octet string of length at most
1389            ||EM||-10; or "decoding error"
1391    Steps:
1393    1. If the length of the encoded message EM is less than 10, output
1394    "decoding error" and stop.
1396    2. Separate the encoded message EM into an octet string PS consisting
1397    of nonzero octets and a message M as: EM = 02 || PS || 00 || M.
1402 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 25]
1404 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1407    If the first octet of EM is not 02, or if there is no 00 octet to
1408    separate PS from M, output "decoding error" and stop.
1410    3. If the length of PS is less than 8 octets, output "decoding error"
1411    and stop.
1413    4. Output M.
1415 9.2 Encoding methods for signatures with appendix
1417    An encoding method for signatures with appendix, for the purposes of
1418    this document, consists of an encoding operation. An encoding
1419    operation maps a message M to a message representative EM of a
1420    specified length. (In future versions of this document, encoding
1421    methods may be added that also include a decoding operation.)
1423    One encoding method for signatures with appendix is employed in the
1424    encryption schemes and is specified here: EMSA-PKCS1-v1_5.
1426 9.2.1 EMSA-PKCS1-v1_5
1428    This encoding method only has an encoding operation.
1430    EMSA-PKCS1-v1_5-ENCODE (M, emLen)
1432    Option:
1433    Hash      hash function (hLen denotes the length in octet of the hash
1434              function output)
1436    Input:
1437    M         message to be encoded
1438    emLen     intended length in octets of the encoded message, at least
1439              ||T|| + 10, where T is the DER encoding of a certain value
1440              computed during the encoding operation
1442    Output:
1443    EM        encoded message, an octet string of length emLen; or "message
1444              too long" or "intended encoded message length too short"
1446    Steps:
1448    1. Apply the hash function to the message M to produce a hash value
1449    H:
1451    H = Hash(M).
1453    If the hash function outputs "message too long," then output "message
1454    too long".
1458 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 26]
1460 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1463    2. Encode the algorithm ID for the hash function and the hash value
1464    into an ASN.1 value of type DigestInfo (see Section 11) with the
1465    Distinguished Encoding Rules (DER), where the type DigestInfo has the
1466    syntax
1468    DigestInfo::=SEQUENCE{
1469      digestAlgorithm  AlgorithmIdentifier,
1470      digest OCTET STRING }
1472    The first field identifies the hash function and the second contains
1473    the hash value. Let T be the DER encoding.
1475    3. If emLen is less than ||T|| + 10 then output "intended encoded
1476    message length too short".
1478    4. Generate an octet string PS consisting of emLen-||T||-2 octets
1479    with value FF (hexadecimal). The length of PS will be at least 8
1480    octets.
1482    5. Concatenate PS, the DER encoding T, and other padding to form the
1483    encoded message EM as: EM = 01 || PS || 00 || T
1485    6. Output EM.
1487 10. Auxiliary Functions
1489    This section specifies the hash functions and the mask generation
1490    functions that are mentioned in the encoding methods (Section 9).
1492 10.1 Hash Functions
1494    Hash functions are used in the operations contained in Sections 7, 8
1495    and 9. Hash functions are deterministic, meaning that the output is
1496    completely determined by the input. Hash functions take octet strings
1497    of variable length, and generate fixed length octet strings. The hash
1498    functions used in the operations contained in Sections 7, 8 and 9
1499    should be collision resistant. This means that it is infeasible to
1500    find two distinct inputs to the hash function that produce the same
1501    output. A collision resistant hash function also has the desirable
1502    property of being one-way; this means that given an output, it is
1503    infeasible to find an input whose hash is the specified output. The
1504    property of collision resistance is especially desirable for RSASSA-
1505    PKCS1-v1_5, as it makes it infeasible to forge signatures. In
1506    addition to the requirements, the hash function should yield a mask
1507    generation function  (Section 10.2) with pseudorandom output.
1514 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 27]
1516 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1519    Three hash functions are recommended for the encoding methods in this
1520    document: MD2 [15], MD5 [17], and SHA-1 [16]. For the EME-OAEP
1521    encoding method, only SHA-1 is recommended. For the EMSA-PKCS1-v1_5
1522    encoding method, SHA-1 is recommended for new applications. MD2 and
1523    MD5 are recommended only for compatibility with existing applications
1524    based on PKCS #1 v1.5.
1526    The hash functions themselves are not defined here; readers are
1527    referred to the appropriate references ([15], [17] and [16]).
1529    Note. Version 1.5 of this document also allowed for the use of MD4 in
1530    signature schemes. The cryptanalysis of MD4 has progressed
1531    significantly in the intervening years. For example, Dobbertin [10]
1532    demonstrated how to find collisions for MD4 and that the first two
1533    rounds of MD4 are not one-way [11]. Because of these results and
1534    others (e.g. [9]), MD4 is no longer recommended. There have also been
1535    advances in the cryptanalysis of MD2 and MD5, although not enough to
1536    warrant removal from existing applications. Rogier and Chauvaud [19]
1537    demonstrated how to find collisions in a modified version of MD2. No
1538    one has demonstrated how to find collisions for the full MD5
1539    algorithm, although partial results have been found (e.g. [8]). For
1540    new applications, to address these concerns, SHA-1 is preferred.
1542 10.2 Mask Generation Functions
1544    A mask generation function takes an octet string of variable length
1545    and a desired output length as input, and outputs an octet string of
1546    the desired length. There may be restrictions on the length of the
1547    input and output octet strings, but such bounds are generally very
1548    large. Mask generation functions are deterministic; the octet string
1549    output is completely determined by the input octet string. The output
1550    of a mask generation function should be pseudorandom, that is, if the
1551    seed to the function is unknown, it should be infeasible to
1552    distinguish the output from a truly random string. The plaintext-
1553    awareness of RSAES-OAEP relies on the random nature of the output of
1554    the mask generation function, which in turn relies on the random
1555    nature of the underlying hash.
1557    One mask generation function is recommended for the encoding methods
1558    in this document, and is defined here: MGF1, which is based on a hash
1559    function. Future versions of this document may define other mask
1560    generation functions.
1562 10.2.1 MGF1
1564    MGF1 is a Mask Generation Function based on a hash function.
1566    MGF1 (Z, l)
1570 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 28]
1572 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1575    Options:
1576    Hash    hash function (hLen denotes the length in octets of the hash
1577            function output)
1579    Input:
1580    Z       seed from which mask is generated, an octet string
1581    l       intended length in octets of the mask, at most 2^32(hLen)
1583    Output:
1584    mask    mask, an octet string of length l; or "mask too long"
1586    Steps:
1588    1.If l > 2^32(hLen), output "mask too long" and stop.
1590    2.Let T  be the empty octet string.
1592    3.For counter from 0 to \lceil{l / hLen}\rceil-1, do the following:
1594    a.Convert counter to an octet string C of length 4 with the primitive
1595    I2OSP: C = I2OSP (counter, 4)
1597    b.Concatenate the hash of the seed Z and C to the octet string T: T =
1598    T || Hash (Z || C)
1600    4.Output the leading l octets of T as the octet string mask.
1602 11. ASN.1 syntax
1604 11.1 Key representation
1606    This section defines ASN.1 object identifiers for RSA public and
1607    private keys, and defines the types RSAPublicKey and RSAPrivateKey.
1608    The intended application of these definitions includes X.509
1609    certificates, PKCS #8 [22], and PKCS #12 [23].
1611    The object identifier rsaEncryption identifies RSA public and private
1612    keys as defined in Sections 11.1.1 and 11.1.2. The parameters field
1613    associated with this OID in an AlgorithmIdentifier shall have type
1614    NULL.
1616    rsaEncryption OBJECT IDENTIFIER ::= {pkcs-1 1}
1618    All of the definitions in this section are the same as in PKCS #1
1619    v1.5.
1626 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 29]
1628 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1631 11.1.1 Public-key syntax
1633    An RSA public key should be represented with the ASN.1 type
1634    RSAPublicKey:
1636    RSAPublicKey::=SEQUENCE{
1637      modulus INTEGER, -- n
1638      publicExponent INTEGER -- e }
1640    (This type is specified in X.509 and is retained here for
1641    compatibility.)
1643    The fields of type RSAPublicKey have the following meanings:
1644    -modulus is the modulus n.
1645    -publicExponent is the public exponent e.
1647 11.1.2 Private-key syntax
1649    An RSA private key should be represented with ASN.1 type
1650    RSAPrivateKey:
1652    RSAPrivateKey ::= SEQUENCE {
1653      version Version,
1654      modulus INTEGER, -- n
1655      publicExponent INTEGER, -- e
1656      privateExponent INTEGER, -- d
1657      prime1 INTEGER, -- p
1658      prime2 INTEGER, -- q
1659      exponent1 INTEGER, -- d mod (p-1)
1660      exponent2 INTEGER, -- d mod (q-1)
1661      coefficient INTEGER -- (inverse of q) mod p }
1663    Version ::= INTEGER
1665    The fields of type RSAPrivateKey have the following meanings:
1667    -version is the version number, for compatibility with future
1668    revisions of this document. It shall be 0 for this version of the
1669    document.
1670    -modulus is the modulus n.
1671    -publicExponent is the public exponent e.
1672    -privateExponent is the private exponent d.
1673    -prime1 is the prime factor p of n.
1674    -prime2 is the prime factor q of n.
1675    -exponent1 is d mod (p-1).
1676    -exponent2 is d mod (q-1).
1677    -coefficient is the Chinese Remainder Theorem coefficient q-1 mod p.
1682 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 30]
1684 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1687 11.2 Scheme identification
1689    This section defines object identifiers for the encryption and
1690    signature schemes. The schemes compatible with PKCS #1 v1.5 have the
1691    same definitions as in PKCS #1 v1.5. The intended application of
1692    these definitions includes X.509 certificates and PKCS #7.
1694 11.2.1 Syntax for RSAES-OAEP
1696    The object identifier id-RSAES-OAEP identifies the RSAES-OAEP
1697    encryption scheme.
1699    id-RSAES-OAEP OBJECT IDENTIFIER ::= {pkcs-1 7}
1701    The parameters field associated with this OID in an
1702    AlgorithmIdentifier shall have type RSAEP-OAEP-params:
1704    RSAES-OAEP-params ::=  SEQUENCE {
1705      hashFunc [0] AlgorithmIdentifier {{oaepDigestAlgorithms}}
1706        DEFAULT sha1Identifier,
1707      maskGenFunc [1] AlgorithmIdentifier {{pkcs1MGFAlgorithms}}
1708        DEFAULT mgf1SHA1Identifier,
1709      pSourceFunc [2] AlgorithmIdentifier
1710        {{pkcs1pSourceAlgorithms}}
1711        DEFAULT pSpecifiedEmptyIdentifier }
1713    The fields of type RSAES-OAEP-params have the following meanings:
1715    -hashFunc identifies the hash function. It shall be an algorithm ID
1716    with an OID in the set oaepDigestAlgorithms, which for this version
1717    shall consist of id-sha1, identifying the SHA-1 hash function. The
1718    parameters field for id-sha1 shall have type NULL.
1720    oaepDigestAlgorithms ALGORITHM-IDENTIFIER ::= {
1721      {NULL IDENTIFIED BY id-sha1} }
1723    id-sha1 OBJECT IDENTIFIER ::=
1724      {iso(1) identified-organization(3) oiw(14) secsig(3)
1725        algorithms(2) 26}
1728    The default hash function is SHA-1:
1729    sha1Identifier ::= AlgorithmIdentifier {id-sha1, NULL}
1731    -maskGenFunc identifies the mask generation function. It shall be an
1732    algorithm ID with an OID in the set pkcs1MGFAlgorithms, which for
1733    this version shall consist of id-mgf1, identifying the MGF1 mask
1734    generation function (see Section 10.2.1). The parameters field for
1738 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 31]
1740 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1743    id-mgf1 shall have type AlgorithmIdentifier, identifying the hash
1744    function on which MGF1 is based, where the OID for the hash function
1745    shall be in the set oaepDigestAlgorithms.
1747    pkcs1MGFAlgorithms ALGORITHM-IDENTIFIER ::= {
1748      {AlgorithmIdentifier {{oaepDigestAlgorithms}} IDENTIFIED
1749        BY id-mgf1} }
1751    id-mgf1 OBJECT IDENTIFIER ::= {pkcs-1 8}
1753    The default mask generation function is MGF1 with SHA-1:
1755    mgf1SHA1Identifier ::= AlgorithmIdentifier {
1756      id-mgf1, sha1Identifier }
1758    -pSourceFunc identifies the source (and possibly the value) of the
1759    encoding parameters P. It shall be an algorithm ID with an OID in the
1760    set pkcs1pSourceAlgorithms, which for this version shall consist of
1761    id-pSpecified, indicating that the encoding parameters are specified
1762    explicitly. The parameters field for id-pSpecified shall have type
1763    OCTET STRING, containing the encoding parameters.
1765    pkcs1pSourceAlgorithms ALGORITHM-IDENTIFIER ::= {
1766      {OCTET STRING IDENTIFIED BY id-pSpecified} }
1768    id-pSpecified OBJECT IDENTIFIER ::= {pkcs-1 9}
1770    The default encoding parameters is an empty string (so that pHash in
1771    EME-OAEP will contain the hash of the empty string):
1773    pSpecifiedEmptyIdentifier ::= AlgorithmIdentifier {
1774      id-pSpecified, OCTET STRING SIZE (0) }
1776    If all of the default values of the fields in RSAES-OAEP-params are
1777    used, then the algorithm identifier will have the following value:
1779    RSAES-OAEP-Default-Identifier ::= AlgorithmIdentifier {
1780      id-RSAES-OAEP,
1781      {sha1Identifier,
1782       mgf1SHA1Identifier,
1783       pSpecifiedEmptyIdentifier } }
1785 11.2.2 Syntax for RSAES-PKCS1-v1_5
1787    The object identifier rsaEncryption (Section 11.1) identifies the
1788    RSAES-PKCS1-v1_5 encryption scheme. The parameters field associated
1789    with this OID in an AlgorithmIdentifier shall have type NULL. This is
1790    the same as in PKCS #1 v1.5.
1794 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 32]
1796 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1799    RsaEncryption   OBJECT IDENTIFIER ::= {PKCS-1 1}
1801 11.2.3 Syntax for RSASSA-PKCS1-v1_5
1803    The object identifier for RSASSA-PKCS1-v1_5 shall be one of the
1804    following. The choice of OID depends on the choice of hash algorithm:
1805    MD2, MD5 or SHA-1. Note that if either MD2 or MD5 is used then the
1806    OID is just as in PKCS #1 v1.5. For each OID, the parameters field
1807    associated with this OID in an AlgorithmIdentifier shall have type
1808    NULL.
1810    If the hash function to be used is MD2, then the OID should be:
1812    md2WithRSAEncryption ::= {PKCS-1 2}
1814    If the hash function to be used is MD5, then the OID should be:
1816    md5WithRSAEncryption ::= {PKCS-1 4}
1818    If the hash function to be used is SHA-1, then the OID should be:
1820    sha1WithRSAEncryption ::= {pkcs-1 5}
1822    In the digestInfo type mentioned in Section 9.2.1 the OIDS for the
1823    digest algorithm are the following:
1825    id-SHA1 OBJECT IDENTIFIER ::=
1826            {iso(1) identified-organization(3) oiw(14) secsig(3)
1827             algorithms(2) 26 }
1829    md2 OBJECT IDENTIFIER ::=
1830            {iso(1) member-body(2) US(840) rsadsi(113549)
1831             digestAlgorithm(2) 2}
1833    md5 OBJECT IDENTIFIER ::=
1834            {iso(1) member-body(2) US(840) rsadsi(113549)
1835             digestAlgorithm(2) 5}
1837    The parameters field of the digest algorithm has ASN.1 type NULL for
1838    these OIDs.
1840 12. Patent statement
1842    The Internet Standards Process as defined in RFC 1310 requires a
1843    written statement from the Patent holder that a license will be made
1844    available to applicants under reasonable terms and conditions prior
1845    to approving a specification as a Proposed, Draft or Internet
1846    Standard.
1850 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 33]
1852 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1855    The Internet Society, Internet Architecture Board, Internet
1856    Engineering Steering Group and the Corporation for National Research
1857    Initiatives take no position on the validity or scope of the
1858    following patents and patent applications, nor on the appropriateness
1859    of the terms of the assurance. The Internet Society and other groups
1860    mentioned above have not made any determination as to any other
1861    intellectual property rights which may apply to the practice of this
1862    standard.  Any further consideration of these matters is the user's
1863    responsibility.
1865 12.1 Patent statement for the RSA algorithm
1867    The Massachusetts Institute of Technology has granted RSA Data
1868    Security, Inc., exclusive sub-licensing rights to the following
1869    patent issued in the United States:
1871    Cryptographic Communications System and Method ("RSA"), No. 4,405,829
1873    RSA Data Security, Inc. has provided the following statement with
1874    regard to this patent:
1876    It is RSA's business practice to make licenses to its patents
1877    available on reasonable and nondiscriminatory terms. Accordingly, RSA
1878    is willing, upon request, to grant non-exclusive licenses to such
1879    patent on reasonable and non-discriminatory terms and conditions to
1880    those who respect RSA's intellectual property rights and subject to
1881    RSA's then current royalty rate for the patent licensed. The royalty
1882    rate for the RSA patent is presently set at 2% of the licensee's
1883    selling price for each product covered by the patent.  Any requests
1884    for license information may be directed to:
1886             Director of Licensing
1887             RSA Data Security, Inc.
1888             2955 Campus Drive
1889             Suite 400
1890             San Mateo, CA 94403
1892    A license under RSA's patent(s) does not include any rights to know-
1893    how or other technical information or license under other
1894    intellectual property rights.  Such license does not extend to any
1895    activities which constitute infringement or inducement thereto. A
1896    licensee must make his own determination as to whether a license is
1897    necessary under patents of others.
1906 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 34]
1908 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1911 13. Revision history
1913    Versions 1.0-1.3
1915    Versions 1.0-1.3 were distributed to participants in RSA Data
1916    Security, Inc.'s Public-Key Cryptography Standards meetings in
1917    February and March 1991.
1920    Version 1.4
1922    Version 1.4 was part of the June 3, 1991 initial public release of
1923    PKCS. Version 1.4 was published as NIST/OSI Implementors' Workshop
1924    document SEC-SIG-91-18.
1927    Version 1.5
1929    Version 1.5 incorporates several editorial changes, including updates
1930    to the references and the addition of a revision history. The
1931    following substantive changes were made: -Section 10: "MD4 with RSA"
1932    signature and verification processes were added.
1934    -Section 11: md4WithRSAEncryption object identifier was added.
1936    Version 2.0 [DRAFT]
1938    Version 2.0 incorporates major editorial changes in terms of the
1939    document structure, and introduces the RSAEP-OAEP encryption scheme.
1940    This version continues to support the encryption and signature
1941    processes in version 1.5, although the hash algorithm MD4 is no
1942    longer allowed due to cryptanalytic advances in the intervening
1943    years.
1945 14. References
1947    [1] ANSI, ANSI X9.44: Key Management Using Reversible Public Key
1948        Cryptography for the Financial Services Industry. Work in
1949        Progress.
1951    [2] M. Bellare and P. Rogaway. Optimal Asymmetric Encryption - How to
1952        Encrypt with RSA. In Advances in Cryptology-Eurocrypt '94, pp.
1953        92-111, Springer-Verlag, 1994.
1955    [3] M. Bellare and P. Rogaway. The Exact Security of Digital
1956        Signatures - How to Sign with RSA and Rabin. In Advances in
1957        Cryptology-Eurocrypt '96, pp. 399-416, Springer-Verlag, 1996.
1962 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 35]
1964 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
1967    [4] D. Bleichenbacher. Chosen Ciphertext Attacks against Protocols
1968        Based on the RSA Encryption Standard PKCS #1. To appear in
1969        Advances in Cryptology-Crypto '98.
1971    [5] D. Bleichenbacher, B. Kaliski and J. Staddon. Recent Results on
1972        PKCS #1: RSA Encryption Standard. RSA Laboratories' Bulletin,
1973        Number 7, June 24, 1998.
1975    [6] CCITT. Recommendation X.509: The Directory-Authentication
1976        Framework. 1988.
1978    [7] D. Coppersmith, M. Franklin, J. Patarin and M. Reiter. Low-
1979        Exponent RSA with Related Messages. In Advances in Cryptology-
1980        Eurocrypt '96, pp. 1-9, Springer-Verlag, 1996
1982    [8] B. Den Boer and Bosselaers. Collisions for the Compression
1983        Function of MD5. In Advances in Cryptology-Eurocrypt '93, pp
1984        293-304, Springer-Verlag, 1994.
1986    [9] B. den Boer, and A. Bosselaers. An Attack on the Last Two Rounds
1987        of MD4. In Advances in Cryptology-Crypto '91, pp.194-203,
1988        Springer-Verlag, 1992.
1990    [10] H. Dobbertin. Cryptanalysis of MD4. Fast Software Encryption.
1991         Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag 1996, pp.
1992         55-72.
1994    [11] H. Dobbertin. Cryptanalysis of MD5 Compress. Presented at the
1995         rump session of Eurocrypt `96, May 14, 1996
1997    [12] H. Dobbertin.The First Two Rounds of MD4 are Not One-Way. Fast
1998         Software Encryption. Lecture Notes in Computer Science,
1999         Springer-Verlag 1998, pp. 284-292.
2001    [13] J. Hastad. Solving Simultaneous Modular Equations of Low Degree.
2002         SIAM Journal of Computing, 17, 1988, pp. 336-341.
2004    [14] IEEE. IEEE P1363: Standard Specifications for Public Key
2005         Cryptography. Draft Version 4.
2007    [15] Kaliski, B., "The MD2 Message-Digest Algorithm", RFC 1319, April
2008         1992.
2010    [16] National Institute of Standards and Technology (NIST). FIPS
2011         Publication 180-1: Secure Hash Standard. April 1994.
2013    [17] Rivest, R., "The MD5 Message-Digest Algorithm", RFC 1321, April
2014         1992.
2018 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 36]
2020 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
2023    [18] R. Rivest, A. Shamir and L. Adleman. A Method for Obtaining
2024         Digital Signatures and Public-Key Cryptosystems. Communications
2025         of the ACM, 21(2), pp. 120-126, February 1978.
2027    [19] N. Rogier and P. Chauvaud. The Compression Function of MD2 is
2028         not Collision Free. Presented at Selected Areas of Cryptography
2029         `95. Carleton University, Ottawa, Canada. May 18-19, 1995.
2031    [20] RSA Laboratories. PKCS #1: RSA Encryption Standard. Version 1.5,
2032         November 1993.
2034    [21] RSA Laboratories. PKCS #7: Cryptographic Message Syntax
2035         Standard. Version 1.5, November 1993.
2037    [22] RSA  Laboratories. PKCS #8: Private-Key Information Syntax
2038         Standard. Version 1.2, November 1993.
2040    [23] RSA Laboratories. PKCS #12: Personal Information Exchange Syntax
2041         Standard. Version 1.0, Work in Progress, April 1997.
2043 Security Considerations
2045    Security issues are discussed throughout this memo.
2047 Acknowledgements
2049    This document is based on a contribution of RSA Laboratories, a
2050    division of RSA Data Security, Inc.  Any substantial use of the text
2051    from this document must acknowledge RSA Data Security, Inc. RSA Data
2052    Security, Inc. requests that all material mentioning or referencing
2053    this document identify this as "RSA Data Security, Inc. PKCS #1
2054    v2.0".
2074 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 37]
2076 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
2079 Authors' Addresses
2081    Burt Kaliski
2082    RSA Laboratories East
2083    20 Crosby Drive
2084    Bedford, MA  01730
2086    Phone: (617) 687-7000
2087    EMail: burt@rsa.com
2090    Jessica Staddon
2091    RSA Laboratories West
2092    2955 Campus Drive
2093    Suite 400
2094    San Mateo, CA 94403
2096    Phone: (650) 295-7600
2097    EMail: jstaddon@rsa.com
2130 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 38]
2132 RFC 2437        PKCS #1: RSA Cryptography Specifications    October 1998
2135 Full Copyright Statement
2137    Copyright (C) The Internet Society (1998).  All Rights Reserved.
2139    This document and translations of it may be copied and furnished to
2140    others, and derivative works that comment on or otherwise explain it
2141    or assist in its implementation may be prepared, copied, published
2142    and distributed, in whole or in part, without restriction of any
2143    kind, provided that the above copyright notice and this paragraph are
2144    included on all such copies and derivative works.  However, this
2145    document itself may not be modified in any way, such as by removing
2146    the copyright notice or references to the Internet Society or other
2147    Internet organizations, except as needed for the purpose of
2148    developing Internet standards in which case the procedures for
2149    copyrights defined in the Internet Standards process must be
2150    followed, or as required to translate it into languages other than
2151    English.
2153    The limited permissions granted above are perpetual and will not be
2154    revoked by the Internet Society or its successors or assigns.
2156    This document and the information contained herein is provided on an
2157    "AS IS" basis and THE INTERNET SOCIETY AND THE INTERNET ENGINEERING
2158    TASK FORCE DISCLAIMS ALL WARRANTIES, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING
2159    BUT NOT LIMITED TO ANY WARRANTY THAT THE USE OF THE INFORMATION
2160    HEREIN WILL NOT INFRINGE ANY RIGHTS OR ANY IMPLIED WARRANTIES OF
2161    MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
2186 Kaliski & Staddon            Informational                     [Page 39]