Rename context handle lifetime to endtime
[heimdal.git] / doc / standardisation / draft-ietf-krb-wg-preauth-framework-06.txt
blob7df5301bd1de07606207a10f4043922f92232b2e
4 Kerberos Working Group                                            L. Zhu
5 Internet-Draft                                     Microsoft Corporation
6 Updates: 4120 (if approved)                                   S. Hartman
7 Intended status: Standards Track                                     MIT
8 Expires: January 9, 2008                                    July 8, 2007
11         A Generalized Framework for Kerberos Pre-Authentication
12                  draft-ietf-krb-wg-preauth-framework-06
14 Status of this Memo
16    By submitting this Internet-Draft, each author represents that any
17    applicable patent or other IPR claims of which he or she is aware
18    have been or will be disclosed, and any of which he or she becomes
19    aware will be disclosed, in accordance with Section 6 of BCP 79.
21    Internet-Drafts are working documents of the Internet Engineering
22    Task Force (IETF), its areas, and its working groups.  Note that
23    other groups may also distribute working documents as Internet-
24    Drafts.
26    Internet-Drafts are draft documents valid for a maximum of six months
27    and may be updated, replaced, or obsoleted by other documents at any
28    time.  It is inappropriate to use Internet-Drafts as reference
29    material or to cite them other than as "work in 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    This Internet-Draft will expire on January 9, 2008.
39 Copyright Notice
41    Copyright (C) The IETF Trust (2007).
43 Abstract
45    Kerberos is a protocol for verifying the identity of principals
46    (e.g., a workstation user or a network server) on an open network.
47    The Kerberos protocol provides a mechanism called pre-authentication
48    for proving the identity of a principal and for better protecting the
49    long-term secret of the principal.
51    This document describes a model for Kerberos pre-authentication
55 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008                [Page 1]
57 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
60    mechanisms.  The model describes what state in the Kerberos request a
61    pre-authentication mechanism is likely to change.  It also describes
62    how multiple pre-authentication mechanisms used in the same request
63    will interact.
65    This document also provides common tools needed by multiple pre-
66    authentication mechanisms.  One of these tools is a secure channel
67    between the client and the KDC with a reply key delivery mechanism;
68    this secure channel can be used to protect the authentication
69    exchange thus eliminate offline dictionary attacks.  With these
70    tools, it is relatively straightforward to chain multiple
71    authentication mechanisms, utilize a different key management system,
72    or support a new key agreement algorithm.
111 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008                [Page 2]
113 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
116 Table of Contents
118    1.  Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  4
119    2.  Conventions and Terminology Used in This Document  . . . . . .  5
120    3.  Model for Pre-Authentication . . . . . . . . . . . . . . . . .  5
121      3.1.  Information Managed by the Pre-authentication Model  . . .  6
122      3.2.  Initial Pre-authentication Required Error  . . . . . . . .  8
123      3.3.  Client to KDC  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9
124      3.4.  KDC to Client  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
125    4.  Pre-Authentication Facilities  . . . . . . . . . . . . . . . . 10
126      4.1.  Client-authentication Facility . . . . . . . . . . . . . . 12
127      4.2.  Strengthening-reply-key Facility . . . . . . . . . . . . . 12
128      4.3.  Replacing-reply-key Facility . . . . . . . . . . . . . . . 13
129      4.4.  KDC-authentication Facility  . . . . . . . . . . . . . . . 14
130    5.  Requirements for Pre-Authentication Mechanisms . . . . . . . . 14
131    6.  Tools for Use in Pre-Authentication Mechanisms . . . . . . . . 15
132      6.1.  Combining Keys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
133      6.2.  Protecting Requests/Responses  . . . . . . . . . . . . . . 16
134      6.3.  Managing States for the KDC  . . . . . . . . . . . . . . . 17
135      6.4.  Pre-authentication Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
136      6.5.  Definition of Kerberos FAST Padata . . . . . . . . . . . . 21
137        6.5.1.  FAST Armors  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
138        6.5.2.  FAST Request . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
139        6.5.3.  FAST Response  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
140        6.5.4.  Authenticated Kerberos Error Messages using
141                Kerberos FAST  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
142        6.5.5.  The Authenticated Timestamp FAST Factor  . . . . . . . 30
143      6.6.  Authentication Strength Indication . . . . . . . . . . . . 32
144    7.  IANA Considerations  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
145    8.  Security Considerations  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
146    9.  Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
147    10. References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
148      10.1. Normative References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
149      10.2. Informative References . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
150    Appendix A.  ASN.1 module  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
151    Authors' Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
152    Intellectual Property and Copyright Statements . . . . . . . . . . 39
167 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008                [Page 3]
169 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
172 1.  Introduction
174    The core Kerberos specification [RFC4120] treats pre-authentication
175    data as an opaque typed hole in the messages to the KDC that may
176    influence the reply key used to encrypt the KDC reply.  This
177    generality has been useful: pre-authentication data is used for a
178    variety of extensions to the protocol, many outside the expectations
179    of the initial designers.  However, this generality makes designing
180    more common types of pre-authentication mechanisms difficult.  Each
181    mechanism needs to specify how it interacts with other mechanisms.
182    Also, problems like combining a key with the long-term secret or
183    proving the identity of the user are common to multiple mechanisms.
184    Where there are generally well-accepted solutions to these problems,
185    it is desirable to standardize one of these solutions so mechanisms
186    can avoid duplication of work.  In other cases, a modular approach to
187    these problems is appropriate.  The modular approach will allow new
188    and better solutions to common pre-authentication problems to be used
189    by existing mechanisms as they are developed.
191    This document specifies a framework for Kerberos pre-authentication
192    mechanisms.  It defines the common set of functions that pre-
193    authentication mechanisms perform as well as how these functions
194    affect the state of the request and reply.  In addition several
195    common tools needed by pre-authentication mechanisms are provided.
196    Unlike [RFC3961], this framework is not complete--it does not
197    describe all the inputs and outputs for the pre-authentication
198    mechanisms.  Pre-Authentication mechanism designers should try to be
199    consistent with this framework because doing so will make their
200    mechanisms easier to implement.  Kerberos implementations are likely
201    to have plugin architectures for pre-authentication; such
202    architectures are likely to support mechanisms that follow this
203    framework plus commonly used extensions.
205    One of these common tools is the flexible authentication secure
206    tunneling (FAST) padata type.  FAST provides a protected channel
207    between the client and the KDC, and it can optionally deliver a reply
208    key within the protected channel.  Based on FAST, pre-authentication
209    mechanisms can extend Kerberos with ease, to support, for example,
210    password authenticated key exchange (PAKE) protocols with zero
211    knowledge password proof (ZKPP) [EKE] [IEEE1363.2].  Any pre-
212    authentication mechanism can be encapsulated in the FAST messages as
213    defined in Section 6.5.  A pre-authentication type carried within
214    FAST is called a FAST factor.  Creating a FAST factor is the easiest
215    path to create a new pre-authentication mechanism.  FAST factors are
216    significantly easier to analyze from a security standpoint than other
217    pre-authentication mechanisms.
219    Mechanism designers should design FAST factors, instead of new pre-
223 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008                [Page 4]
225 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
228    authentication mechanisms outside of FAST.
231 2.  Conventions and Terminology Used in This Document
233    The key words "MUST", "MUST NOT", "REQUIRED", "SHALL", "SHALL NOT",
234    "SHOULD", "SHOULD NOT", "RECOMMENDED", "MAY", and "OPTIONAL" in this
235    document are to be interpreted as described in [RFC2119].
237    The word padata is used as a shorthand for pre-authentication data.
239    A conversation is the set of all authentication messages exchanged
240    between the client and the KDCs in order to authenticate the client
241    principal.  A conversation as defined here consists of all messages
242    that are necessary to complete the authentication between the client
243    and the KDC.
245    Lastly, this document should be read only after reading the documents
246    describing the Kerberos cryptography framework [RFC3961] and the core
247    Kerberos protocol [RFC4120].  This document may freely use
248    terminology and notation from these documents without reference or
249    further explanation.
252 3.  Model for Pre-Authentication
254    When a Kerberos client wishes to obtain a ticket using the
255    authentication server, it sends an initial Authentication Service
256    (AS) request.  If pre-authentication is required but not being used,
257    then the KDC will respond with a KDC_ERR_PREAUTH_REQUIRED error.
258    Alternatively, if the client knows what pre-authentication to use, it
259    MAY optimize away a round-trip and send an initial request with
260    padata included in the initial request.  If the client includes the
261    padata computed using the wrong pre-authentication mechanism or
262    incorrect keys, the KDC MAY return KDC_ERR_PREAUTH_FAILED with no
263    indication of what padata should have been included.  In that case,
264    the client MUST retry with no padata and examine the error data of
265    the KDC_ERR_PREAUTH_REQUIRED error.  If the KDC includes pre-
266    authentication information in the accompanying error data of
267    KDC_ERR_PREAUTH_FAILED, the client SHOULD process the error data, and
268    then retry.
270    The conventional KDC maintains no state between two requests;
271    subsequent requests may even be processed by a different KDC.  On the
272    other hand, the client treats a series of exchanges with KDCs as a
273    single conversation.  Each exchange accumulates state and hopefully
274    brings the client closer to a successful authentication.
279 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008                [Page 5]
281 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
284    These models for state management are in apparent conflict.  For many
285    of the simpler pre-authentication scenarios, the client uses one
286    round trip to find out what mechanisms the KDC supports.  Then the
287    next request contains sufficient pre-authentication for the KDC to be
288    able to return a successful reply.  For these simple scenarios, the
289    client only sends one request with pre-authentication data and so the
290    conversation is trivial.  For more complex conversations, the KDC
291    needs to provide the client with a cookie to include in future
292    requests to capture the current state of the authentication session.
293    Handling of multiple round-trip mechanisms is discussed in
294    Section 6.3.
296    This framework specifies the behavior of Kerberos pre-authentication
297    mechanisms used to identify users or to modify the reply key used to
298    encrypt the KDC reply.  The PA-DATA typed hole may be used to carry
299    extensions to Kerberos that have nothing to do with proving the
300    identity of the user or establishing a reply key.  Such extensions
301    are outside the scope of this framework.  However mechanisms that do
302    accomplish these goals should follow this framework.
304    This framework specifies the minimum state that a Kerberos
305    implementation needs to maintain while handling a request in order to
306    process pre-authentication.  It also specifies how Kerberos
307    implementations process the padata at each step of the AS request
308    process.
310 3.1.  Information Managed by the Pre-authentication Model
312    The following information is maintained by the client and KDC as each
313    request is being processed:
315    o  The reply key used to encrypt the KDC reply
317    o  How strongly the identity of the client has been authenticated
319    o  Whether the reply key has been used in this conversation
321    o  Whether the reply key has been replaced in this conversation
323    o  Whether the contents of the KDC reply can be verified by the
324       client principal
327    Conceptually, the reply key is initially the long-term key of the
328    principal.  However, principals can have multiple long-term keys
329    because of support for multiple encryption types, salts and
330    string2key parameters.  As described in Section 5.2.7.5 of the
331    Kerberos protocol [RFC4120], the KDC sends PA-ETYPE-INFO2 to notify
335 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008                [Page 6]
337 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
340    the client what types of keys are available.  Thus in full
341    generality, the reply key in the pre-authentication model is actually
342    a set of keys.  At the beginning of a request, it is initialized to
343    the set of long-term keys advertised in the PA-ETYPE-INFO2 element on
344    the KDC.  If multiple reply keys are available, the client chooses
345    which one to use.  Thus the client does not need to treat the reply
346    key as a set.  At the beginning of a request, the client picks a
347    reply key to use.
349    KDC implementations MAY choose to offer only one key in the PA-ETYPE-
350    INFO2 element.  Since the KDC already knows the client's list of
351    supported enctypes from the request, no interoperability problems are
352    created by choosing a single possible reply key.  This way, the KDC
353    implementation avoids the complexity of treating the reply key as a
354    set.
356    When the padata in the request is verified by the KDC, then the
357    client is known to have that key, therefore the KDC SHOULD pick the
358    same key as the reply key.
360    At the beginning of handling a message on both the client and the
361    KDC, the client's identity is not authenticated.  A mechanism may
362    indicate that it has successfully authenticated the client's
363    identity.  This information is useful to keep track of on the client
364    in order to know what pre-authentication mechanisms should be used.
365    The KDC needs to keep track of whether the client is authenticated
366    because the primary purpose of pre-authentication is to authenticate
367    the client identity before issuing a ticket.  The handling of
368    authentication strength using various authentication mechanisms is
369    discussed in Section 6.6.
371    Initially the reply key has not been used.  A pre-authentication
372    mechanism that uses the reply key to encrypt or checksum some data in
373    the generation of new keys MUST indicate that the reply key is used.
374    This state is maintained by the client and the KDC to enforce the
375    security requirement stated in Section 4.3 that the reply key cannot
376    be replaced after it is used.
378    Initially the reply key has not been replaced.  If a mechanism
379    implements the Replace Reply Key facility discussed in Section 4.3,
380    then the state MUST be updated to indicate that the reply key has
381    been replaced.  Once the reply key has been replaced, knowledge of
382    the reply key is insufficient to authenticate the client.  The reply
383    key is marked replaced in exactly the same situations as the KDC
384    reply is marked as not being verified to the client principal.
385    However, while mechanisms can verify the KDC reply to the client,
386    once the reply key is replaced, then the reply key remains replaced
387    for the remainder of the conversation.
391 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008                [Page 7]
393 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
396    Without pre-authentication, the client knows that the KDC reply is
397    authentic and has not been modified because it is encrypted in a
398    long-term key of the client.  Only the KDC and the client know that
399    key.  So at the start of handling any message the KDC reply is
400    presumed to be verified using the client principal's long-term key.
401    Any pre-authentication mechanism that sets a new reply key not based
402    on the principal's long-term secret MUST either verify the KDC reply
403    some other way or indicate that the reply is not verified.  If a
404    mechanism indicates that the reply is not verified then the client
405    implementation MUST return an error unless a subsequent mechanism
406    verifies the reply.  The KDC needs to track this state so it can
407    avoid generating a reply that is not verified.
409    The typical Kerberos request does not provide a way for the client
410    machine to know that it is talking to the correct KDC.  Someone who
411    can inject packets into the network between the client machine and
412    the KDC and who knows the password that the user will give to the
413    client machine can generate a KDC reply that will decrypt properly.
414    So, if the client machine needs to authenticate that the user is in
415    fact the named principal, then the client machine needs to do a TGS
416    request for itself as a service.  Some pre-authentication mechanisms
417    may provide a way for the client to authenticate the KDC.  Examples
418    of this include signing the reply that can be verified using a well-
419    known public key or providing a ticket for the client machine as a
420    service.
422 3.2.  Initial Pre-authentication Required Error
424    Typically a client starts a conversation by sending an initial
425    request with no pre-authentication.  If the KDC requires pre-
426    authentication, then it returns a KDC_ERR_PREAUTH_REQUIRED message.
427    After the first reply with the KDC_ERR_PREAUTH_REQUIRED error code,
428    the KDC returns the error code KDC_ERR_MORE_PREAUTH_DATA_NEEDED
429    (defined in Section 6.3) for pre-authentication configurations that
430    use multi-round-trip mechanisms; see Section 3.4 for details of that
431    case.
433    The KDC needs to choose which mechanisms to offer the client.  The
434    client needs to be able to choose what mechanisms to use from the
435    first message.  For example consider the KDC that will accept
436    mechanism A followed by mechanism B or alternatively the single
437    mechanism C. A client that supports A and C needs to know that it
438    should not bother trying A.
440    Mechanisms can either be sufficient on their own or can be part of an
441    authentication set--a group of mechanisms that all need to
442    successfully complete in order to authenticate a client.  Some
443    mechanisms may only be useful in authentication sets; others may be
447 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008                [Page 8]
449 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
452    useful alone or in authentication sets.  For the second group of
453    mechanisms, KDC policy dictates whether the mechanism will be part of
454    an authentication set or offered alone.  For each mechanism that is
455    offered alone, the KDC includes the pre-authentication type ID of the
456    mechanism in the padata sequence returned in the
457    KDC_ERR_PREAUTH_REQUIRED error.
459    The KDC SHOULD NOT send data that is encrypted in the long-term
460    password-based key of the principal.  Doing so has the same security
461    exposures as the Kerberos protocol without pre-authentication.  There
462    are few situations where pre-authentication is desirable and where
463    the KDC needs to expose cipher text encrypted in a weak key before
464    the client has proven knowledge of that key.
466 3.3.  Client to KDC
468    This description assumes that a client has already received a
469    KDC_ERR_PREAUTH_REQUIRED from the KDC.  If the client performs
470    optimistic pre-authentication then the client needs to optimistically
471    guess values for the information it would normally receive from that
472    error response.
474    The client starts by initializing the pre-authentication state as
475    specified.  It then processes the padata in the
476    KDC_ERR_PREAUTH_REQUIRED.
478    When processing the response to the KDC_ERR_PREAUTH_REQUIRED, the
479    client MAY ignore any padata it chooses unless doing so violates a
480    specification to which the client conforms.  Clients conforming to
481    this specification MUST NOT ignore the padata defined in Section 6.3.
482    Clients SHOULD process padata unrelated to this framework or other
483    means of authenticating the user.  Clients SHOULD choose one
484    authentication set or mechanism that could lead to authenticating the
485    user and ignore the rest.  Since the list of mechanisms offered by
486    the KDC is in the decreasing preference order, clients typically
487    choose the first mechanism or authentication set that the client can
488    usefully perform.  If a client chooses to ignore a padata it MUST NOT
489    process the padata, allow the padata to affect the pre-authentication
490    state, nor respond to the padata.
492    For each padata the client chooses to process, the client processes
493    the padata and modifies the pre-authentication state as required by
494    that mechanism.  Padata are processed in the order received from the
495    KDC.
497    After processing the padata in the KDC error, the client generates a
498    new request.  It processes the pre-authentication mechanisms in the
499    order in which they will appear in the next request, updating the
503 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008                [Page 9]
505 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
508    state as appropriate.  The request is sent when it is complete.
510 3.4.  KDC to Client
512    When a KDC receives an AS request from a client, it needs to
513    determine whether it will respond with an error or an AS reply.
514    There are many causes for an error to be generated that have nothing
515    to do with pre-authentication; they are discussed in the core
516    Kerberos specification.
518    From the standpoint of evaluating the pre-authentication, the KDC
519    first starts by initializing the pre-authentication state.  It then
520    processes the padata in the request.  As mentioned in Section 3.3,
521    the KDC MAY ignore padata that is inappropriate for the configuration
522    and MUST ignore padata of an unknown type.
524    At this point the KDC decides whether it will issue a pre-
525    authentication required error or a reply.  Typically a KDC will issue
526    a reply if the client's identity has been authenticated to a
527    sufficient degree.
529    In the case of a KDC_ERR_MORE_PREAUTH_DATA_NEEDED error, the KDC
530    first starts by initializing the pre-authentication state.  Then it
531    processes any padata in the client's request in the order provided by
532    the client.  Mechanisms that are not understood by the KDC are
533    ignored.  Mechanisms that are inappropriate for the client principal
534    or the request SHOULD also be ignored.  Next, it generates padata for
535    the error response, modifying the pre-authentication state
536    appropriately as each mechanism is processed.  The KDC chooses the
537    order in which it will generate padata (and thus the order of padata
538    in the response), but it needs to modify the pre-authentication state
539    consistently with the choice of order.  For example, if some
540    mechanism establishes an authenticated client identity, then the
541    subsequent mechanisms in the generated response receive this state as
542    input.  After the padata is generated, the error response is sent.
543    Typically the errors with the code KDC_ERR_MORE_PREAUTH_DATA_NEEDED
544    in a converstation will include KDC state as discussed in
545    Section 6.3.
547    To generate a final reply, the KDC generates the padata modifying the
548    pre-authentication state as necessary.  Then it generates the final
549    response, encrypting it in the current pre-authentication reply key.
552 4.  Pre-Authentication Facilities
554    Pre-Authentication mechanisms can be thought of as providing various
555    conceptual facilities.  This serves two useful purposes.  First,
559 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 10]
561 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
564    mechanism authors can choose only to solve one specific small
565    problem.  It is often useful for a mechanism designed to offer key
566    management not to directly provide client authentication but instead
567    to allow one or more other mechanisms to handle this need.  Secondly,
568    thinking about the abstract services that a mechanism provides yields
569    a minimum set of security requirements that all mechanisms providing
570    that facility must meet.  These security requirements are not
571    complete; mechanisms will have additional security requirements based
572    on the specific protocol they employ.
574    A mechanism is not constrained to only offering one of these
575    facilities.  While such mechanisms can be designed and are sometimes
576    useful, many pre-authentication mechanisms implement several
577    facilities.  By combining multiple facilities in a single mechanism,
578    it is often easier to construct a secure, simple solution than by
579    solving the problem in full generality.  Even when mechanisms provide
580    multiple facilities, they need to meet the security requirements for
581    all the facilities they provide.  If the FAST factor approach is
582    used, it is likely that one or a small number of facilities can be
583    provided by a single mechanism without complicating the security
584    analysis.
586    According to Kerberos extensibility rules (Section 1.5 of the
587    Kerberos specification [RFC4120]), an extension MUST NOT change the
588    semantics of a message unless a recipient is known to understand that
589    extension.  Because a client does not know that the KDC supports a
590    particular pre-authentication mechanism when it sends an initial
591    request, a pre-authentication mechanism MUST NOT change the semantics
592    of the request in a way that will break a KDC that does not
593    understand that mechanism.  Similarly, KDCs MUST NOT send messages to
594    clients that affect the core semantics unless the client has
595    indicated support for the message.
597    The only state in this model that would break the interpretation of a
598    message is changing the expected reply key.  If one mechanism changed
599    the reply key and a later mechanism used that reply key, then a KDC
600    that interpreted the second mechanism but not the first would fail to
601    interpret the request correctly.  In order to avoid this problem,
602    extensions that change core semantics are typically divided into two
603    parts.  The first part proposes a change to the core semantic--for
604    example proposes a new reply key.  The second part acknowledges that
605    the extension is understood and that the change takes effect.
606    Section 4.2 discusses how to design mechanisms that modify the reply
607    key to be split into a proposal and acceptance without requiring
608    additional round trips to use the new reply key in subsequent pre-
609    authentication.  Other changes in the state described in Section 3.1
610    can safely be ignored by a KDC that does not understand a mechanism.
611    Mechanisms that modify the behavior of the request outside the scope
615 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 11]
617 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
620    of this framework need to carefully consider the Kerberos
621    extensibility rules to avoid similar problems.
623 4.1.  Client-authentication Facility
625    The client authentication facility proves the identity of a user to
626    the KDC before a ticket is issued.  Examples of mechanisms
627    implementing this facility include the encrypted timestamp facility
628    defined in Section 5.2.7.2 of the Kerberos specification [RFC4120].
629    Mechanisms that provide this facility are expected to mark the client
630    as authenticated.
632    Mechanisms implementing this facility SHOULD require the client to
633    prove knowledge of the reply key before transmitting a successful KDC
634    reply.  Otherwise, an attacker can intercept the pre-authentication
635    exchange and get a reply to attack.  One way of proving the client
636    knows the reply key is to implement the Replace Reply Key facility
637    along with this facility.  The PKINIT mechanism [RFC4556] implements
638    Client Authentication alongside Replace Reply Key.
640    If the reply key has been replaced, then mechanisms such as
641    encrypted-timestamp that rely on knowledge of the reply key to
642    authenticate the client MUST NOT be used.
644 4.2.  Strengthening-reply-key Facility
646    Particularly, when dealing with keys based on passwords, it is
647    desirable to increase the strength of the key by adding additional
648    secrets to it.  Examples of sources of additional secrets include the
649    results of a Diffie-Hellman key exchange or key bits from the output
650    of a smart card [KRB-WG.SAM].  Typically these additional secrets can
651    be first combined with the existing reply key and then converted to a
652    protocol key using tools defined in Section 6.1.
654    If a mechanism implementing this facility wishes to modify the reply
655    key before knowing that the other party in the exchange supports the
656    mechanism, it proposes modifying the reply key.  The other party then
657    includes a message indicating that the proposal is accepted if it is
658    understood and meets policy.  In many cases it is desirable to use
659    the new reply key for client authentication and for other facilities.
660    Waiting for the other party to accept the proposal and actually
661    modify the reply key state would add an additional round trip to the
662    exchange.  Instead, mechanism designers are encouraged to include a
663    typed hole for additional padata in the message that proposes the
664    reply key change.  The padata included in the typed hole are
665    generated assuming the new reply key.  If the other party accepts the
666    proposal, then these padata are considered as an inner level.  As
667    with the outer level, one authentication set or mechanism is
671 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 12]
673 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
676    typically chosen for client authentication, along with auxiliary
677    mechanisms such as KDC cookies, and other mechanisms are ignored.
678    [[anchor5: Containers like this need more thought.  For example if
679    you are constructing an authentication set do you expect to use a
680    strengthen reply key mechanism in conjunction with something else, do
681    you include the something else in the hint of the strengthen
682    mechanism or as its own entry.  It's easier to configure and express
683    the authentication set as its own entry.  However if you do that' the
684    composition of the mechanisms looks in practice than it appears in
685    the authentication set.]]  The party generating the proposal can
686    determine whether the padata were processed based on whether the
687    proposal for the reply key is accepted.
689    The specific formats of the proposal message, including where padata
690    are included is a matter for the mechanism specification.  Similarly,
691    the format of the message accepting the proposal is mechanism-
692    specific.
694    Mechanisms implementing this facility and including a typed hole for
695    additional padata MUST checksum that padata using a keyed checksum or
696    encrypt the padata.  This requirement protects against modification
697    of the contents of the typed hole.  By modifying these contents an
698    attacker might be able to choose which mechanism is used to
699    authenticate the client, or to convince a party to provide text
700    encrypted in a key that the attacker had manipulated.  It is
701    important that mechanisms strengthen the reply key enough that using
702    it to checksum padata is appropriate.
704 4.3.  Replacing-reply-key Facility
706    The Replace Reply Key facility replaces the key in which a successful
707    AS reply will be encrypted.  This facility can only be used in cases
708    where knowledge of the reply key is not used to authenticate the
709    client.  The new reply key MUST be communicated to the client and the
710    KDC in a secure manner.  Mechanisms implementing this facility MUST
711    mark the reply key as replaced in the pre-authentication state.
712    Mechanisms implementing this facility MUST either provide a mechanism
713    to verify the KDC reply to the client or mark the reply as unverified
714    in the pre-authentication state.  Mechanisms implementing this
715    facility SHOULD NOT be used if a previous mechanism has used the
716    reply key.
718    As with the strengthening-reply-key facility, Kerberos extensibility
719    rules require that the reply key not be changed unless both sides of
720    the exchange understand the extension.  In the case of this facility
721    it will likely be more common for both sides to know that the
722    facility is available by the time that the new key is available to be
723    used.  However, mechanism designers can use a container for padata in
727 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 13]
729 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
732    a proposal message as discussed in Section 4.2 if appropriate.
734 4.4.  KDC-authentication Facility
736    This facility verifies that the reply comes from the expected KDC.
737    In traditional Kerberos, the KDC and the client share a key, so if
738    the KDC reply can be decrypted then the client knows that a trusted
739    KDC responded.  Note that the client machine cannot trust the client
740    unless the machine is presented with a service ticket for it
741    (typically the machine can retrieve this ticket by itself).  However,
742    if the reply key is replaced, some mechanism is required to verify
743    the KDC.  Pre-authentication mechanisms providing this facility allow
744    a client to determine that the expected KDC has responded even after
745    the reply key is replaced.  They mark the pre-authentication state as
746    having been verified.
749 5.  Requirements for Pre-Authentication Mechanisms
751    This section lists requirements for specifications of pre-
752    authentication mechanisms.
754    For each message in the pre-authentication mechanism, the
755    specification describes the pa-type value to be used and the contents
756    of the message.  The processing of the message by the sender and
757    recipient is also specified.  This specification needs to include all
758    modifications to the pre-authentication state.
760    Generally mechanisms have a message that can be sent in the error
761    data of the KDC_ERR_PREAUTH_REQUIRED error message or in an
762    authentication set.  If the client needs information such as trusted
763    certificate authorities in order to determine if it can use the
764    mechanism, then this information should be in that message.  In
765    addition, such mechanisms should also define a pa-hint to be included
766    in authentication sets.  Often, the same information included in the
767    padata-value is appropriate to include in the pa-hint (as defined in
768    Section 6.4).
770    In order to ease security analysis the mechanism specification should
771    describe what facilities from this document are offered by the
772    mechanism.  For each facility, the security consideration section of
773    the mechanism specification should show that the security
774    requirements of that facility are met.  This requirement is
775    applicable to any FAST factor that provides authentication
776    information.
778    Significant problems have resulted in the specification of Kerberos
779    protocols because much of the KDC exchange is not protected against
783 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 14]
785 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
788    authentication.  The security considerations section should discuss
789    unauthenticated plaintext attacks.  It should either show that
790    plaintext is protected or discuss what harm an attacker could do by
791    modifying the plaintext.  It is generally acceptable for an attacker
792    to be able to cause the protocol negotiation to fail by modifying
793    plaintext.  More significant attacks should be evaluated carefully.
795    As discussed in Section 6.3, there is no guarantee that a client will
796    use the same KDCs for all messages in a conversation.  The mechanism
797    specification needs to show why the mechanism is secure in this
798    situation.  The hardest problem to deal with, especially for
799    challenge/response mechanisms is to make sure that the same response
800    cannot be replayed against two KDCs while allowing the client to talk
801    to any KDC.
804 6.  Tools for Use in Pre-Authentication Mechanisms
806    This section describes common tools needed by multiple pre-
807    authentication mechanisms.  By using these tools mechanism designers
808    can use a modular approach to specify mechanism details and ease
809    security analysis.
811 6.1.  Combining Keys
813    Frequently a weak key needs to be combined with a stronger key before
814    use.  For example, passwords are typically limited in size and
815    insufficiently random, therefore it is desirable to increase the
816    strength of the keys based on passwords by adding additional secrets.
817    Additional source of secrecy may come from hardware tokens.
819    This section provides standard ways to combine two keys into one.
821    KRB-FX-CF1() is defined to combine two pass-phrases.
823        KRB-FX-CF1(UTF-8 string, UTF-8 string) -> (UTF-8 string)
824        KRB-FX-CF1(x, y) -> x || y
826    Where || denotes concatenation.  The strength of the final key is
827    roughly the total strength of the individual keys being combined
828    assuming that the string_to_key() function [RFC3961] uses all its
829    input evenly.
831    An example usage of KRB-FX-CF1() is when a device provides random but
832    short passwords, the password is often combined with a personal
833    identification number (PIN).  The password and the PIN can be
834    combined using KRB-FX-CF1().
839 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 15]
841 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
844    KRB-FX-CF2() combines two protocol keys based on the pseudo-random()
845    function defined in [RFC3961].
847    Given two input keys, K1 and K2, where K1 and K2 can be of two
848    different enctypes, the output key of KRB-FX-CF2(), K3, is derived as
849    follows:
851        KRB-FX-CF2(protocol key, protocol key, octet string,
852                  octet string)  ->  (protocol key)
854        PRF+(K1, pepper1) -> octet-string-1
855        PRF+(K2, pepper2) -> octet-string-2
856        KRB-FX-CF2(K1, K2, pepper1, pepper2) ->
857               random-to-key(octet-string-1 ^ octet-string-2)
859    Where ^ denotes the exclusive-OR operation.  PRF+() is defined as
860    follows:
862     PRF+(protocol key, octet string) -> (octet string)
864     PRF+(key, shared-info) -> pseudo-random( key,  1 || shared-info ) ||
865                   pseudo-random( key, 2 || shared-info ) ||
866                   pseudo-random( key, 3 || shared-info ) || ...
868    Here the counter value 1, 2, 3 and so on are encoded as a one-octet
869    integer.  The pseudo-random() operation is specified by the enctype
870    of the protocol key.  PRF+() uses the counter to generate enough bits
871    as needed by the random-to-key() [RFC3961] function for the
872    encryption type specified for the resulting key; unneeded bits are
873    removed from the tail.
875    Mechanism designers MUST specify the values for the input parameter
876    pepper1 and pepper2 when combining two keys using KRB-FX-CF2().  The
877    pepper1 and pepper2 MUST be distinct so that if the two keys being
878    combined are the same, the resulting key is not a trivial key.
880 6.2.  Protecting Requests/Responses
882    Mechanism designers SHOULD protect clear text portions of pre-
883    authentication data.  Various denial of service attacks and downgrade
884    attacks against Kerberos are possible unless plaintexts are somehow
885    protected against modification.  An early design goal of Kerberos
886    Version 5 [RFC4120] was to avoid encrypting more of the
887    authentication exchange that was required.  (Version 4 doubly-
888    encrypted the encrypted part of a ticket in a KDC reply, for
889    example.)  This minimization of encryption reduces the load on the
890    KDC and busy servers.  Also, during the initial design of Version 5,
891    the existence of legal restrictions on the export of cryptography
895 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 16]
897 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
900    made it desirable to minimize of the number of uses of encryption in
901    the protocol.  Unfortunately, performing this minimization created
902    numerous instances of unauthenticated security-relevant plaintext
903    fields.
905    If there is more than one roundtrip for an authentication exchange,
906    mechanism designers need to allow either the client or the KDC to
907    provide a checksum of all the messages exchanged on the wire in the
908    conversation, and the checksum is then verified by the receiver.
910    New mechanisms MUST NOT be hard-wired to use a specific algorithm.
912    Primitives defined in [RFC3961] are RECOMMENDED for integrity
913    protection and confidentiality.  Mechanisms based on these primitives
914    are crypto-agile as the result of using [RFC3961] along with
915    [RFC4120].  The advantage afforded by crypto-agility is the ability
916    to avoid a multi-year standardization and deployment cycle to fix a
917    problem that is specific to a particular algorithm, when real attacks
918    do arise against that algorithm.
920    Note that data used by FAST factors (defined in Section 6.5) is
921    encrypted in a protected channel, thus they do not share the un-
922    authenticated-text issues with mechanisms designed as full-blown pre-
923    authentication mechanisms.
925 6.3.  Managing States for the KDC
927    Kerberos KDCs are stateless.  There is no requirement that clients
928    will choose the same KDC for the second request in a conversation.
929    Proxies or other intermediate nodes may also influence KDC selection.
930    So, each request from a client to a KDC must include sufficient
931    information that the KDC can regenerate any needed state.  This is
932    accomplished by giving the client a potentially long opaque cookie in
933    responses to include in future requests in the same conversation.
934    The KDC MAY respond that a conversation is too old and needs to
935    restart by responding with a KDC_ERR_PREAUTH_EXPIRED error.
937        KDC_ERR_PREAUTH_EXPIRED            TBA
939    When a client receives this error, the client SHOULD abort the
940    existing conversation, and restart a new one.
942    An example, where more than one message from the client is needed, is
943    when the client is authenticated based on a challenge-response
944    scheme.  In that case, the KDC needs to keep track of the challenge
945    issued for a client authentication request.
947    The PA-FX-COOKIE pdata type is defined in this section to facilitate
951 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 17]
953 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
956    state management.  This padata is sent by the KDC when the KDC
957    requires state for a future transaction.  The client includes this
958    opaque token in the next message in the conversation.  The token may
959    be relatively large; clients MUST be prepared for tokens somewhat
960    larger than the size of all messages in a conversation.
962        PA_FX_COOKIE                       TBA
963            -- Stateless cookie that is not tied to a specific KDC.
965    The corresponding padata-value field [RFC4120] contains the
966    Distinguished Encoding Rules (DER) [X60] [X690] encoding of the
967    following Abstract Syntax Notation One (ASN.1) type PA-FX-COOKIE:
969       PA-FX-COOKIE ::= SEQUENCE {
970           conversationId  [0] OCTET STRING,
971              -- Contains the identifier of this conversation. This field
972              -- must contain the same value for all the messages
973              -- within the same conversation.
974           enc-binding-key [1] EncryptedData OPTIONAL,
975                           -- EncryptionKey --
976              -- This field is present when and only when a FAST
977              -- padata as defined in Section 6.5 is included.
978              -- The encrypted data, when decrypted, contains an
979              -- EncryptionKey structure.
980              -- This encryption key is encrypted using the armor key
981              -- (defined in Section 6.5.1), and the key usage for the
982              -- encryption is KEY_USAGE_FAST_BINDING_KEY.
983              -- Present only once in a converstation.
984           cookie          [2] OCTET STRING OPTIONAL,
985              -- Opaque data, for use to associate all the messages in
986              -- a single conversation between the client and the KDC.
987              -- This is generated by the KDC and the client MUST copy
988              -- the exact cookie encapsulated in a PA_FX_COOKIE data
989              -- element into the next message of the same conversation.
990           ...
991       }
992       KEY_USAGE_FAST_BINDING_KEY         TBA
994    The conversationId field contains a sufficiently-long rand number
995    that uniquely identifies the conversation.  If a PA_FX_COOKIE padata
996    is present in one message, a PA_FX_COOKIE structure MUST be present
997    in all subsequent messages of the same converstation between the
998    client and the KDC, with the same conversationId value.
1000    The enc-binding-key field is present when and only when a FAST padata
1001    (defined in Section 6.5) is included.  The enc-binding-key field is
1002    present only once in a conversation.  It MUST be ignored if it is
1003    present in a subsequent message of the same conversation.  The
1007 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 18]
1009 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1012    encrypted data, when decrypted, contains an EncryptionKey structure
1013    that is called the binding key.  The binding key is encrypted using
1014    the armor key (defined in Section 6.5.1), and the key usage for the
1015    encryption is KEY_USAGE_FAST_BINDING_KEY.
1017    If a Kerberos FAST padata as defined in Section 6.5 is included in
1018    one message, it MUST be included in all subsequent messages of the
1019    same conversation.
1021    When FAST padata as defined Section 6.5 is included, the PA-FX-COOKIE
1022    padata MUST be included.
1024    The cookie token is generated by the KDC and the client MUST copy the
1025    exact cookie encapsulated in a PA_FX_COOKIE data element into the
1026    next message of the same conversation.  The content of the cookie
1027    field is a local matter of the KDC.  However the KDC MUST construct
1028    the cookie token in such a manner that a malicious client cannot
1029    subvert the authentication process by manipulating the token.  The
1030    KDC implementation needs to consider expiration of tokens, key
1031    rollover and other security issues in token design.  The content of
1032    the cookie field is likely specific to the pre-authentication
1033    mechanisms used to authenticate the client.  If a client
1034    authentication response can be replayed to multiple KDCs via the
1035    PA_FX_COOKIE mechanism, an expiration in the cookie is RECOMMENDED to
1036    prevent the response being presented indefinitely.
1038    If at least one more message for a mechanism or a mechanism set is
1039    expected by the KDC, the KDC returns a
1040    KDC_ERR_MORE_PREAUTH_DATA_NEEDED error with a PA_FX_COOKIE to
1041    identify the conversation with the client according to Section 6.5.4.
1043         KDC_ERR_MORE_PREAUTH_DATA_NEEDED   TBA
1045 6.4.  Pre-authentication Set
1047    If all mechanisms in a group need to successfully complete in order
1048    to authenticate a client, the client and the KDC SHOULD use the
1049    PA_AUTHENTICATION_SET padata element.
1051    A PA_AUTHENTICATION_SET padata element contains the ASN.1 DER
1052    encoding of the PA-AUTHENTICATION-SET structure:
1063 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 19]
1065 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1068         PA-AUTHENTICATION-SET ::= SEQUENCE OF PA-AUTHENTICATION-SET-ELEM
1070         PA-AUTHENTICATION-SET-ELEM ::= SEQUENCE {
1071             pa-type      [0] Int32,
1072                 -- same as padata-type.
1073             pa-hint      [1] OCTET STRING,
1074                 -- hint data.
1075             ...
1076         }
1078    The pa-type field of the PA-AUTHENTICATION-SET-ELEM structure
1079    contains the corresponding value of padata-type in PA-DATA [RFC4120].
1080    Associated with the pa-type is a pa-hint, which is an octet-string
1081    specified by the pre-authentication mechanism.  This hint may provide
1082    information for the client which helps it determine whether the
1083    mechanism can be used.  For example a public-key mechanism might
1084    include the certificate authorities it trusts in the hint info.  Most
1085    mechanisms today do not specify hint info; if a mechanism does not
1086    specify hint info the KDC MUST NOT send a hint for that mechanism.
1087    To allow future revisions of mechanism specifications to add hint
1088    info, clients MUST ignore hint info received for mechanisms that the
1089    client believes do not support hint info.  If a member of the pre-
1090    authentication mechanism set that requires a challenge, a separate
1091    padata that carries the challenge SHOULD be included along with the
1092    pre-authentication set padata.
1094    The PA-AUTHENTICATION-SET appears only in the first message from the
1095    KDC to the client.  In particular, the client should not be prepared
1096    for the future authentication mechanisms to change as the
1097    conversation progresses. [[anchor9: I think this is correct; we
1098    should discuss and if the WG agrees the text should reflect this.]]
1100    When indicating which sets of pre-authentication mechanisms are
1101    supported, the KDC includes a PA-AUTHENTICATION-SET padata element
1102    for each pre-authentication mechanism set.
1104    The client sends the padata-value for the first mechanism it picks in
1105    the pre-authentication set, when the first mechanism completes, the
1106    client and the KDC will proceed with the second mechanism, and so on
1107    until all mechanisms complete successfully.  The PA_FX_COOKIE as
1108    defined in Section 6.3 MUST be sent by the KDC along with the first
1109    message that contains a PA-AUTHENTICATION-SET, in order to keep track
1110    of KDC states.
1112    Before the authentication succeeds and a ticket is returned, the
1113    message that the client sends is an AS_REQ and the message that the
1114    KDC sends is a KRB-ERROR message.  The error code in the KRB-ERROR
1115    message from the KDC is KDC_ERR_MORE_PREAUTH_DATA_NEEDED as defined
1119 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 20]
1121 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1124    in Section 6.3 and the accompanying e-data contains the DER encoding
1125    of ASN.1 type METHOD-DATA.  The KDC includes the padata elements in
1126    the METHOD-DATA.  If there is no padata, the e-data field is absent
1127    in the KRB-ERROR message.
1129    If one mechanism completes on the client side, and the client expects
1130    the KDC to send the next padata for the next pre-authentication
1131    mechanism before the authentication succeeds, the client sends an
1132    AS_REQ with a padata of type PA_FX_HEARTBEAT.
1134         PA_FX_HEARTBEAT                    TBA
1136    The padata-value for the PA_FX_HEARTBEAT is empty.
1138    If one mechanism completes on the KDC side, and the KDC expects the
1139    client to send the next padata for the next pre-authentication
1140    mechanism before the authentication succeeds, the KDC sends a KRB-
1141    ERROR message with the code KDC_ERR_MORE_PREAUTH_DATA_NEEDED and
1142    includes a padata of type PA_FX_HEARTBEAT.
1144    [[anchor10: It's much easier to design UIs if you can determine ahead
1145    of time what all the elements of your dialogue will need to be.  If
1146    we mandate that the pa-hints need to be sufficient that you can
1147    determine what information you will require from a user ahead of time
1148    we can simplify the UI for login.  I propose that we make this
1149    requirement.  WG agreement required.]]
1151 6.5.  Definition of Kerberos FAST Padata
1153    As described in [RFC4120], Kerberos is vulnerable to offline
1154    dictionary attacks.  An attacker can request an AS-REP and try
1155    various passwords to see if they can decrypt the resulting ticket.
1156    RFC 4120 provides the entrypted timestap pre-authentication method
1157    that ameliorates the situation somewhat by requiring that an attacker
1158    observe a successful authentication.  However stronger security is
1159    desired in many environments.  The Kerberos FAST pre-authentication
1160    padata defined in this section provides a tool to significantly
1161    reduce vulnerability to offline dictionary attack.  When combined
1162    with encrypted timestamp, FAST requires an attacker to mount a
1163    successful man-in-the-middle attack to observe ciphertext.  When
1164    combined with host keys, FAST can even protect against active
1165    attacks.  FAST also provides solutions to common problems for pre-
1166    authentication mechanisms such as binding of the request and the
1167    reply, freshness guarantee of the authentication.  FAST itself,
1168    however, does not authenticate the client or the KDC, instead, it
1169    provides a typed hole to allow pre-authentication data be tunneled.
1170    A pre-authentication data element used within FAST is called a FAST
1171    factor.  A FAST factor captures the minimal work required for
1175 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 21]
1177 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1180    extending Kerberos to support a new pre-authentication scheme.
1182    A FAST factor MUST NOT be used outside of FAST unless its
1183    specification explicitly allows so.  The typed holes in FAST messages
1184    can also be used as generic holes for other padata that are not
1185    intended to prove the client's identity, or establish the reply key.
1187    New pre-authentication mechanisms SHOULD be designed as FAST factors,
1188    instead of full-blown pre-authentication mechanisms.
1190    FAST factors that are pre-authentication mechanisms MUST meet the
1191    requirements in Section 5.
1193    FAST employs an armoring scheme.  The armor can be a Ticket Granting
1194    Ticket (TGT) obtained by the client's machine using the host keys to
1195    pre-authenticate with the KDC, or an anonymous TGT obtained based on
1196    anonymous PKINIT [KRB-ANON] [RFC4556].
1198    The rest of this section describes the types of armors and the syntax
1199    of the messages used by FAST.  Conforming implementations MUST
1200    support Kerberos FAST padata.
1202 6.5.1.  FAST Armors
1204    An armor key is used to encrypt pre-authentication data in the FAST
1205    request and the response.  The KrbFastArmor structure is defined to
1206    identify the armor key.  This structure contains the following two
1207    fields: the armor-type identifies the type of armors, and the armor-
1208    value as an OCTET STRING contains the description of the armor scheme
1209    and the armor key.
1211         KrbFastArmor ::= SEQUENCE {
1212             armor-type   [0] Int32,
1213                 -- Type of the armor.
1214             armor-value  [1] OCTET STRING,
1215                 -- Value of the armor.
1216             ...
1217         }
1219    The value of the armor key is a matter of the armor type
1220    specification.  Only one armor type is defined in this document.
1222         FX_FAST_ARMOR_AP_REQUEST           TBA
1224    The FX_FAST_ARMOR_AP_REQUEST armor is based on Kerberos tickets.
1226    Conforming implementations MUST implement the
1227    FX_FAST_ARMOR_AP_REQUEST armor type.
1231 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 22]
1233 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1236 6.5.1.1.  Ticket-based Armors
1238    This is a ticket-based armoring scheme.  The armor-type is
1239    FX_FAST_ARMOR_AP_REQUEST, the armor-value contains an ASN.1 DER
1240    encoded AP-REQ.  The ticket in the AP-REQ is called an armor ticket
1241    or an armor TGT.  The subkey field in the AP-REQ MUST be present.
1242    The armor key is the subkey in the AP-REQ authenticator.
1244    The server name field of the armor ticket MUST identify the TGS of
1245    the target realm.  Here are three ways in the decreasing preference
1246    order how an armor TGT SHOULD be obtained:
1248    1.  If the client is authenticating from a host machine whose
1249        Kerberos realm has a trust path to the client's realm, the host
1250        machine obtains a TGT by pre-authenticating intitialy the realm
1251        of the host machine using the host keys.  If the client's realm
1252        is different than the realm of the local host, the machine then
1253        obtains a cross-realm TGT to the client's realm as the armor
1254        ticket.  Otherwise, the host's primary TGT is the armor ticket.
1256    2.  If the client's host machine cannot obtain a host ticket strictly
1257        based on RFC4120, but the KDC has an asymmetric signing key that
1258        the client can verify the binding between the public key of the
1259        signing key and the expected KDC, the client can use anonymous
1260        PKINIT [KRB-ANON] [RFC4556] to authenticate the KDC and obtain an
1261        anonymous TGT as the armor ticket.  The armor key can be a cross-
1262        team TGT obtained based on the initial primary TGT obtained using
1263        anonymous PKINIT with KDC authentication.
1265    3.  Otherwise, the client uses anonymous PKINIT to get an anonymous
1266        TGT without KDC authentication and that TGT is the armor ticket.
1267        Note that this mode of operation is vulnerable to man-in-the-
1268        middle attacks at the time of obtaining the initial anonymous
1269        armor TGT.  The armor key can be a cross-team TGT obtained based
1270        on the initial primary TGT obtained using anonymous PKINIT
1271        without KDC authentication.
1273    Because the KDC does not know if the client is able to trust the
1274    ticket it has, the KDC MUST initialize the pre-authentication state
1275    to an unverified KDC.
1277 6.5.2.  FAST Request
1279    A padata type PA_FX_FAST is defined for the Kerberos FAST pre-
1280    authentication padata.  The corresponding padata-value field
1281    [RFC4120] contains the DER encoding of the ASN.1 type PA-FX-FAST-
1282    REQUEST.
1287 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 23]
1289 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1292        PA_FX_FAST                         TBA
1293            -- Padata type for Kerberos FAST
1295        PA-FX-FAST-REQUEST ::= CHOICE {
1296            armored-data [0] KrbFastArmoredReq,
1297            ...
1298        }
1300        KrbFastArmoredReq ::= SEQUENCE {
1301            armor        [0] KrbFastArmor OPTIONAL,
1302                -- Contains the armor that identifies the armor key.
1303                -- MUST be present in AS-REQ.
1304                -- MUST be absent in TGS-REQ.
1305            req-checksum [1] Checksum,
1306                -- Checksum performed over the type KDC-REQ-BODY for
1307                -- the req-body field of the KDC-REQ structure defined in
1308                -- [RFC4120]
1309                -- The checksum key is the armor key, the checksum
1310                -- type is the required checksum type for the enctype of
1311                -- the armor key, and the key usage number is
1312                -- KEY_USAGE_FAST_REA_CHKSUM.
1313            enc-fast-req [2] EncryptedData, -- KrbFastReq --
1314                -- The encryption key is the armor key, and the key usage
1315                -- number is KEY_USAGE_FAST_ENC.
1316            ...
1317        }
1319        KEY_USAGE_FAST_REA_CHKSUM          TBA
1320        KEY_USAGE_FAST_ENC                 TBA
1322    The PA-FX-FAST-REQUEST structure contains a KrbFastArmoredReq type.
1323    The KrbFastArmoredReq encapsulates the encrypted padata.
1325    The enc-fast-req field contains an encrypted KrbFastReq structure.
1326    The armor key is used to encrypt the KrbFastReq structure, and the
1327    key usage number for that encryption is KEY_USAGE_FAST_ARMOR.
1329         KEY_USAGE_FAST_ARMOR               TBA
1331    The armor key is selected as follows:
1333    o  In an AS request, the armor field in the KrbFastArmoredReq
1334       structure MUST be present and the armor key is identified
1335       according to the specification of the armor type.
1337    o  In a TGS request, the armor field in the KrbFastArmoredReq
1338       structure MUST NOT be present and the subkey in the AP-REQ
1339       authenticator in the PA-TGS-REQ PA-DATA MUST be present.  In this
1343 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 24]
1345 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1348       case, the armor key is that subkey in the AP-REQ authenticator.
1350    The req-checksum field contains a checksum that is performed over the
1351    type KDC-REQ-BODY for the req-body field of the KDC-REQ [RFC4120]
1352    structure of the containing message.  The checksum key is the armor
1353    key, and the checksum type is the required checksum type for the
1354    enctype of the armor key per [RFC3961]. [[anchor12: Is this checksum
1355    still needed if we include a full kdc-req-body]]
1357    The KrbFastReq structure contains the following information:
1359        KrbFastReq ::= SEQUENCE {
1360            fast-options [0] FastOptions,
1361                -- Additional options.
1362            padata       [1] SEQUENCE OF PA-DATA,
1363                -- padata typed holes.
1364            req-body     [2] KDC-REQ-BODY,
1365                -- Contains the KDC request body as defined in Section
1366                -- 5.4.1 of [RFC4120].  The req-body field in the KDC-REQ
1367                -- structure [RFC4120] MUST be ignored.
1368                -- The client name and realm in the KDC-REQ [RFC4120]
1369                -- MUST NOT be present for AS-REQ and TGS-REQ when
1370                -- Kerberos FAST padata is included in the request.
1371            ...
1372        }
1374    [[anchor13: See mailing list discussion about whether client name
1375    absent is correct.]]
1377    The fast-options field indicates various options that are to modify
1378    the behavior of the KDC.  The following options are defined:
1380         FastOptions ::= KerberosFlags
1381             -- reserved(0),
1382             -- anonymous(1),
1383             -- kdc-referrals(16)
1386       Bits    Name          Description
1387      -----------------------------------------------------------------
1388       0     RESERVED        Reserved for future expansion of this field.
1389       1     anonymous       Requesting the KDC to hide client names in
1390                             the KDC response, as described next in this
1391                             section.
1392       16    kdc-referrals   Requesting the KDC to follow referrals, as
1393                             described next in this section.
1395    Bits 1 through 15 (with bit 2 and bit 15 included) are critical
1399 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 25]
1401 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1404    options.  If the KDC does not support a critical option, it MUST fail
1405    the request with KDC_ERR_UNKNOWN_CRITICAL_FAST_OPTIONS (there is no
1406    accompanying e-data defined in this document for this error code).
1407    Bit 16 and onward (with bit 16 included) are non-critical options.
1408    KDCs conforming to this specification ignores unknown non-critical
1409    options.
1411         KDC_ERR_UNKNOWN_FAST_OPTIONS       TBA
1413    The anonymous Option
1415       The Kerberos response defined in [RFC4120] contains the client
1416       identity in clear text, This makes traffic analysis
1417       straightforward.  The anonymous option is designed to complicate
1418       traffic analysis.  If the anonymous option is set, the KDC
1419       implementing PA_FX_FAST MUST identify the client as the anonymous
1420       principal in the KDC reply and the error response.  Hence this
1421       option is set by the client if it wishes to conceal the client
1422       identity in the KDC response.
1424    The kdc-referrals Option
1426       The Kerberos client described in [RFC4120] has to request referral
1427       TGTs along the authentication path in order to get a service
1428       ticket for the target service.  The Kerberos client described in
1429       the [REFERRALS] need to contact the AS specified in the error
1430       response in order to complete client referrals.  The kdc-referrals
1431       option is designed to minimize the number of messages that need to
1432       be processed by the client.  This option is useful when, for
1433       example, the client may contact the KDC via a satellite link that
1434       has high network latency, or the client has limited computational
1435       capabilities.  If the kdc-referrals option is set, the KDC that
1436       honors this option acts as the client to follow AS referrals and
1437       TGS referrals [REFERRALS], and return the service ticket to the
1438       named server principal in the client request using the reply key
1439       expected by the client.  The kdc-referrals option can be
1440       implemented when the KDC knows the reply key.  The KDC can ignore
1441       kdc-referrals option when it does not understand it or it does not
1442       allow this option based on local policy.  The client SHOULD be
1443       able to process the KDC responses when this option is not honored
1444       by the KDC.
1446    The padata field contains a list of PA-DATA structures as described
1447    in Section 5.2.7 of [RFC4120].  These PA-DATA structures can contain
1448    FAST factors.  They can also be used as generic typed-holes to
1449    contain data not intended for proving the client's identity or
1450    establishing a reply key, but for protocol extensibility.
1455 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 26]
1457 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1460    The KDC-REQ-BODY in the FAST structure is used in preference to the
1461    KDC-REQ-BODY outside of the FAST pre-authentication.  This outer
1462    structure SHOULD be filled in for backwards compatibility with KDCs
1463    that do not support FAST.  The client MAY fill in the cname and
1464    crealm fields in the kdc-req-body in the KrbFastReq structure and
1465    leave the cname field and the crealm field in KDC-REQ absent, in
1466    order to conceal the client's identity in the AS-REQ.[[anchor14:
1467    Absent is probably wrong.  Presumably we want a name similar to the
1468    anonymous principal name.]]
1470 6.5.3.  FAST Response
1472    The KDC that supports the PA_FX_FAST padata MUST include a PA_FX_FAST
1473    padata element in the KDC reply.  In the case of an error, the
1474    PA_FX_FAST padata is included in the KDC responses according to
1475    Section 6.5.4.
1477    The corresponding padata-value field [RFC4120] for the PA_FX_FAST in
1478    the KDC response contains the DER encoding of the ASN.1 type PA-FX-
1479    FAST-REPLY.
1481       PA-FX-FAST-REPLY ::= CHOICE {
1482           armored-data [0] KrbFastArmoredRep,
1483           ...
1484       }
1486       KrbFastArmoredRep ::= SEQUENCE {
1487           enc-fast-rep      [0] EncryptedData, -- KrbFastResponse --
1488               -- The encryption key is the armor key in the request, and
1489               -- the key usage number is KEY_USAGE_FAST_REP.
1490           ...
1491       }
1492       KEY_USAGE_FAST_REP                 TBA
1494    The PA-FX-FAST-REPLY structure contains a KrbFastArmoredRep
1495    structure.  The KrbFastArmoredRep structure encapsulates the padata
1496    in the KDC reply in the encrypted form.  The KrbFastResponse is
1497    encrypted with the armor key used in the corresponding request, and
1498    the key usage number is KEY_USAGE_FAST_REP.
1500    The Kerberos client who does not receive a PA-FX-FAST-REPLY in the
1501    KDC response MUST support a local policy that rejects the response.
1502    Clients MAY also support policies that fall back to other mechanisms
1503    or that do not use pre-authentication when FAST is unavailable.  It
1504    is important to consider the potential downgrade attacks when
1505    deploying such a policy.
1507    The KrbFastResponse structure contains the following information:
1511 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 27]
1513 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1516      KrbFastResponse ::= SEQUENCE {
1517          padata      [0] SEQUENCE OF PA-DATA,
1518              -- padata typed holes.
1519          rep-key     [1] EncryptionKey OPTIONAL,
1520              -- This, if present, replaces the reply key for AS and TGS.
1521              -- MUST be absent in KRB-ERROR.
1522          finished    [2] KrbFastFinished OPTIONAL,
1523              -- MUST be present if the client is authenticated,
1524              -- absent otherwise.
1525              -- Typically this is present if and only if the containing
1526              -- message is the last one in a conversation.
1527          ...
1528      }
1530    The padata field in the KrbFastResponse structure contains a list of
1531    PA-DATA structures as described in Section 5.2.7 of [RFC4120].  These
1532    PA-DATA structures are used to carry data advancing the exchange
1533    specific for the FAST factors.  They can also be used as generic
1534    typed-holes for protocol extensibility.
1536    The rep-key field, if present, contains the reply key that is used to
1537    encrypted the KDC reply.  The rep-key field MUST be absent in the
1538    case where an error occurs.  The enctype of the rep-key is the
1539    strongest mutually supported by the KDC and the client.
1541    The finished field contains a KrbFastFinished structure.  It is
1542    filled by the KDC in the final message in the conversation; it MUST
1543    be absent otherwise.  In other words, this field can only be present
1544    in an AS-REP or a TGS-REP when a ticket is returned.
1546    The KrbFastFinished structure contains the following information:
1548         KrbFastFinished ::= SEQUENCE {
1549             timestamp   [0] KerberosTime,
1550             usec        [1] Microseconds,
1551                 -- timestamp and usec represent the time on the KDC when
1552                 -- the reply was generated.
1553             crealm      [2] Realm,
1554             cname       [3] PrincipalName,
1555                 -- Contains the client realm and the client name.
1556             checksum    [4] Checksum,
1557                 -- Checksum performed over all the messages in the
1558                 -- conversation, except the containing message.
1559                 -- The checksum key is the binding key as defined in
1560                 -- Section 6.3, and the checksum type is the required
1561                 -- checksum type of the binding key.
1562             ...
1563         }
1567 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 28]
1569 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1572         KEY_USAGE_FAST_FINISHED            TBA
1574    The timestamp and usec fields represent the time on the KDC when the
1575    reply ticket was generated, these fields have the same semantics as
1576    the corresponding-identically-named fields in Section 5.6.1 of
1577    [RFC4120].  The client MUST use the KDC's time in these fields
1578    thereafter when using the returned ticket.  Note that the KDC's time
1579    in AS-REP may not match the authtime in the reply ticket if the kdc-
1580    referrals option is requested and honored by the KDC.
1582    The cname and crealm fields identify the authenticated client.
1584    The checksum field contains a checksum of all the messages in the
1585    conversation prior to the containing message (the containing message
1586    is excluded).  The checksum key is the binding key as defined in
1587    Section 6.3, and the checksum type is the required checksum type of
1588    the enctype of that key, and the key usage number is
1589    KEY_USAGE_FAST_FINISHED. [[anchor15: Examples would be good here;
1590    what all goes into the checksum?]]
1592    When FAST padata is included, the PA-FX-COOKIE padata as defined in
1593    Section 6.3 MUST also be included if the KDC expects at least one
1594    more message from the client in order to complete the authentication.
1596 6.5.4.  Authenticated Kerberos Error Messages using Kerberos FAST
1598    If the Kerberos FAST padata was included in the request, unless
1599    otherwise specified, the e-data field of the KRB-ERROR message
1600    [RFC4120] contains the ASN.1 DER encoding of the type METHOD-DATA
1601    [RFC4120] and a PA_FX_FAST is included in the METHOD-DATA.  The KDC
1602    MUST include all the padata elements such as PA-ETYPE-INFO2 and
1603    padata elments that indicate acceptable pre-authentication mechanisms
1604    [RFC4120] and in the KrbFastResponse structure.
1606    If the Kerberos FAST padata is included in the request but not
1607    included in the error reply, it is a matter of the local policy on
1608    the client to accept the information in the error message without
1609    integrity protection.  The Kerberos client MAY process an error
1610    message without a PA-FX-FAST-REPLY, if that is only intended to
1611    return better error information to the application, typically for
1612    trouble-shooting purposes.
1614    In the cases where the e-data field of the KRB-ERROR message is
1615    expected to carry a TYPED-DATA [RFC4120] element, the
1616    PA_FX_TYPED_DATA padata is included in the KrbFastResponse structure
1617    to encapsulate the TYPED-DATA [RFC4120] elements.  For example, the
1618    TD_TRUSTED_CERTIFIERS structure is expected to be in the KRB-ERROR
1619    message when the error code is KDC_ERR_CANT_VERIFY_CERTIFICATE
1623 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 29]
1625 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1628    [RFC4556].
1630         PA_FX_TYPED_DATA                   TBA
1631             -- This is the padata element that encapsulates a TYPED-DATA
1632             -- structure.
1634    The corresponding padata-value for the PA_FX_TYPED_DATA padata type
1635    contains the DER encoding of the ASN.1 type TYPED-DATA [RFC4120].
1637 6.5.5.  The Authenticated Timestamp FAST Factor
1639    The encrypted time stamp [RFC4120] padata can be used as a FAST
1640    factor to authenticate the client and it does not expose the cipher
1641    text derived using the client's long term keys.  However this FAST
1642    factor is not risk-free from current intellectual property claims as
1643    of the time of this writing.  To provide a clearn replacement FAST
1644    factor that closely matches the encrypted timestamp FAST factor, the
1645    authenticated timestamp pre-authentication is introduced in this
1646    section.
1648    The authenticated timestamp FAST factor authenticates a client by
1649    means of computing a checksum over a time-stamped structure using the
1650    client's long term keys.  The padata-type is
1651    PA_AUTHENTICATED_TIMESTAMP and the corresponding padata-value
1652    contains the DER encoding of ASN.1 type AuthenticatedTimestamp.
1679 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 30]
1681 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1684         AuthenticatedTimestampToBeSigned ::= SEQUENCE {
1685             timestamp   [0] PA-ENC-TS-ENC,
1686                 -- Contains the timestamp field of the corresponding
1687                 -- AuthenticatedTimestamp structure.
1688             req-body    [1] KDC-REQ-BODY OPTIONAL,
1689                 -- MUST contain the req-body field of the KDC-REQ
1690                 -- structure in the containing AS-REQ for the client
1691                 -- request.
1692                 -- MUST be Absent for the KDC reply.
1693             ...
1694         }
1696         AuthenticatedTimestamp ::= SEQUENCE {
1697             timestamp   [0] PA-ENC-TS-ENC,
1698                 -- Filled out according to Section 5.2.7.2 of [RFC4120].
1699                 -- Contains the client's current time for the client,
1700                 -- and the KDC's current time for the KDC.
1701             checksum    [1] CheckSum,
1702                 -- The checksum is performed over the type
1703                 -- AuthenticatedTimestampToBeSigned and the key usage is
1704                 -- KEY_USAGE_AUTHENTICATED_TS_CLIENT for the client and
1705                 _ KEY_USAGE_AUTHENTICATED_TS_KDC for the KDC
1706             ...
1707         }
1709         KEY_USAGE_AUTHENTICATED_TS_CLIENT  TBA
1710         KEY_USAGE_AUTHENTICATED_TS_KDC     TBA
1712    The client fills out the AuthenticatedTimestamp structure as follows:
1714    o  The timestamp field in the AuthenticatedTimestamp structure is
1715       filled out with the client's current time according to Section
1716       5.2.7.2 of [RFC4120].
1718    o  The checksum field in the AuthenticatedTimestamp structure is
1719       performed over the type AuthenticatedTimestampToBeSigned.  The
1720       checksum key is one of the client's long term keys.  The key usage
1721       for the checksum operation is KEY_USAGE_AUTHENTICATED_TS_CLIENT.
1722       The checksum type is the required checksum type for the strongest
1723       enctype mutually supported by the client and the KDC.
1725    o  Within the AuthenticatedTimestampToBeSigned structure, the
1726       timestamp field contains the timestamp field of the corresponding
1727       AuthenticatedTimestamp structure, and the req-body field MUST
1728       contain the req-body field of the KDC-REQ structure in the
1729       containing AS-REQ.
1731    Upon receipt of the PA_AUTHENTICATED_TIMESTAMP FAST factor, the KDC
1735 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 31]
1737 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1740    MUST process the padata in a way similar to that of the encrypted
1741    timestamp padata.  The KDC MUST verify the checksum in the
1742    AuthenticatedTimestamp structure and the timestamp is within the
1743    window of acceptable clock skew for the KDC.
1745    When the authenticated timestamp FAST factor is accepted by the KDC,
1746    the KDC MUST include a PA_AUTHENTICATED_TIMESTAMP as a FAST factor in
1747    in a successful KDC reply and it MUST include the rep-key field as
1748    defined in Section 6.5.3.
1750    The KDC fills out the AuthenticatedTimestamp structure as follows:
1752    o  The timestamp field in the AuthenticatedTimestamp structure is
1753       filled out with the KDC's current time according to Section
1754       5.2.7.2 of [RFC4120].
1756    o  The checksum field in the AuthenticatedTimestamp structure is
1757       performed over the type AuthenticatedTimestampToBeSigned.  The
1758       checksum key is the reply key picked from the client's long term
1759       keys according to [RFC4120].  The key usage for the checksum
1760       operation is KEY_USAGE_AUTHENTICATED_TS_KDC.  The checksum type is
1761       the required checksum type for the checksum key.
1763    o  Within the AuthenticatedTimestampToBeSigned structure, the
1764       timestamp field contains the timestamp field of the corresponding
1765       AuthenticatedTimestamp structure, and the req-body field MUST be
1766       absent.
1768    Upon receipt of the PA_AUTHENTICATED_TIMESTAMP FAST factor in the KDC
1769    reply, the client MUST verify the checksum in the
1770    AuthenticatedTimestamp structure and the timestamp is within the
1771    window of acceptable clock skew for the client.  The successful
1772    verificaiton of the PA_AUTHENTICATED_TIMESTAMP padata authenticates
1773    the KDC.
1775    The authenticated timestamp FAST factor provides the following
1776    facilities: client-authentication, replacing-reply-key, KDC-
1777    authentication.  It does not provide the strengthening-reply-key
1778    facility.  The security considerations section of this document
1779    provides an explanation why the security requirements are met.
1781    Conforming implementations MUST support the authenticated timestamp
1782    FAST factor.
1784 6.6.  Authentication Strength Indication
1786    Implementations that have pre-authentication mechanisms offering
1787    significantly different strengths of client authentication MAY choose
1791 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 32]
1793 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1796    to keep track of the strength of the authentication used as an input
1797    into policy decisions.  For example, some principals might require
1798    strong pre-authentication, while less sensitive principals can use
1799    relatively weak forms of pre-authentication like encrypted timestamp.
1801    An AuthorizationData data type AD-Authentication-Strength is defined
1802    for this purpose.
1804         AD-authentication-strength         TBA
1806    The corresponding ad-data field contains the DER encoding of the pre-
1807    authentication data set as defined in Section 6.4.  This set contains
1808    all the pre-authentication mechanisms that were used to authenticate
1809    the client.  If only one pre-authentication mechanism was used to
1810    authenticate the client, the pre-authentication set contains one
1811    element.
1813    The AD-authentication-strength element MUST be included in the AD-IF-
1814    RELEVANT, thus it can be ignored if it is unknown to the receiver.
1817 7.  IANA Considerations
1819    This document defines several new pa-data types, key usages and error
1820    codes.  In addition it would be good to track which pa-data items are
1821    only to be used as FAST factors.
1824 8.  Security Considerations
1826    The kdc-referrals option in the Kerberos FAST padata requests the KDC
1827    to act as the client to follow referrals.  This can overload the KDC.
1828    To limit the damages of denied of service using this option, KDCs MAY
1829    restrict the number of simultaneous active requests with this option
1830    for any given client principal.
1832    Because the client secrets are known only to the client and the KDC,
1833    the verification of the authenticated timestamp proves the client's
1834    identity, the verification of the authenticated timestamp in the KDC
1835    reply proves that the expected KDC responded.  The encrypted reply
1836    key is contained in the rep-key in the PA-FX-FAST-REPLY.  Therefore,
1837    the authenticated timestamp FAST factor as a pre-authentication
1838    mechanism offers the following facilities: client-authentication,
1839    replacing-reply-key, KDC-authentication.  There is no un-
1840    authenticated clear text introduced by the authenticated timestamp
1841    FAST factor.
1847 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 33]
1849 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1852 9.  Acknowledgements
1854    Several suggestions from Jeffery Hutzman based on early revisions of
1855    this documents led to significant improvements of this document.
1857    The proposal to ask one KDC to chase down the referrals and return
1858    the final ticket is based on requirements in [ID.CROSS].
1860    Joel Webber had a proposal for a mechanism similar to FAST that
1861    created a protected tunnel for Kerberos pre-authentication.
1864 10.  References
1866 10.1.  Normative References
1868    [KRB-ANON]
1869               Zhu, L. and P. Leach, "Kerberos Anonymity Support",
1870               draft-ietf-krb-wg-anon-04.txt (work in progress), 2007.
1872    [REFERRALS]
1873               Raeburn, K. and L. Zhu, "Generating KDC Referrals to
1874               Locate Kerberos Realms",
1875               draft-ietf-krb-wg-kerberos-referrals-10.txt (work in
1876               progress), 2007.
1878    [RFC2119]  Bradner, S., "Key words for use in RFCs to Indicate
1879               Requirement Levels", BCP 14, RFC 2119, March 1997.
1881    [RFC3961]  Raeburn, K., "Encryption and Checksum Specifications for
1882               Kerberos 5", RFC 3961, February 2005.
1884    [RFC4120]  Neuman, C., Yu, T., Hartman, S., and K. Raeburn, "The
1885               Kerberos Network Authentication Service (V5)", RFC 4120,
1886               July 2005.
1888    [RFC4556]  Zhu, L. and B. Tung, "Public Key Cryptography for Initial
1889               Authentication in Kerberos (PKINIT)", RFC 4556, June 2006.
1891 10.2.  Informative References
1893    [ID.CROSS]
1894               Sakane, S., Zrelli, S., and M. Ishiyama , "Problem
1895               Statement on the Operation of Kerberos in a Specific
1896               System", draft-sakane-krb-cross-problem-statement-02.txt
1897               (work in progress), April 2007.
1899    [KRB-WG.SAM]
1903 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 34]
1905 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1908               Hornstein, K., Renard, K., Neuman, C., and G. Zorn,
1909               "Integrating Single-use Authentication Mechanisms with
1910               Kerberos", draft-ietf-krb-wg-kerberos-sam-02.txt (work in
1911               progress), October 2003.
1914 Appendix A.  ASN.1 module
1916      KerberosPreauthFramework {
1917            iso(1) identified-organization(3) dod(6) internet(1)
1918            security(5) kerberosV5(2) modules(4) preauth-framework(3)
1919      } DEFINITIONS EXPLICIT TAGS ::= BEGIN
1921      IMPORTS
1922           KerberosTime, PrincipalName, Realm, EncryptionKey, Checksum,
1923           Int32, EncryptedData, PA-ENC-TS-ENC, PA-DATA, KDC-REQ-BODY
1924                FROM KerberosV5Spec2 { iso(1) identified-organization(3)
1925                  dod(6) internet(1) security(5) kerberosV5(2)
1926                  modules(4) krb5spec2(2) };
1927                  -- as defined in RFC 4120.
1929      PA-FX-COOKIE ::= SEQUENCE {
1930          conversationId  [0] OCTET STRING,
1931             -- Contains the identifier of this conversation. This field
1932             -- must contain the same value for all the messages
1933             -- within the same conversation.
1934          enc-binding-key [1] EncryptedData OPTIONAL,
1935                          -- EncryptionKey --
1936             -- This field is present when and only when a FAST
1937             -- padata as defined in Section 6.5 is included.
1938             -- The encrypted data, when decrypted, contains an
1939             -- EncryptionKey structure.
1940             -- This encryption key is encrypted using the armor key
1941             -- (defined in Section 6.5.1), and the key usage for the
1942             -- encryption is KEY_USAGE_FAST_BINDING_KEY.
1943          cookie          [2] OCTET STRING OPTIONAL,
1944             -- Opaque data, for use to associate all the messages in
1945             -- a single conversation between the client and the KDC.
1946             -- This is generated by the KDC and the client MUST copy
1947             -- the exact cookie encapsulated in a PA_FX_COOKIE data
1948             -- element into the next message of the same conversation.
1949          ...
1950      }
1952      PA-AUTHENTICATION-SET ::= SEQUENCE OF PA-AUTHENTICATION-SET-ELEM
1954      PA-AUTHENTICATION-SET-ELEM ::= SEQUENCE {
1955          pa-type      [0] Int32,
1959 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 35]
1961 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
1964              -- same as padata-type.
1965          pa-hint      [1] OCTET STRING,
1966              -- hint data.
1967          ...
1968      }
1970      KrbFastArmor ::= SEQUENCE {
1971          armor-type   [0] Int32,
1972              -- Type of the armor.
1973          armor-value  [1] OCTET STRING,
1974              -- Value of the armor.
1975          ...
1976      }
1978      PA-FX-FAST-REQUEST ::= CHOICE {
1979          armored-data [0] KrbFastArmoredReq,
1980          ...
1981      }
1983      KrbFastArmoredReq ::= SEQUENCE {
1984          armor        [0] KrbFastArmor OPTIONAL,
1985              -- Contains the armor that identifies the armor key.
1986              -- MUST be present in AS-REQ.
1987              -- MUST be absent in TGS-REQ.
1988          req-checksum [1] Checksum,
1989              -- Checksum performed over the type KDC-REQ-BODY for
1990              -- the req-body field of the KDC-REQ structure defined in
1991              -- [RFC4120]
1992              -- The checksum key is the armor key, the checksum
1993              -- type is the required checksum type for the enctype of
1994              -- the armor key, and the key usage number is
1995              -- KEY_USAGE_FAST_REA_CHKSUM.
1996          enc-fast-req [2] EncryptedData, -- KrbFastReq --
1997              -- The encryption key is the armor key, and the key usage
1998              -- number is KEY_USAGE_FAST_ENC.
1999          ...
2000      }
2002      KrbFastReq ::= SEQUENCE {
2003          fast-options [0] FastOptions,
2004              -- Additional options.
2005          padata       [1] SEQUENCE OF PA-DATA,
2006              -- padata typed holes.
2007          req-body     [2] KDC-REQ-BODY,
2008              -- Contains the KDC request body as defined in Section
2009              -- 5.4.1 of [RFC4120].  The req-body field in the KDC-REQ
2010              -- structure [RFC4120] MUST be ignored.
2011              -- The client name and realm in the KDC-REQ [RFC4120]
2015 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 36]
2017 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
2020              -- MUST NOT be present for AS-REQ and TGS-REQ when
2021              -- Kerberos FAST padata is included in the request.
2022          ...
2023      }
2025      FastOptions ::= KerberosFlags
2026          -- reserved(0),
2027          -- anonymous(1),
2028          -- kdc-referrals(16)
2030      PA-FX-FAST-REPLY ::= CHOICE {
2031          armored-data [0] KrbFastArmoredRep,
2032          ...
2033      }
2035      KrbFastArmoredRep ::= SEQUENCE {
2036          enc-fast-rep [0] EncryptedData, -- KrbFastResponse --
2037              -- The encryption key is the armor key in the request, and
2038              -- the key usage number is KEY_USAGE_FAST_REP.
2039          ...
2040      }
2042      KrbFastResponse ::= SEQUENCE {
2043          padata      [0] SEQUENCE OF PA-DATA,
2044              -- padata typed holes.
2045          rep-key     [1] EncryptionKey OPTIONAL,
2046              -- This, if present, replaces the reply key for AS and TGS.
2047              -- MUST be absent in KRB-ERROR.
2048          finished    [2] KrbFastFinished OPTIONAL,
2049              -- MUST be present if the client is authenticated,
2050              -- absent otherwise.
2051              -- Typically this is present if and only if the containing
2052              -- message is the last one in a conversation.
2053          ...
2054      }
2056      KrbFastFinished ::= SEQUENCE {
2057          timestamp   [0] KerberosTime,
2058          usec        [1] Microseconds,
2059              -- timestamp and usec represent the time on the KDC when
2060              -- the reply was generated.
2061          crealm      [2] Realm,
2062          cname       [3] PrincipalName,
2063              -- Contains the client realm and the client name.
2064          checksum    [4] Checksum,
2065              -- Checksum performed over all the messages in the
2066              -- conversation, except the containing message.
2067              -- The checksum key is the binding key as defined in
2071 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 37]
2073 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
2076              -- Section 6.3, and the checksum type is the required
2077              -- checksum type of the binding key.
2078          ...
2079      }
2081      AuthenticatedTimestampToBeSigned ::= SEQUENCE {
2082          timestamp   [0] PA-ENC-TS-ENC,
2083              -- Contains the timestamp field of the corresponding
2084              -- AuthenticatedTimestamp structure.
2085          req-body    [1] KDC-REQ-BODY OPTIONAL,
2086              -- MUST contain the req-body field of the KDC-REQ
2087              -- structure in the containing AS-REQ for the client
2088              -- request.
2089              -- MUST be Absent for the KDC reply.
2090          ...
2091      }
2093      AuthenticatedTimestamp ::= SEQUENCE {
2094          timestamp   [0] PA-ENC-TS-ENC,
2095              -- Filled out according to Section 5.2.7.2 of [RFC4120].
2096              -- Contains the client's current time for the client,
2097              -- and the KDC's current time for the KDC.
2098          checksum    [1] CheckSum,
2099              -- The checksum is performed over the type
2100              -- AuthenticatedTimestampToBeSigned and the key usage is
2101              -- KEY_USAGE_AUTHENTICATED_TS_CLIENT for the client and
2102              _ KEY_USAGE_AUTHENTICATED_TS_KDC for the KDC
2103          ...
2104      }
2105      END
2108 Authors' Addresses
2110    Larry Zhu
2111    Microsoft Corporation
2112    One Microsoft Way
2113    Redmond, WA  98052
2114    US
2116    Email: lzhu@microsoft.com
2119    Sam hartman
2120    MIT
2122    Email: hartmans@mit.edu
2127 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 38]
2129 Internet-Draft         Kerberos Preauth Framework              July 2007
2132 Full Copyright Statement
2134    Copyright (C) The IETF Trust (2007).
2136    This document is subject to the rights, licenses and restrictions
2137    contained in BCP 78, and except as set forth therein, the authors
2138    retain all their rights.
2140    This document and the information contained herein are provided on an
2141    "AS IS" basis and THE CONTRIBUTOR, THE ORGANIZATION HE/SHE REPRESENTS
2142    OR IS SPONSORED BY (IF ANY), THE INTERNET SOCIETY, THE IETF TRUST AND
2143    THE INTERNET ENGINEERING TASK FORCE DISCLAIM ALL WARRANTIES, EXPRESS
2144    OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO ANY WARRANTY THAT THE USE OF
2145    THE INFORMATION HEREIN WILL NOT INFRINGE ANY RIGHTS OR ANY IMPLIED
2146    WARRANTIES OF MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
2149 Intellectual Property
2151    The IETF takes no position regarding the validity or scope of any
2152    Intellectual Property Rights or other rights that might be claimed to
2153    pertain to the implementation or use of the technology described in
2154    this document or the extent to which any license under such rights
2155    might or might not be available; nor does it represent that it has
2156    made any independent effort to identify any such rights.  Information
2157    on the procedures with respect to rights in RFC documents can be
2158    found in BCP 78 and BCP 79.
2160    Copies of IPR disclosures made to the IETF Secretariat and any
2161    assurances of licenses to be made available, or the result of an
2162    attempt made to obtain a general license or permission for the use of
2163    such proprietary rights by implementers or users of this
2164    specification can be obtained from the IETF on-line IPR repository at
2165    http://www.ietf.org/ipr.
2167    The IETF invites any interested party to bring to its attention any
2168    copyrights, patents or patent applications, or other proprietary
2169    rights that may cover technology that may be required to implement
2170    this standard.  Please address the information to the IETF at
2171    ietf-ipr@ietf.org.
2174 Acknowledgment
2176    Funding for the RFC Editor function is provided by the IETF
2177    Administrative Support Activity (IASA).
2183 Zhu & Hartman            Expires January 9, 2008               [Page 39]