Rename context handle lifetime to endtime
[heimdal.git] / doc / standardisation / draft-ietf-cat-kerberos-pk-init-10.txt
blob7dcb06a60362f0a8ff86b4167b34e6f661fc63ee
1 INTERNET-DRAFT                                                Brian Tung
2 draft-ietf-cat-kerberos-pk-init-10.txt                   Clifford Neuman
3 Updates: RFC 1510                                                    ISI
4 expires April 30, 2000                                       Matthew Hur
5                                                    CyberSafe Corporation
6                                                            Ari Medvinsky
7                                                                   Excite
8                                                          Sasha Medvinsky
9                                                       General Instrument
10                                                                John Wray
11                                                    Iris Associates, Inc.
12                                                         Jonathan Trostle
13                                                                    Cisco
15     Public Key Cryptography for Initial Authentication in Kerberos
17 0.  Status Of This Memo
19     This document is an Internet-Draft and is in full conformance with
20     all provisions of Section 10 of RFC 2026.  Internet-Drafts are
21     working documents of the Internet Engineering Task Force (IETF),
22     its areas, and its working groups.  Note that other groups may also
23     distribute working documents as Internet-Drafts.
25     Internet-Drafts are draft documents valid for a maximum of six
26     months and may be updated, replaced, or obsoleted by other
27     documents at any time.  It is inappropriate to use Internet-Drafts
28     as reference material or to cite them other than as "work in
29     progress."
31     The list of current Internet-Drafts can be accessed at
32     http://www.ietf.org/ietf/1id-abstracts.txt
34     The list of Internet-Draft Shadow Directories can be accessed at
35     http://www.ietf.org/shadow.html.
37     To learn the current status of any Internet-Draft, please check
38     the "1id-abstracts.txt" listing contained in the Internet-Drafts
39     Shadow Directories on ftp.ietf.org (US East Coast),
40     nic.nordu.net (Europe), ftp.isi.edu (US West Coast), or
41     munnari.oz.au (Pacific Rim).
43     The distribution of this memo is unlimited.  It is filed as
44     draft-ietf-cat-kerberos-pk-init-10.txt, and expires April 30,
45     2000.  Please send comments to the authors.
47 1.  Abstract
49     This document defines extensions (PKINIT) to the Kerberos protocol
50     specification (RFC 1510 [1]) to provide a method for using public
51     key cryptography during initial authentication.  The methods
52     defined specify the ways in which preauthentication data fields and
53     error data fields in Kerberos messages are to be used to transport
54     public key data.
56 2.  Introduction
58     The popularity of public key cryptography has produced a desire for
59     its support in Kerberos [2].  The advantages provided by public key
60     cryptography include simplified key management (from the Kerberos
61     perspective) and the ability to leverage existing and developing
62     public key certification infrastructures.
64     Public key cryptography can be integrated into Kerberos in a number
65     of ways.  One is to associate a key pair with each realm, which can
66     then be used to facilitate cross-realm authentication; this is the
67     topic of another draft proposal.  Another way is to allow users with
68     public key certificates to use them in initial authentication.  This
69     is the concern of the current document.
71     PKINIT utilizes ephemeral-ephemeral Diffie-Hellman keys in
72     combination with digital signature keys as the primary, required
73     mechanism.  It also allows for the use of RSA keys and/or (static)
74     Diffie-Hellman certificates.  Note in particular that PKINIT supports
75     the use of separate signature and encryption keys.
77     PKINIT enables access to Kerberos-secured services based on initial
78     authentication utilizing public key cryptography.  PKINIT utilizes
79     standard public key signature and encryption data formats within the
80     standard Kerberos messages.  The basic mechanism is as follows:  The
81     user sends an AS-REQ message to the KDC as before, except that if that
82     user is to use public key cryptography in the initial authentication
83     step, his certificate and a signature accompany the initial request
84     in the preauthentication fields.  Upon receipt of this request, the
85     KDC verifies the certificate and issues a ticket granting ticket
86     (TGT) as before, except that the encPart from the AS-REP message
87     carrying the TGT is now encrypted utilizing either a Diffie-Hellman
88     derived key or the user's public key.  This message is authenticated
89     utilizing the public key signature of the KDC.
91     Note that PKINIT does not require the use of certificates.  A KDC
92     may store the public key of a principal as part of that principal's
93     record.  In this scenario, the KDC is the trusted party that vouches
94     for the principal (as in a standard, non-cross realm, Kerberos
95     environment).  Thus, for any principal, the KDC may maintain a
96     secret key, a public key, or both.
98     The PKINIT specification may also be used as a building block for
99     other specifications.  PKCROSS [3] utilizes PKINIT for establishing
100     the inter-realm key and associated inter-realm policy to be applied
101     in issuing cross realm service tickets.  As specified in [4],
102     anonymous Kerberos tickets can be issued by applying a NULL
103     signature in combination with Diffie-Hellman in the PKINIT exchange.
104     Additionally, the PKINIT specification may be used for direct peer
105     to peer authentication without contacting a central KDC. This
106     application of PKINIT is described in PKTAPP [5] and is based on
107     concepts introduced in [6, 7]. For direct client-to-server
108     authentication, the client uses PKINIT to authenticate to the end
109     server (instead of a central KDC), which then issues a ticket for
110     itself.  This approach has an advantage over TLS [8] in that the
111     server does not need to save state (cache session keys).
112     Furthermore, an additional benefit is that Kerberos tickets can
113     facilitate delegation (see [9]).
115 3.  Proposed Extensions
117     This section describes extensions to RFC 1510 for supporting the
118     use of public key cryptography in the initial request for a ticket
119     granting ticket (TGT).
121     In summary, the following change to RFC 1510 is proposed:
123         * Users may authenticate using either a public key pair or a
124           conventional (symmetric) key.  If public key cryptography is
125           used, public key data is transported in preauthentication
126           data fields to help establish identity.  The user presents
127           a public key certificate and obtains an ordinary TGT that may
128           be used for subsequent authentication, with such
129           authentication using only conventional cryptography.
131     Section 3.1 provides definitions to help specify message formats.
132     Section 3.2 describes the extensions for the initial authentication
133     method.
135 3.1.  Definitions
137     The extensions involve new preauthentication fields; we introduce
138     the following preauthentication types:
140         PA-PK-AS-REQ                            14
141         PA-PK-AS-REP                            15
143     The extensions also involve new error types; we introduce the
144     following types:
146         KDC_ERR_CLIENT_NOT_TRUSTED              62
147         KDC_ERR_KDC_NOT_TRUSTED                 63
148         KDC_ERR_INVALID_SIG                     64
149         KDC_ERR_KEY_TOO_WEAK                    65
150         KDC_ERR_CERTIFICATE_MISMATCH            66
151         KDC_ERR_CANT_VERIFY_CERTIFICATE         70
152         KDC_ERR_INVALID_CERTIFICATE             71
153         KDC_ERR_REVOKED_CERTIFICATE             72
154         KDC_ERR_REVOCATION_STATUS_UNKNOWN       73
155         KDC_ERR_REVOCATION_STATUS_UNAVAILABLE   74
156         KDC_ERR_CLIENT_NAME_MISMATCH            75
157         KDC_ERR_KDC_NAME_MISMATCH               76
159     We utilize the following typed data for errors:
161         TD-PKINIT-CMS-CERTIFICATES             101
162         TD-KRB-PRINCIPAL                       102
163         TD-KRB-REALM                           103
164         TD-TRUSTED-CERTIFIERS                  104
165         TD-CERTIFICATE-INDEX                   105
167     We utilize the following encryption types (which map directly to
168     OIDs):
170         dsaWithSHA1-CmsOID                       9
171         md5WithRSAEncryption-CmsOID             10
172         sha1WithRSAEncryption-CmsOID            11
173         rc2CBC-EnvOID                           12
174         rsaEncryption-EnvOID (PKCS#1 v1.5)      13
175         rsaES-OAEP-ENV-OID   (PKCS#1 v2.0)      14
176         des-ede3-cbc-Env-OID                    15
178     These mappings are provided so that a client may send the
179     appropriate enctypes in the AS-REQ message in order to indicate
180     support for the corresponding OIDs (for performing PKINIT).
182     In many cases, PKINIT requires the encoding of the X.500 name of a
183     certificate authority as a Realm.  When such a name appears as
184     a ream it will be represented using the "other" form of the realm
185     name as specified in the naming constraints section of RFC1510.
186     For a realm derived from an X.500 name, NAMETYPE will have the value
187     X500-RFC2253.  The full realm name will appear as follows:
189         <nametype> + ":" + <string>
191     where nametype is "X500-RFC2253" and string is the result of doing
192     an RFC2253 encoding of the distinguished name, i.e.
194         "X500-RFC2253:" + RFC2253Encode(DistinguishedName)
196     where DistinguishedName is an X.500 name, and RFC2253Encode is a
197     function returing a readable UTF encoding of an X.500 name, as
198     defined by RFC 2253 [14] (part of LDAPv3 [18]).
200     To ensure that this encoding is unique, we add the following rule
201     to those specified by RFC 2253:
203         The order in which the attributes appear in the RFC 2253
204         encoding must be the reverse of the order in the ASN.1
205         encoding of the X.500 name that appears in the public key
206         certificate. The order of the relative distinguished names
207         (RDNs), as well as the order of the AttributeTypeAndValues
208         within each RDN, will be reversed. (This is despite the fact
209         that an RDN is defined as a SET of AttributeTypeAndValues, where
210         an order is normally not important.)
212     Similarly, in cases where the KDC does not provide a specific
213     policy based mapping from the X.500 name or X.509 Version 3
214     SubjectAltName extension in the user's certificate to a Kerberos
215     principal name, PKINIT requires the direct encoding of the X.500
216     name as a PrincipalName.  In this case, the name-type of the
217     principal name shall be set to KRB_NT-X500-PRINCIPAL.  This new
218     name type is defined in RFC 1510 as:
220         KRB_NT_X500_PRINCIPAL    6
222     The name-string shall be set as follows:
224         RFC2253Encode(DistinguishedName)
226     as described above.  When this name type is used, the principal's
227     realm shall be set to the certificate authority's distinguished
228     name using the X500-RFC2253 realm name format described earlier in
229     this section
231     RFC 1510 specifies the ASN.1 structure for PrincipalName as follows:
233         PrincipalName ::=   SEQUENCE {
234                         name-type[0]     INTEGER,
235                         name-string[1]   SEQUENCE OF GeneralString
236         }
238     For the purposes of encoding an X.500 name within this structure,
239     the name-string shall be encoded as a single GeneralString.
241     Note that name mapping may be required or optional based on
242     policy.  All names must conform to validity requirements as given
243     in RFC 1510.
245 3.1.1.  Encryption and Key Formats
247     In the exposition below, we use the terms public key and private
248     key generically.  It should be understood that the term "public
249     key" may be used to refer to either a public encryption key or a
250     signature verification key, and that the term "private key" may be
251     used to refer to either a private decryption key or a signature
252     generation key.  The fact that these are logically distinct does
253     not preclude the assignment of bitwise identical keys for RSA
254     keys.
256     In the case of Diffie-Hellman, the key shall be produced from the
257     agreed bit string as follows:
259         * Truncate the bit string to the appropriate length.
260         * Rectify parity in each byte (if necessary) to obtain the key.
262     For instance, in the case of a DES key, we take the first eight
263     bytes of the bit stream, and then adjust the least significant bit
264     of each byte to ensure that each byte has odd parity.
266 3.1.2. Algorithm Identifiers
268     PKINIT does not define, but does permit, the algorithm identifiers
269     listed below.
271 3.1.2.1. Signature Algorithm Identifiers
273     The following signature algorithm identifiers specified in [11] and
274     in [15] shall be used with PKINIT:
276     id-dsa-with-sha1       (DSA with SHA1)
277     md5WithRSAEncryption   (RSA with MD5)
278     sha-1WithRSAEncryption (RSA with SHA1)
280 3.1.2.2 Diffie-Hellman Key Agreement Algorithm Identifier
282     The following algorithm identifier shall be used within the
283     SubjectPublicKeyInfo data structure: dhpublicnumber
285     This identifier and the associated algorithm parameters are
286     specified in RFC 2459 [15].
288 3.1.2.3. Algorithm Identifiers for RSA Encryption
290     These algorithm identifiers are used inside the EnvelopedData data
291     structure, for encrypting the temporary key with a public key:
293         rsaEncryption (RSA encryption, PKCS#1 v1.5)
294         id-RSAES-OAEP (RSA encryption, PKCS#1 v2.0)
296     Both of the above RSA encryption schemes are specified in [16].
297     Currently, only PKCS#1 v1.5 is specified by CMS [11], although the
298     CMS specification says that it will likely include PKCS#1 v2.0 in
299     the future.  (PKCS#1 v2.0 addresses adaptive chosen ciphertext
300     vulnerability discovered in PKCS#1 v1.5.)
302 3.1.2.4. Algorithm Identifiers for Encryption with Secret Keys
304     These algorithm identifiers are used inside the EnvelopedData data
305     structure in the PKINIT Reply, for encrypting the reply key with the
306     temporary key:
307         des-ede3-cbc (3-key 3-DES, CBC mode)
308         rc2-cbc      (RC2, CBC mode)
310     The full definition of the above algorithm identifiers and their
311     corresponding parameters (an IV for block chaining) is provided in
312     the CMS specification [11].
314 3.2.  Public Key Authentication
316     Implementation of the changes in this section is REQUIRED for
317     compliance with PKINIT.
319 3.2.1.  Client Request
321     Public keys may be signed by some certification authority (CA), or
322     they may be maintained by the KDC in which case the KDC is the
323     trusted authority.  Note that the latter mode does not require the
324     use of certificates.
326     The initial authentication request is sent as per RFC 1510, except
327     that a preauthentication field containing data signed by the user's
328     private key accompanies the request:
330     PA-PK-AS-REQ ::= SEQUENCE {
331                                 -- PA TYPE 14
332         signedAuthPack          [0] SignedData
333                                     -- defined in CMS [11]
334                                     -- AuthPack (below) defines the data
335                                     -- that is signed
336         trustedCertifiers       [1] SEQUENCE OF TrustedCas OPTIONAL,
337                                     -- CAs that the client trusts
338         kdcCert                 [2] IssuerAndSerialNumber OPTIONAL
339                                     -- as defined in CMS [11]
340                                     -- specifies a particular KDC
341                                     -- certificate if the client
342                                     -- already has it;
343         encryptionCert          [3] IssuerAndSerialNumber OPTIONAL
344                                     -- For example, this may be the
345                                     -- client's Diffie-Hellman
346                                     -- certificate, or it may be the
347                                     -- client's RSA encryption
348                                     -- certificate.
349     }
351     TrustedCas ::= CHOICE {
352         principalName         [0] KerberosName,
353                                   -- as defined below
354         caName                [1] Name
355                                   -- fully qualified X.500 name
356                                   -- as defined by X.509
357         issuerAndSerial       [2] IssuerAndSerialNumber
358                                   -- Since a CA may have a number of
359                                   -- certificates, only one of which
360                                   -- a client trusts
361     }
363     Usage of SignedData:
364     The SignedData data type is specified in the Cryptographic
365     Message Syntax, a product of the S/MIME working group of the IETF.
366     - The encapContentInfo field must contain the PKAuthenticator
367       and, optionally, the client's Diffie Hellman public value.
368       - The eContentType field shall contain the OID value for
369         id-data: iso(1) member-body(2) us(840) rsadsi(113549)
370         pkcs(1) pkcs7(7) data(1)
371       - The eContent field is data of the type AuthPack (below).
372     - The signerInfos field contains the signature of AuthPack.
373     - The Certificates field, when non-empty, contains the client's
374       certificate chain.  If present, the KDC uses the public key from
375       the client's certificate to verify the signature in the request.
376       Note that the client may pass different certificates that are used
377       for signing or for encrypting.  Thus, the KDC may utilize a
378       different client certificate for signature verification than the
379       one it uses to encrypt the reply to the client.  For example, the
380       client may place a Diffie-Hellman certificate in this field in
381       order to convey its static Diffie Hellman certificate to the KDC to
382       enable static-ephemeral Diffie-Hellman mode for the reply; in this
383       case, the client does NOT place its public value in the AuthPack
384       (defined below).  As another example, the client may place an RSA
385       encryption certificate in this field.  However, there must always
386       be (at least) a signature certificate.
388     AuthPack ::= SEQUENCE {
389         pkAuthenticator         [0] PKAuthenticator,
390         clientPublicValue       [1] SubjectPublicKeyInfo OPTIONAL
391                                     -- if client is using Diffie-Hellman
392                                     -- (ephemeral-ephemeral only)
393     }
395     PKAuthenticator ::= SEQUENCE {
396         kdcName                 [0] PrincipalName,
397         kdcRealm                [1] Realm,
398         cusec                   [2] INTEGER,
399                                     -- for replay prevention as in RFC1510
400         ctime                   [3] KerberosTime,
401                                     -- for replay prevention as in RFC1510
402         nonce                   [4] INTEGER
403     }
405     SubjectPublicKeyInfo ::= SEQUENCE {
406         algorithm                   AlgorithmIdentifier,
407                                     -- dhKeyAgreement
408         subjectPublicKey            BIT STRING
409                                     -- for DH, equals
410                                     -- public exponent (INTEGER encoded
411                                     -- as payload of BIT STRING)
412     }   -- as specified by the X.509 recommendation [10]
414     AlgorithmIdentifier ::= SEQUENCE {
415         algorithm                   ALGORITHM.&id,
416         parameters                  ALGORITHM.&type
417     }   -- as specified by the X.509 recommendation [10]
419     If the client passes an issuer and serial number in the request,
420     the KDC is requested to use the referred-to certificate.  If none
421     exists, then the KDC returns an error of type
422     KDC_ERR_CERTIFICATE_MISMATCH.  It also returns this error if, on the
423     other hand, the client does not pass any trustedCertifiers,
424     believing that it has the KDC's certificate, but the KDC has more
425     than one certificate.  The KDC should include information in the
426     KRB-ERROR message that indicates the KDC certificate(s) that a
427     client may utilize.  This data is specified in the e-data, which
428     is defined in RFC 1510 revisions as a SEQUENCE of TypedData:
430     TypedData ::=  SEQUENCE {
431                     data-type      [0] INTEGER,
432                     data-value     [1] OCTET STRING,
433     } -- per Kerberos RFC 1510 revisions
435     where:
436     data-type = TD-PKINIT-CMS-CERTIFICATES = 101
437     data-value = CertificateSet // as specified by CMS [11]
439     The PKAuthenticator carries information to foil replay attacks, and
440     to bind the request and response.  The PKAuthenticator is signed
441     with the client's signature key.
443 3.2.2.  KDC Response
445     Upon receipt of the AS_REQ with PA-PK-AS-REQ pre-authentication
446     type, the KDC attempts to verify the user's certificate chain
447     (userCert), if one is provided in the request.  This is done by
448     verifying the certification path against the KDC's policy of
449     legitimate certifiers.  This may be based on a certification
450     hierarchy, or it may be simply a list of recognized certifiers in a
451     system like PGP.
453     If the client's certificate chain contains no certificate signed by
454     a CA trusted by the KDC, then the KDC sends back an error message
455     of type KDC_ERR_CANT_VERIFY_CERTIFICATE.  The accompanying e-data
456     is a SEQUENCE of one TypedData (with type TD-TRUSTED-CERTIFIERS=104)
457     whose data-value is an OCTET STRING which is the DER encoding of
459         TrustedCertifiers ::= SEQUENCE OF PrincipalName
460                               -- X.500 name encoded as a principal name
461                               -- see Section 3.1
463     If while verifying a certificate chain the KDC determines that the
464     signature on one of the certificates in the CertificateSet from
465     the signedAuthPack fails verification, then the KDC returns an
466     error of type KDC_ERR_INVALID_CERTIFICATE.  The accompanying
467     e-data is a SEQUENCE of one TypedData (with type
468     TD-CERTIFICATE-INDEX=105) whose data-value is an OCTET STRING
469     which is the DER encoding of the index into the CertificateSet
470     ordered as sent by the client.
472         CertificateIndex  ::= INTEGER
473                               -- 0 = 1st certificate,
474                               --     (in order of encoding)
475                               -- 1 = 2nd certificate, etc
477     The KDC may also check whether any of the certificates in the
478     client's chain has been revoked.  If one of the certificates has
479     been revoked, then the KDC returns an error of type
480     KDC_ERR_REVOKED_CERTIFICATE; if such a query reveals that
481     the certificate's revocation status is unknown or not
482     available, then if required by policy, the KDC returns the
483     appropriate error of type KDC_ERR_REVOCATION_STATUS_UNKNOWN or
484     KDC_ERR_REVOCATION_STATUS_UNAVAILABLE.  In any of these three
485     cases, the affected certificate is identified by the accompanying
486     e-data, which contains a CertificateIndex as described for
487     KDC_ERR_INVALID_CERTIFICATE.
489     If the certificate chain can be verified, but the name of the
490     client in the certificate does not match the client's name in the
491     request, then the KDC returns an error of type
492     KDC_ERR_CLIENT_NAME_MISMATCH.  There is no accompanying e-data
493     field in this case.
495     Finally, if the certificate chain is verified, but the KDC's name
496     or realm as given in the PKAuthenticator does not match the KDC's
497     actual principal name, then the KDC returns an error of type
498     KDC_ERR_KDC_NAME_MISMATCH.  The accompanying e-data field is again
499     a SEQUENCE of one TypedData (with type TD-KRB-PRINCIPAL=102 or
500     TD-KRB-REALM=103 as appropriate) whose data-value is an OCTET
501     STRING whose data-value is the DER encoding of a PrincipalName or
502     Realm as defined in RFC 1510 revisions.
504     Even if all succeeds, the KDC may--for policy reasons--decide not
505     to trust the client.  In this case, the KDC returns an error message
506     of type KDC_ERR_CLIENT_NOT_TRUSTED.
508     If a trust relationship exists, the KDC then verifies the client's
509     signature on AuthPack.  If that fails, the KDC returns an error
510     message of type KDC_ERR_INVALID_SIG.  Otherwise, the KDC uses the
511     timestamp (ctime and cusec) in the PKAuthenticator to assure that
512     the request is not a replay.  The KDC also verifies that its name
513     is specified in the PKAuthenticator.
515     If the clientPublicValue field is filled in, indicating that the
516     client wishes to use Diffie-Hellman key agreement, then the KDC
517     checks to see that the parameters satisfy its policy.  If they do
518     not (e.g., the prime size is insufficient for the expected
519     encryption type), then the KDC sends back an error message of type
520     KDC_ERR_KEY_TOO_WEAK.  Otherwise, it generates its own public and
521     private values for the response.
523     The KDC also checks that the timestamp in the PKAuthenticator is
524     within the allowable window and that the principal name and realm
525     are correct.  If the local (server) time and the client time in the
526     authenticator differ by more than the allowable clock skew, then the
527     KDC returns an error message of type KRB_AP_ERR_SKEW as defined in 1510.
529     Assuming no errors, the KDC replies as per RFC 1510, except as
530     follows.  The user's name in the ticket is determined by the
531     following decision algorithm:
533         1.  If the KDC has a mapping from the name in the certificate
534             to a Kerberos name, then use that name.
535             Else
536         2.  If the certificate contains the SubjectAltName extention
537             and the local KDC policy defines a mapping from the
538             SubjectAltName to a Kerberos name, then use that name.
539             Else
540         3.  Use the name as represented in the certificate, mapping
541             mapping as necessary (e.g., as per RFC 2253 for X.500
542             names).  In this case the realm in the ticket shall be the
543             name of the certifier that issued the user's certificate.
545     Note that a principal name may be carried in the subject alt name
546     field of a certificate. This name may be mapped to a principal
547     record in a security database based on local policy, for example
548     the subject alt name may be kerberos/principal@realm format.  In
549     this case the realm name is not that of the CA but that of the
550     local realm doing the mapping (or some realm name chosen by that
551     realm).
553     If a non-KDC X.509 certificate contains the principal name within
554     the subjectAltName version 3 extension , that name may utilize
555     KerberosName as defined below, or, in the case of an S/MIME
556     certificate [17], may utilize the email address.  If the KDC
557     is presented with as S/MIME certificate, then the email address
558     within subjectAltName will be interpreted as a principal and realm
559     separated by the "@" sign, or as a name that needs to be
560     canonicalized.  If the resulting name does not correspond to a
561     registered principal name, then the principal name is formed as
562     defined in section 3.1.
564     The trustedCertifiers field contains a list of certification
565     authorities trusted by the client, in the case that the client does
566     not possess the KDC's public key certificate.  If the KDC has no
567     certificate signed by any of the trustedCertifiers, then it returns
568     an error of type KDC_ERR_KDC_NOT_TRUSTED.
570     KDCs should try to (in order of preference):
571     1. Use the KDC certificate identified by the serialNumber included
572        in the client's request.
573     2. Use a certificate issued to the KDC by the client's CA (if in the
574        middle of a CA key roll-over, use the KDC cert issued under same
575        CA key as user cert used to verify request).
576     3. Use a certificate issued to the KDC by one of the client's
577        trustedCertifier(s);
578     If the KDC is unable to comply with any of these options, then the
579     KDC returns an error message of type KDC_ERR_KDC_NOT_TRUSTED to the
580     client.
582     The KDC encrypts the reply not with the user's long-term key, but
583     with the Diffie Hellman derived key or a random key generated
584     for this particular response which is carried in the padata field of
585     the TGS-REP message.
587     PA-PK-AS-REP ::= CHOICE {
588                             -- PA TYPE 15
589         dhSignedData       [0] SignedData,
590                             -- Defined in CMS and used only with
591                             -- Diffie-Hellman key exchange (if the
592                             -- client public value was present in the
593                             -- request).
594                             -- This choice MUST be supported
595                             -- by compliant implementations.
596         encKeyPack         [1] EnvelopedData,
597                             -- Defined in CMS
598                             -- The temporary key is encrypted
599                             -- using the client public key
600                             -- key
601                             -- SignedReplyKeyPack, encrypted
602                             -- with the temporary key, is also
603                             -- included.
604     }
606     Usage of SignedData:
607     If the Diffie-Hellman option is used, dhSignedData in PA-PK-AS-REP
608     provides authenticated Diffie-Hellman parameters of the KDC.  The
609     reply key used to encrypt part of the KDC reply message is derived
610     from the Diffie-Hellman exchange:
611     - Both the KDC and the client calculate a secret value (g^ab mod p),
612       where a is the client's private exponent and b is the KDC's
613       private exponent.
614     - Both the KDC and the client take the first N bits of this secret
615       value and convert it into a reply key.  N depends on the reply key
616       type.
617     - If the reply key is DES, N=64 bits, where some of the bits are
618       replaced with parity bits, according to FIPS PUB 74.
619     - If the reply key is (3-key) 3-DES, N=192 bits, where some of the
620       bits are replaced with parity bits, according to FIPS PUB 74.
621     - The encapContentInfo field must contain the KdcDHKeyInfo as
622       defined below.
623       - The eContentType field shall contain the OID value for
624         id-data: iso(1) member-body(2) us(840) rsadsi(113549)
625         pkcs(1) pkcs7(7) data(1)
626     - The certificates field must contain the certificates necessary
627       for the client to establish trust in the KDC's certificate
628       based on the list of trusted certifiers sent by the client in
629       the PA-PK-AS-REQ.  This field may be empty if the client did
630       not send to the KDC a list of trusted certifiers (the
631       trustedCertifiers field was empty, meaning that the client
632       already possesses the KDC's certificate).
633     - The signerInfos field is a SET that must contain at least one
634       member, since it contains the actual signature.
636     KdcDHKeyInfo ::= SEQUENCE {
637                               -- used only when utilizing Diffie-Hellman
638       nonce                 [0] INTEGER,
639                                 -- binds responce to the request
640       subjectPublicKey      [2] BIT STRING
641                                 -- Equals public exponent (g^a mod p)
642                                 -- INTEGER encoded as payload of
643                                 -- BIT STRING
644     }
646     Usage of EnvelopedData:
647     The EnvelopedData data type is specified in the Cryptographic
648     Message Syntax, a product of the S/MIME working group of the IETF.
649     It contains an temporary key encrypted with the PKINIT
650     client's public key.  It also contains a signed and encrypted
651     reply key.
652     - The originatorInfo field is not required, since that information
653       may be presented in the signedData structure that is encrypted
654       within the encryptedContentInfo field.
655     - The optional unprotectedAttrs field is not required for PKINIT.
656     - The recipientInfos field is a SET which must contain exactly one
657       member of the KeyTransRecipientInfo type for encryption
658       with an RSA public key.
659          - The encryptedKey field (in KeyTransRecipientInfo) contains
660            the temporary key which is encrypted with the PKINIT client's
661            public key.
662     - The encryptedContentInfo field contains the signed and encrypted
663       reply key.
664       - The contentType field shall contain the OID value for
665         id-signedData: iso(1) member-body(2) us(840) rsadsi(113549)
666         pkcs(1) pkcs7(7) signedData(2)
667       - The encryptedContent field is encrypted data of the CMS type
668         signedData as specified below.
669         - The encapContentInfo field must contains the ReplyKeyPack.
670           - The eContentType field shall contain the OID value for
671             id-data: iso(1) member-body(2) us(840) rsadsi(113549)
672             pkcs(1) pkcs7(7) data(1)
673           - The eContent field is data of the type ReplyKeyPack (below).
674         - The certificates field must contain the certificates necessary
675           for the client to establish trust in the KDC's certificate
676           based on the list of trusted certifiers sent by the client in
677           the PA-PK-AS-REQ.  This field may be empty if the client did
678           not send to the KDC a list of trusted certifiers (the
679           trustedCertifiers field was empty, meaning that the client
680           already possesses the KDC's certificate).
681         - The signerInfos field is a SET that must contain at least one
682           member, since it contains the actual signature.
684     ReplyKeyPack ::= SEQUENCE {
685                               -- not used for Diffie-Hellman
686         replyKey             [0] EncryptionKey,
687                                  -- used to encrypt main reply
688                                  -- ENCTYPE is at least as strong as
689                                  -- ENCTYPE of session key
690         nonce                [1] INTEGER,
691                                  -- binds response to the request
692                                  -- must be same as the nonce
693                                  -- passed in the PKAuthenticator
694     }
696     Since each certifier in the certification path of a user's
697     certificate is equivalent to a separate Kerberos realm, the name
698     of each certifier in the certificate chain must be added to the
699     transited field of the ticket.  The format of these realm names is
700     defined in Section 3.1 of this document.  If applicable, the
701     transit-policy-checked flag should be set in the issued ticket.
703     The KDC's certificate(s) must bind the public key(s) of the KDC to
704     a name derivable from the name of the realm for that KDC.  X.509
705     certificates shall contain the principal name of the KDC
706     (defined in section 8.2 of RFC 1510) as the SubjectAltName version
707     3 extension. Below is the definition of this version 3 extension,
708     as specified by the X.509 standard:
710         subjectAltName EXTENSION ::= {
711             SYNTAX GeneralNames
712             IDENTIFIED BY id-ce-subjectAltName
713         }
715         GeneralNames ::= SEQUENCE SIZE(1..MAX) OF GeneralName
717         GeneralName ::= CHOICE {
718             otherName       [0] INSTANCE OF OTHER-NAME,
719             ...
720         }
722         OTHER-NAME ::= TYPE-IDENTIFIER
724     In this definition, otherName is a name of any form defined as an
725     instance of the OTHER-NAME information object class. For the purpose
726     of specifying a Kerberos principal name, INSTANCE OF OTHER-NAME will
727     be chosen and replaced by the type KerberosName:
729         KerberosName ::= SEQUENCE {
730           realm           [0] Realm,
731                               -- as defined in RFC 1510
732           principalName   [1] PrincipalName,
733                               -- as defined in RFC 1510
734         }
736     This specific syntax is identified within subjectAltName by setting
737     the OID id-ce-subjectAltName to krb5PrincipalName, where (from the
738     Kerberos specification) we have
740         krb5 OBJECT IDENTIFIER ::= { iso (1)
741                                      org (3)
742                                      dod (6)
743                                      internet (1)
744                                      security (5)
745                                      kerberosv5 (2) }
747         krb5PrincipalName OBJECT IDENTIFIER ::= { krb5 2 }
749     (This specification may also be used to specify a Kerberos name
750     within the user's certificate.)  The KDC's certificate may be signed
751     directly by a CA, or there may be intermediaries if the server resides
752     within a large organization, or it may be unsigned if the client
753     indicates possession (and trust) of the KDC's certificate.
755     The client then extracts the random key used to encrypt the main
756     reply.  This random key (in encPaReply) is encrypted with either the
757     client's public key or with a key derived from the DH values
758     exchanged between the client and the KDC.  The client uses this
759     random key to decrypt the main reply, and subsequently proceeds as
760     described in RFC 1510.
762 3.2.3. Required Algorithms
764     Not all of the algorithms in the PKINIT protocol specification have
765     to be implemented in order to comply with the proposed standard.
766     Below is a list of the required algorithms:
768     - Diffie-Hellman public/private key pairs
769       - utilizing Diffie-Hellman ephemeral-ephemeral mode
770     - SHA1 digest and DSA for signatures
771     - 3-key triple DES keys derived from the Diffie-Hellman Exchange
772     - 3-key triple DES Temporary and Reply keys
774 4.  Logistics and Policy
776     This section describes a way to define the policy on the use of
777     PKINIT for each principal and request.
779     The KDC is not required to contain a database record for users
780     who use public key authentication.  However, if these users are
781     registered with the KDC, it is recommended that the database record
782     for these users be modified to an additional flag in the attributes
783     field to indicate that the user should authenticate using PKINIT.
784     If this flag is set and a request message does not contain the
785     PKINIT preauthentication field, then the KDC sends back as error of
786     type KDC_ERR_PREAUTH_REQUIRED indicating that a preauthentication
787     field of type PA-PK-AS-REQ must be included in the request.
789 5.  Security Considerations
791     PKINIT raises a few security considerations, which we will address
792     in this section.
794     First of all, PKINIT introduces a new trust model, where KDCs do not
795     (necessarily) certify the identity of those for whom they issue
796     tickets.  PKINIT does allow KDCs to act as their own CAs, in order
797     to simplify key management, but one of the additional benefits is to
798     align Kerberos authentication with a global public key
799     infrastructure.  Anyone using PKINIT in this way must be aware of
800     how the certification infrastructure they are linking to works.
802     Secondly, PKINIT also introduces the possibility of interactions
803     between different cryptosystems, which may be of widely varying
804     strengths.  Many systems, for instance, allow the use of 512-bit
805     public keys.  Using such keys to wrap data encrypted under strong
806     conventional cryptosystems, such as triple-DES, is inappropriate;
807     it adds a weak link to a strong one at extra cost.  Implementors
808     and administrators should take care to avoid such wasteful and
809     deceptive interactions.
811     Lastly, PKINIT calls for randomly generated keys for conventional
812     cryptosystems.  Many such systems contain systematically "weak"
813     keys.  PKINIT implementations MUST avoid use of these keys, either
814     by discarding those keys when they are generated, or by fixing them
815     in some way (e.g., by XORing them with a given mask).  These
816     precautions vary from system to system; it is not our intention to
817     give an explicit recipe for them here.
819 6.  Transport Issues
821     Certificate chains can potentially grow quite large and span several
822     UDP packets; this in turn increases the probability that a Kerberos
823     message involving PKINIT extensions will be broken in transit.  In
824     light of the possibility that the Kerberos specification will
825     require KDCs to accept requests using TCP as a transport mechanism,
826     we make the same recommendation with respect to the PKINIT
827     extensions as well.
829 7.  Bibliography
831     [1] J. Kohl, C. Neuman.  The Kerberos Network Authentication Service
832     (V5).  Request for Comments 1510.
834     [2] B.C. Neuman, Theodore Ts'o. Kerberos: An Authentication Service
835     for Computer Networks, IEEE Communications, 32(9):33-38.  September
836     1994.
838     [3] B. Tung, T. Ryutov, C. Neuman, G. Tsudik, B. Sommerfeld,
839     A. Medvinsky, M. Hur.  Public Key Cryptography for Cross-Realm
840     Authentication in Kerberos.
841     draft-ietf-cat-kerberos-pk-cross-04.txt
843     [4] A. Medvinsky, J. Cargille, M. Hur.  Anonymous Credentials in
844     Kerberos.
845     draft-ietf-cat-kerberos-anoncred-00.txt
847     [5] A. Medvinsky, M. Hur, B. Clifford Neuman.  Public Key Utilizing
848     Tickets for Application Servers (PKTAPP).
849     draft-ietf-cat-pktapp-00.txt
851     [6] M. Sirbu, J. Chuang.  Distributed Authentication in Kerberos
852     Using Public Key Cryptography.  Symposium On Network and Distributed
853     System Security, 1997.
855     [7] B. Cox, J.D. Tygar, M. Sirbu.  NetBill Security and Transaction
856     Protocol.  In Proceedings of the USENIX Workshop on Electronic
857     Commerce, July 1995.
859     [8] T. Dierks, C. Allen.  The TLS Protocol, Version 1.0
860     Request for Comments 2246, January 1999.
862     [9] B.C. Neuman, Proxy-Based Authorization and Accounting for
863     Distributed Systems.  In Proceedings of the 13th International
864     Conference on Distributed Computing Systems, May 1993.
866     [10] ITU-T (formerly CCITT) Information technology - Open Systems
867     Interconnection - The Directory: Authentication Framework
868     Recommendation X.509 ISO/IEC 9594-8
870     [11] R. Housley. Cryptographic Message Syntax.
871     draft-ietf-smime-cms-13.txt, April 1999, approved for publication
872     as RFC.
874     [12] PKCS #7: Cryptographic Message Syntax Standard,
875     An RSA Laboratories Technical Note Version 1.5
876     Revised November 1, 1993
878     [13] R. Rivest, MIT Laboratory for Computer Science and RSA Data
879     Security, Inc. A Description of the RC2(r) Encryption Algorithm
880     March 1998.
881     Request for Comments 2268.
883     [14] M. Wahl, S. Kille, T. Howes. Lightweight Directory Access
884     Protocol (v3): UTF-8 String Representation of Distinguished Names.
885     Request for Comments 2253.
887     [15] R. Housley, W. Ford, W. Polk, D. Solo. Internet X.509 Public
888     Key Infrastructure, Certificate and CRL Profile, January 1999.
889     Request for Comments 2459.
891     [16] B. Kaliski, J. Staddon. PKCS #1: RSA Cryptography
892     Specifications, October 1998.  Request for Comments 2437.
894     [17] S. Dusse, P. Hoffman, B. Ramsdell, J. Weinstein.  S/MIME
895     Version 2 Certificate Handling, March 1998.  Request for
896     Comments 2312.
898     [18] M. Wahl, T. Howes, S. Kille.  Lightweight Directory Access
899     Protocol (v3), December 1997.  Request for Comments 2251.
901 8.  Acknowledgements
903     Some of the ideas on which this proposal is based arose during
904     discussions over several years between members of the SAAG, the IETF
905     CAT working group, and the PSRG, regarding integration of Kerberos
906     and SPX.  Some ideas have also been drawn from the DASS system.
907     These changes are by no means endorsed by these groups.  This is an
908     attempt to revive some of the goals of those groups, and this
909     proposal approaches those goals primarily from the Kerberos
910     perspective.  Lastly, comments from groups working on similar ideas
911     in DCE have been invaluable.
913 9.  Expiration Date
915     This draft expires April 30, 2000.
917 10. Authors
919     Brian Tung
920     Clifford Neuman
921     USC Information Sciences Institute
922     4676 Admiralty Way Suite 1001
923     Marina del Rey CA 90292-6695
924     Phone: +1 310 822 1511
925     E-mail: {brian, bcn}@isi.edu
927     Matthew Hur
928     CyberSafe Corporation
929     1605 NW Sammamish Road
930     Issaquah WA 98027-5378
931     Phone: +1 425 391 6000
932     E-mail: matt.hur@cybersafe.com
934     Ari Medvinsky
935     Excite
936     555 Broadway
937     Redwood City, CA 94063
938     Phone +1 650 569 2119
939     E-mail: amedvins@excitecorp.com
941     Sasha Medvinsky
942     General Instrument
943     6450 Sequence Drive
944     San Diego, CA 92121
945     Phone +1 619 404 2825
946     E-mail: smedvinsky@gi.com
948     John Wray
949     Iris Associates, Inc.
950     5 Technology Park Dr.
951     Westford, MA 01886
952     E-mail: John_Wray@iris.com
954     Jonathan Trostle
955     170 W. Tasman Dr.
956     San Jose, CA 95134
957     E-mail: jtrostle@cisco.com