Improve GTK-DOC coverage.
[gnutls.git] / doc / protocol / draft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt
blob4f869f8905bc7f3b3af51f4b73121f3cf2a74b8d
4                                                               Tim Dierks
5                                                              Independent
6                                                            Eric Rescorla
7 INTERNET-DRAFT                                   Network Resonance, Inc.
8 <draft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt>    October 2006 (Expires April 2006)
10                             The TLS Protocol
11                               Version 1.2
13 Status of this Memo
14    By submitting this Internet-Draft, each author represents that any
15    applicable patent or other IPR claims of which he or she is aware
16    have been or will be disclosed, and any of which he or she becomes
17    aware will be disclosed, in accordance with Section 6 of BCP 79.
19    Internet-Drafts are working documents of the Internet Engineering
20    Task Force (IETF), its areas, and its working groups.  Note that
21    other groups may also distribute working documents as Internet-
22    Drafts.
24    Internet-Drafts are draft documents valid for a maximum of six months
25    and may be updated, replaced, or obsoleted by other documents at any
26    time.  It is inappropriate to use Internet-Drafts as reference
27    material or to cite them other than as "work in progress."
29    The list of current Internet-Drafts can be accessed at
30    http://www.ietf.org/ietf/1id-abstracts.txt.
32    The list of Internet-Draft Shadow Directories can be accessed at
33    http://www.ietf.org/shadow.html.
35 Copyright Notice
37    Copyright (C) The Internet Society (2006).
39 Abstract
41    This document specifies Version 1.2 of the Transport Layer Security
42    (TLS) protocol. The TLS protocol provides communications security
43    over the Internet. The protocol allows client/server applications to
44    communicate in a way that is designed to prevent eavesdropping,
45    tampering, or message forgery.
47 Table of Contents
49    1.        Introduction                                                4
50    1.1       Differences from TLS 1.1                                    5
51    1.1       Requirements Terminology                                    5
55 Dierks & Rescorla            Standards Track                     [Page 1]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
58    2.        Goals                                                       5
59    3.        Goals of this document                                      6
60    4.        Presentation language                                       6
61    4.1.      Basic block size                                            7
62    4.2.      Miscellaneous                                               7
63    4.3.      Vectors                                                     7
64    4.4.      Numbers                                                     8
65    4.5.      Enumerateds                                                 8
66    4.6.      Constructed types                                           9
67    4.6.1.    Variants                                                    10
68    4.7.      Cryptographic attributes                                    11
69    4.8.      Constants                                                   12
70    5.        HMAC and the pseudorandom function                          12
71    6.        The TLS Record Protocol                                     14
72    6.1.      Connection states                                           14
73    6.2.      Record layer                                                17
74    6.2.1.    Fragmentation                                               17
75    6.2.2.    Record compression and decompression                        18
76    6.2.3.    Record payload protection                                   19
77    6.2.3.1.  Null or standard stream cipher                              19
78    6.2.3.2.  CBC block cipher                                            20
79    6.2.3.3.  AEAD ciphers                                                23
80    6.3.      Key calculation                                             24
81    7.        The TLS Handshaking Protocols                               24
82    7.1.      Change cipher spec protocol                                 25
83    7.2.      Alert protocol                                              26
84    7.2.1.    Closure alerts                                              27
85    7.2.2.    Error alerts                                                28
86    7.3.      Handshake Protocol overview                                 31
87    7.4.      Handshake protocol                                          35
88    7.4.1.    Hello messages                                              36
89    7.4.1.1.  Hello request                                               36
90    7.4.1.2.  Client hello                                                37
91    7.4.1.3.  Server hello                                                40
92    7.4.1.4   Hello Extensions                                            41
93    7.4.1.4.1 Server Name Indication                                      43
94    7.4.1.4.2 Maximum Fragment Length Negotiation                         44
95    7.4.1.4.3 Client Certificate URLs                                     46
96    7.4.1.4.4 Trusted CA Indication                                       46
97    7.4.1.4.5 Truncated HMAC                                              48
98    7.4.1.4.6 Certificate Status Request                                  49
99    7.4.1.4.7 Cert Hash Types                                             50
100    7.4.1.4.8 Procedure for Defining New Extensions                       51
101    7.4.2.    Server certificate                                          52
102    7.4.3.    Server key exchange message                                 53
103    7.4.4.    CertificateStatus                                           56
104    7.4.5.    Certificate request                                         56
105    7.4.6.    Server hello done                                           58
109 Dierks & Rescorla            Standards Track                     [Page 2]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
112    7.4.7.    Client certificate                                          59
113    7.4.8.    Client Certificate URLs                                     59
114    7.4.9.    Client key exchange message                                 61
115    7.4.9.1.  RSA encrypted premaster secret message                      62
116    7.4.9.2.  Client Diffie-Hellman public value                          64
117    7.4.10.   Certificate verify                                          65
118    7.4.10.   Finished                                                    65
119    8.        Cryptographic computations                                  66
120    8.1.      Computing the master secret                                 67
121    8.1.1.    RSA                                                         67
122    8.1.2.    Diffie-Hellman                                              67
123    9.        Mandatory Cipher Suites                                     67
124    A.        Protocol constant values                                    71
125    A.1.      Record layer                                                71
126    A.2.      Change cipher specs message                                 72
127    A.3.      Alert messages                                              72
128    A.4.      Handshake protocol                                          74
129    A.4.1.    Hello messages                                              74
130    A.4.2.    Server authentication and key exchange messages             77
131    A.4.3.    Client authentication and key exchange messages             78
132    A.4.4.    Handshake finalization message                              79
133    A.5.      The CipherSuite                                             80
134    A.6.      The Security Parameters                                     83
135    B.        Glossary                                                    84
136    C.        CipherSuite definitions                                     88
137    D.        Implementation Notes                                        90
138    D.1       Random Number Generation and Seeding                        90
139    D.2       Certificates and authentication                             90
140    D.3       CipherSuites                                                90
141    E.        Backward Compatibility                                      91
142    E.1.      Version 2 client hello                                      92
143    E.2.      Avoiding man-in-the-middle version rollback                 93
144    F.        Security analysis                                           95
145    F.1.      Handshake protocol                                          95
146    F.1.1.    Authentication and key exchange                             95
147    F.1.1.1.  Anonymous key exchange                                      95
148    F.1.1.2.  RSA key exchange and authentication                         96
149    F.1.1.3.  Diffie-Hellman key exchange with authentication             97
150    F.1.2.    Version rollback attacks                                    97
151    F.1.3.    Detecting attacks against the handshake protocol            98
152    F.1.4.    Resuming sessions                                           98
153    F.1.5     Extensions                                                  99
154    F.1.5.1   Security of server_name                                     99
155    F.1.5.2   Security of client_certificate_url                          100
156    F.1.5.4.  Security of trusted_ca_keys                                 101
157    F.1.5.5.  Security of truncated_hmac                                  101
158    F.1.5.6.  Security of status_request                                  102
159    F.2.      Protecting application data                                 102
163 Dierks & Rescorla            Standards Track                     [Page 3]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
166    F.3.      Explicit IVs                                                103
167    F.4       Security of Composite Cipher Modes                          103
168    F.5       Denial of Service                                           104
169    F.6.      Final notes                                                 104
172 1. Introduction
174    The primary goal of the TLS Protocol is to provide privacy and data
175    integrity between two communicating applications. The protocol is
176    composed of two layers: the TLS Record Protocol and the TLS Handshake
177    Protocol. At the lowest level, layered on top of some reliable
178    transport protocol (e.g., TCP[TCP]), is the TLS Record Protocol. The
179    TLS Record Protocol provides connection security that has two basic
180    properties:
182      -  The connection is private. Symmetric cryptography is used for
183        data encryption (e.g., DES [DES], RC4 [SCH], etc.). The keys for
184        this symmetric encryption are generated uniquely for each
185        connection and are based on a secret negotiated by another
186        protocol (such as the TLS Handshake Protocol). The Record
187        Protocol can also be used without encryption.
189      -  The connection is reliable. Message transport includes a message
190        integrity check using a keyed MAC. Secure hash functions (e.g.,
191        SHA, MD5, etc.) are used for MAC computations. The Record
192        Protocol can operate without a MAC, but is generally only used in
193        this mode while another protocol is using the Record Protocol as
194        a transport for negotiating security parameters.
196    The TLS Record Protocol is used for encapsulation of various higher
197    level protocols. One such encapsulated protocol, the TLS Handshake
198    Protocol, allows the server and client to authenticate each other and
199    to negotiate an encryption algorithm and cryptographic keys before
200    the application protocol transmits or receives its first byte of
201    data. The TLS Handshake Protocol provides connection security that
202    has three basic properties:
204      -  The peer's identity can be authenticated using asymmetric, or
205        public key, cryptography (e.g., RSA [RSA], DSS [DSS], etc.). This
206        authentication can be made optional, but is generally required
207        for at least one of the peers.
209      -  The negotiation of a shared secret is secure: the negotiated
210        secret is unavailable to eavesdroppers, and for any authenticated
211        connection the secret cannot be obtained, even by an attacker who
212        can place himself in the middle of the connection.
217 Dierks & Rescorla            Standards Track                     [Page 4]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
220      -  The negotiation is reliable: no attacker can modify the
221        negotiation communication without being detected by the parties
222        to the communication.
224    One advantage of TLS is that it is application protocol independent.
225    Higher level protocols can layer on top of the TLS Protocol
226    transparently. The TLS standard, however, does not specify how
227    protocols add security with TLS; the decisions on how to initiate TLS
228    handshaking and how to interpret the authentication certificates
229    exchanged are left up to the judgment of the designers and
230    implementors of protocols which run on top of TLS.
232 1.1 Differences from TLS 1.1
233    This document is a revision of the TLS 1.1 [TLS1.1] protocol which
234    contains improved flexibility, particularly for negotiation of
235    cryptographic algorithms. The major changes are:
237      - Merged in TLS Extensions and AES Cipher Suites from external
238      documents.
240      - Replacement of MD5/SHA-1 combination in the PRF
242      - Replacement of MD5/SHA-1 combination in the digitally-signed
243      element.
245      - Allow the client to indicate which hash functions it supports.
247      - Allow the server to indicate which hash functions it supports
249      - Addition of support for authenticated encryption with additional
250      data modes.
252 1.1 Requirements Terminology
254    Keywords "MUST", "MUST NOT", "REQUIRED", "SHOULD", "SHOULD NOT" and
255    "MAY" that appear in this document are to be interpreted as described
256    in RFC 2119 [REQ].
258 2. Goals
260    The goals of TLS Protocol, in order of their priority, are:
262     1. Cryptographic security: TLS should be used to establish a secure
263        connection between two parties.
265     2. Interoperability: Independent programmers should be able to
266        develop applications utilizing TLS that will then be able to
267        successfully exchange cryptographic parameters without knowledge
271 Dierks & Rescorla            Standards Track                     [Page 5]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
274        of one another's code.
276     3. Extensibility: TLS seeks to provide a framework into which new
277        public key and bulk encryption methods can be incorporated as
278        necessary. This will also accomplish two sub-goals: to prevent
279        the need to create a new protocol (and risking the introduction
280        of possible new weaknesses) and to avoid the need to implement an
281        entire new security library.
283     4. Relative efficiency: Cryptographic operations tend to be highly
284        CPU intensive, particularly public key operations. For this
285        reason, the TLS protocol has incorporated an optional session
286        caching scheme to reduce the number of connections that need to
287        be established from scratch. Additionally, care has been taken to
288        reduce network activity.
290 3. Goals of this document
292    This document and the TLS protocol itself are based on the SSL 3.0
293    Protocol Specification as published by Netscape. The differences
294    between this protocol and SSL 3.0 are not dramatic, but they are
295    significant enough that the various versions of TLS and SSL 3.0 do
296    not interoperate (although each protocol incorporates a mechanism by
297    which an implementation can back down to prior versions.) This
298    document is intended primarily for readers who will be implementing
299    the protocol and those doing cryptographic analysis of it. The
300    specification has been written with this in mind, and it is intended
301    to reflect the needs of those two groups. For that reason, many of
302    the algorithm-dependent data structures and rules are included in the
303    body of the text (as opposed to in an appendix), providing easier
304    access to them.
306    This document is not intended to supply any details of service
307    definition nor interface definition, although it does cover select
308    areas of policy as they are required for the maintenance of solid
309    security.
311 4. Presentation language
313    This document deals with the formatting of data in an external
314    representation. The following very basic and somewhat casually
315    defined presentation syntax will be used. The syntax draws from
316    several sources in its structure. Although it resembles the
317    programming language "C" in its syntax and XDR [XDR] in both its
318    syntax and intent, it would be risky to draw too many parallels. The
319    purpose of this presentation language is to document TLS only, not to
320    have general application beyond that particular goal.
325 Dierks & Rescorla            Standards Track                     [Page 6]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
328 4.1. Basic block size
330    The representation of all data items is explicitly specified. The
331    basic data block size is one byte (i.e. 8 bits). Multiple byte data
332    items are concatenations of bytes, from left to right, from top to
333    bottom. From the bytestream a multi-byte item (a numeric in the
334    example) is formed (using C notation) by:
336        value = (byte[0] << 8*(n-1)) | (byte[1] << 8*(n-2)) |
337                ... | byte[n-1];
339    This byte ordering for multi-byte values is the commonplace network
340    byte order or big endian format.
342 4.2. Miscellaneous
344    Comments begin with "/*" and end with "*/".
346    Optional components are denoted by enclosing them in "[[ ]]" double
347    brackets.
349    Single byte entities containing uninterpreted data are of type
350    opaque.
352 4.3. Vectors
354    A vector (single dimensioned array) is a stream of homogeneous data
355    elements. The size of the vector may be specified at documentation
356    time or left unspecified until runtime. In either case the length
357    declares the number of bytes, not the number of elements, in the
358    vector. The syntax for specifying a new type T' that is a fixed
359    length vector of type T is
361        T T'[n];
363    Here T' occupies n bytes in the data stream, where n is a multiple of
364    the size of T. The length of the vector is not included in the
365    encoded stream.
367    In the following example, Datum is defined to be three consecutive
368    bytes that the protocol does not interpret, while Data is three
369    consecutive Datum, consuming a total of nine bytes.
371        opaque Datum[3];      /* three uninterpreted bytes */
372        Datum Data[9];        /* 3 consecutive 3 byte vectors */
379 Dierks & Rescorla            Standards Track                     [Page 7]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
382    Variable length vectors are defined by specifying a subrange of legal
383    lengths, inclusively, using the notation <floor..ceiling>.  When
384    encoded, the actual length precedes the vector's contents in the byte
385    stream. The length will be in the form of a number consuming as many
386    bytes as required to hold the vector's specified maximum (ceiling)
387    length. A variable length vector with an actual length field of zero
388    is referred to as an empty vector.
390        T T'<floor..ceiling>;
392    In the following example, mandatory is a vector that must contain
393    between 300 and 400 bytes of type opaque. It can never be empty. The
394    actual length field consumes two bytes, a uint16, sufficient to
395    represent the value 400 (see Section 4.4). On the other hand, longer
396    can represent up to 800 bytes of data, or 400 uint16 elements, and it
397    may be empty. Its encoding will include a two byte actual length
398    field prepended to the vector. The length of an encoded vector must
399    be an even multiple of the length of a single element (for example, a
400    17 byte vector of uint16 would be illegal).
402        opaque mandatory<300..400>;
403              /* length field is 2 bytes, cannot be empty */
404        uint16 longer<0..800>;
405              /* zero to 400 16-bit unsigned integers */
407 4.4. Numbers
409    The basic numeric data type is an unsigned byte (uint8). All larger
410    numeric data types are formed from fixed length series of bytes
411    concatenated as described in Section 4.1 and are also unsigned. The
412    following numeric types are predefined.
414        uint8 uint16[2];
415        uint8 uint24[3];
416        uint8 uint32[4];
417        uint8 uint64[8];
419    All values, here and elsewhere in the specification, are stored in
420    "network" or "big-endian" order; the uint32 represented by the hex
421    bytes 01 02 03 04 is equivalent to the decimal value 16909060.
423 4.5. Enumerateds
425    An additional sparse data type is available called enum. A field of
426    type enum can only assume the values declared in the definition.
427    Each definition is a different type. Only enumerateds of the same
428    type may be assigned or compared. Every element of an enumerated must
433 Dierks & Rescorla            Standards Track                     [Page 8]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
436    be assigned a value, as demonstrated in the following example.  Since
437    the elements of the enumerated are not ordered, they can be assigned
438    any unique value, in any order.
440        enum { e1(v1), e2(v2), ... , en(vn) [[, (n)]] } Te;
442    Enumerateds occupy as much space in the byte stream as would its
443    maximal defined ordinal value. The following definition would cause
444    one byte to be used to carry fields of type Color.
446        enum { red(3), blue(5), white(7) } Color;
448    One may optionally specify a value without its associated tag to
449    force the width definition without defining a superfluous element.
450    In the following example, Taste will consume two bytes in the data
451    stream but can only assume the values 1, 2 or 4.
453        enum { sweet(1), sour(2), bitter(4), (32000) } Taste;
455    The names of the elements of an enumeration are scoped within the
456    defined type. In the first example, a fully qualified reference to
457    the second element of the enumeration would be Color.blue. Such
458    qualification is not required if the target of the assignment is well
459    specified.
461        Color color = Color.blue;     /* overspecified, legal */
462        Color color = blue;           /* correct, type implicit */
464    For enumerateds that are never converted to external representation,
465    the numerical information may be omitted.
467        enum { low, medium, high } Amount;
469 4.6. Constructed types
471    Structure types may be constructed from primitive types for
472    convenience. Each specification declares a new, unique type. The
473    syntax for definition is much like that of C.
475        struct {
476          T1 f1;
477          T2 f2;
478          ...
479          Tn fn;
480        } [[T]];
487 Dierks & Rescorla            Standards Track                     [Page 9]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
490    The fields within a structure may be qualified using the type's name
491    using a syntax much like that available for enumerateds. For example,
492    T.f2 refers to the second field of the previous declaration.
493    Structure definitions may be embedded.
495 4.6.1. Variants
497    Defined structures may have variants based on some knowledge that is
498    available within the environment. The selector must be an enumerated
499    type that defines the possible variants the structure defines. There
500    must be a case arm for every element of the enumeration declared in
501    the select. The body of the variant structure may be given a label
502    for reference. The mechanism by which the variant is selected at
503    runtime is not prescribed by the presentation language.
505        struct {
506            T1 f1;
507            T2 f2;
508            ....
509            Tn fn;
510            select (E) {
511                case e1: Te1;
512                case e2: Te2;
513                ....
514                case en: Ten;
515            } [[fv]];
516        } [[Tv]];
518    For example:
520        enum { apple, orange } VariantTag;
521        struct {
522            uint16 number;
523            opaque string<0..10>; /* variable length */
524        } V1;
525        struct {
526            uint32 number;
527            opaque string[10];    /* fixed length */
528        } V2;
529        struct {
530            select (VariantTag) { /* value of selector is implicit */
531                case apple: V1;   /* VariantBody, tag = apple */
532                case orange: V2;  /* VariantBody, tag = orange */
533            } variant_body;       /* optional label on variant */
534        } VariantRecord;
536    Variant structures may be qualified (narrowed) by specifying a value
537    for the selector prior to the type. For example, a
541 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 10]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
544        orange VariantRecord
546    is a narrowed type of a VariantRecord containing a variant_body of
547    type V2.
549 4.7. Cryptographic attributes
551    The five cryptographic operations digital signing, stream cipher
552    encryption, block cipher encryption, authenticated encryption with
553    additional data (AEAD) encryption and public key encryption are
554    designated digitally-signed, stream-ciphered, block-ciphered, aead-
555    ciphered, and public-key-encrypted, respectively. A field's
556    cryptographic processing is specified by prepending an appropriate
557    key word designation before the field's type specification.
558    Cryptographic keys are implied by the current session state (see
559    Section 6.1).
561    In digital signing, one-way hash functions are used as input for a
562    signing algorithm. A digitally-signed element is encoded as an opaque
563    vector <0..2^16-1>, where the length is specified by the signing
564    algorithm and key.
566    In RSA signing, the output of the chosen hash function is encoded as
567    a PKCS #1 DigestInfo and then signed using block type 01 as described
568    in Section 8.1 as described in [PKCS1A].
570    Note: the standard reference for PKCS#1 is now RFC 3447 [PKCS1B].
571    However, to minimize differences with TLS 1.0 text, we are using the
572    terminology of RFC 2313 [PKCS1A].
574    In DSS, the 20 bytes of the SHA-1 hash are run directly through the
575    Digital Signing Algorithm with no additional hashing. This produces
576    two values, r and s. The DSS signature is an opaque vector, as above,
577    the contents of which are the DER encoding of:
579        Dss-Sig-Value  ::=  SEQUENCE  {
580             r       INTEGER,
581             s       INTEGER
582        }
584    In stream cipher encryption, the plaintext is exclusive-ORed with an
585    identical amount of output generated from a cryptographically-secure
586    keyed pseudorandom number generator.
588    In block cipher encryption, every block of plaintext encrypts to a
589    block of ciphertext. All block cipher encryption is done in CBC
590    (Cipher Block Chaining) mode, and all items which are block-ciphered
591    will be an exact multiple of the cipher block length.
595 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 11]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
598    In AEAD encryption, the plaintext is simultaneously encrypted and
599    integrity protected. The input may be of any length and the output is
600    generally larger than the input in order to accomodate the integrity
601    check value.
603    In public key encryption, a public key algorithm is used to encrypt
604    data in such a way that it can be decrypted only with the matching
605    private key. A public-key-encrypted element is encoded as an opaque
606    vector <0..2^16-1>, where the length is specified by the signing
607    algorithm and key.
609    An RSA encrypted value is encoded with PKCS #1 block type 2 as
610    described in [PKCS1A].
612    In the following example:
614        stream-ciphered struct {
615            uint8 field1;
616            uint8 field2;
617            digitally-signed opaque hash[20];
618        } UserType;
620    The contents of hash are used as input for the signing algorithm,
621    then the entire structure is encrypted with a stream cipher. The
622    length of this structure, in bytes would be equal to 2 bytes for
623    field1 and field2, plus two bytes for the length of the signature,
624    plus the length of the output of the signing algorithm. This is known
625    due to the fact that the algorithm and key used for the signing are
626    known prior to encoding or decoding this structure.
628 4.8. Constants
630    Typed constants can be defined for purposes of specification by
631    declaring a symbol of the desired type and assigning values to it.
632    Under-specified types (opaque, variable length vectors, and
633    structures that contain opaque) cannot be assigned values. No fields
634    of a multi-element structure or vector may be elided.
636    For example,
638        struct {
639            uint8 f1;
640            uint8 f2;
641        } Example1;
643        Example1 ex1 = {1, 4};  /* assigns f1 = 1, f2 = 4 */
645 5. HMAC and the pseudorandom function
649 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 12]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
652    A number of operations in the TLS record and handshake layer required
653    a keyed MAC; this is a secure digest of some data protected by a
654    secret. Forging the MAC is infeasible without knowledge of the MAC
655    secret. The construction we use for this operation is known as HMAC,
656    described in [HMAC].
658    In addition, a construction is required to do expansion of secrets
659    into blocks of data for the purposes of key generation or validation.
660    This pseudo-random function (PRF) takes as input a secret, a seed,
661    and an identifying label and produces an output of arbitrary length.
663    First, we define a data expansion function, P_hash(secret, data)
664    which uses a single hash function to expand a secret and seed into an
665    arbitrary quantity of output:
667        P_hash(secret, seed) = HMAC_hash(secret, A(1) + seed) +
668                               HMAC_hash(secret, A(2) + seed) +
669                               HMAC_hash(secret, A(3) + seed) + ...
671    Where + indicates concatenation.
673    A() is defined as:
674        A(0) = seed
675        A(i) = HMAC_hash(secret, A(i-1))
677    P_hash can be iterated as many times as is necessary to produce the
678    required quantity of data. For example, if P_SHA-1 was being used to
679    create 64 bytes of data, it would have to be iterated 4 times
680    (through A(4)), creating 80 bytes of output data; the last 16 bytes
681    of the final iteration would then be discarded, leaving 64 bytes of
682    output data.
684    TLS's PRF is created by applying P_hash to the secret S as:
686       PRF(secret, label, seed) = P_<hash>(secret, label + seed)
688    Unless the cipher suite definition specifies otherwise, the hash
689    function used in P MUST be the same hash function selected for the
690    HMAC in the cipher suite. For existing cipher suites (which use MD5
691    or SHA-1), the hash MUST be SHA-1. New ciphers which do not use HMAC
692    MUST explicitly specify a PRF.
694    The label is an ASCII string. It should be included in the exact form
695    it is given without a length byte or trailing null character.  For
696    example, the label "slithy toves" would be processed by hashing the
697    following bytes:
699        73 6C 69 74 68 79 20 74 6F 76 65 73
703 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 13]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
706 6. The TLS Record Protocol
708    The TLS Record Protocol is a layered protocol. At each layer,
709    messages may include fields for length, description, and content.
710    The Record Protocol takes messages to be transmitted, fragments the
711    data into manageable blocks, optionally compresses the data, applies
712    a MAC, encrypts, and transmits the result. Received data is
713    decrypted, verified, decompressed, and reassembled, then delivered to
714    higher level clients.
716    Four record protocol clients are described in this document: the
717    handshake protocol, the alert protocol, the change cipher spec
718    protocol, and the application data protocol. In order to allow
719    extension of the TLS protocol, additional record types can be
720    supported by the record protocol. Any new record types SHOULD
721    allocate type values immediately beyond the ContentType values for
722    the four record types described here (see Appendix A.1). All such
723    values must be defined by RFC 2434 Standards Action.  See section 11
724    for IANA Considerations for ContentType values.
726    If a TLS implementation receives a record type it does not
727    understand, it SHOULD just ignore it. Any protocol designed for use
728    over TLS MUST be carefully designed to deal with all possible attacks
729    against it.  Note that because the type and length of a record are
730    not protected by encryption, care SHOULD be taken to minimize the
731    value of traffic analysis of these values.
733 6.1. Connection states
735    A TLS connection state is the operating environment of the TLS Record
736    Protocol. It specifies a compression algorithm, encryption algorithm,
737    and MAC algorithm. In addition, the parameters for these algorithms
738    are known: the MAC secret and the bulk encryption keys for the
739    connection in both the read and the write directions. Logically,
740    there are always four connection states outstanding: the current read
741    and write states, and the pending read and write states. All records
742    are processed under the current read and write states. The security
743    parameters for the pending states can be set by the TLS Handshake
744    Protocol, and the Change Cipher Spec can selectively make either of
745    the pending states current, in which case the appropriate current
746    state is disposed of and replaced with the pending state; the pending
747    state is then reinitialized to an empty state. It is illegal to make
748    a state which has not been initialized with security parameters a
749    current state. The initial current state always specifies that no
750    encryption, compression, or MAC will be used.
752    The security parameters for a TLS Connection read and write state are
753    set by providing the following values:
757 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 14]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
760    connection end
761        Whether this entity is considered the "client" or the "server" in
762        this connection.
764    bulk encryption algorithm
765        An algorithm to be used for bulk encryption. This specification
766        includes the key size of this algorithm, how much of that key is
767        secret, whether it is a block, stream, or AEAD cipher, the block
768        size of the cipher (if appropriate).
770    MAC algorithm
771        An algorithm to be used for message authentication. This
772        specification includes the size of the hash which is returned by
773        the MAC algorithm.
775    compression algorithm
776        An algorithm to be used for data compression. This specification
777        must include all information the algorithm requires to do
778        compression.
780    master secret
781        A 48 byte secret shared between the two peers in the connection.
783    client random
784        A 32 byte value provided by the client.
786    server random
787        A 32 byte value provided by the server.
789    These parameters are defined in the presentation language as:
791        enum { server, client } ConnectionEnd;
793        enum { null, rc4, rc2, des, 3des, des40, idea, aes } BulkCipherAlgorithm;
795        enum { stream, block, aead } CipherType;
797        enum { null, md5, sha, sha256, sha384, sha512} MACAlgorithm;
799        /* The use of "sha" above is historical and denotes SHA-1 */
801        enum { null(0), (255) } CompressionMethod;
803        /* The algorithms specified in CompressionMethod,
804           BulkCipherAlgorithm, and MACAlgorithm may be added to. */
806        struct {
807            ConnectionEnd          entity;
811 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 15]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
814            BulkCipherAlgorithm    bulk_cipher_algorithm;
815            CipherType             cipher_type;
816            uint8                  key_size;
817            uint8                  key_material_length;
818            MACAlgorithm           mac_algorithm;
819            uint8                  hash_size;
820            CompressionMethod      compression_algorithm;
821            opaque                 master_secret[48];
822            opaque                 client_random[32];
823            opaque                 server_random[32];
824        } SecurityParameters;
826    The record layer will use the security parameters to generate the
827    following four items:
829        client write MAC secret
830        server write MAC secret
831        client write key
832        server write key
834    The client write parameters are used by the server when receiving and
835    processing records and vice-versa. The algorithm used for generating
836    these items from the security parameters is described in section 6.3.
838    Once the security parameters have been set and the keys have been
839    generated, the connection states can be instantiated by making them
840    the current states. These current states MUST be updated for each
841    record processed. Each connection state includes the following
842    elements:
844    compression state
845        The current state of the compression algorithm.
847    cipher state
848        The current state of the encryption algorithm. This will consist
849        of the scheduled key for that connection. For stream ciphers,
850        this will also contain whatever the necessary state information
851        is to allow the stream to continue to encrypt or decrypt data.
853    MAC secret
854        The MAC secret for this connection as generated above.
856    sequence number
857        Each connection state contains a sequence number, which is
858        maintained separately for read and write states. The sequence
859        number MUST be set to zero whenever a connection state is made
860        the active state. Sequence numbers are of type uint64 and may not
861        exceed 2^64-1. Sequence numbers do not wrap. If a TLS
865 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 16]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
868        implementation would need to wrap a sequence number it must
869        renegotiate instead. A sequence number is incremented after each
870        record: specifically, the first record which is transmitted under
871        a particular connection state MUST use sequence number 0.
873 6.2. Record layer
875    The TLS Record Layer receives uninterpreted data from higher layers
876    in non-empty blocks of arbitrary size.
878 6.2.1. Fragmentation
880    The record layer fragments information blocks into TLSPlaintext
881    records carrying data in chunks of 2^14 bytes or less. Client message
882    boundaries are not preserved in the record layer (i.e., multiple
883    client messages of the same ContentType MAY be coalesced into a
884    single TLSPlaintext record, or a single message MAY be fragmented
885    across several records).
888        struct {
889            uint8 major, minor;
890        } ProtocolVersion;
892        enum {
893            change_cipher_spec(20), alert(21), handshake(22),
894            application_data(23), (255)
895        } ContentType;
897        struct {
898            ContentType type;
899            ProtocolVersion version;
900            uint16 length;
901            opaque fragment[TLSPlaintext.length];
902        } TLSPlaintext;
904    type
905        The higher level protocol used to process the enclosed fragment.
907    version
908        The version of the protocol being employed. This document
909        describes TLS Version 1.2, which uses the version { 3, 3 }. The
910        version value 3.3 is historical, deriving from the use of 3.1 for
911        TLS 1.0. (See Appendix A.1).
913    length
914        The length (in bytes) of the following TLSPlaintext.fragment.
915        The length should not exceed 2^14.
919 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 17]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
922    fragment
923        The application data. This data is transparent and treated as an
924        independent block to be dealt with by the higher level protocol
925        specified by the type field.
927  Note: Data of different TLS Record layer content types MAY be
928        interleaved.  Application data is generally of lower precedence
929        for transmission than other content types.  However, records MUST
930        be delivered to the network in the same order as they are
931        protected by the record layer.  Recipients MUST receive and
932        process interleaved application layer traffic during handshakes
933        subsequent to the first one on a connection.
936 6.2.2. Record compression and decompression
938    All records are compressed using the compression algorithm defined in
939    the current session state. There is always an active compression
940    algorithm; however, initially it is defined as
941    CompressionMethod.null. The compression algorithm translates a
942    TLSPlaintext structure into a TLSCompressed structure. Compression
943    functions are initialized with default state information whenever a
944    connection state is made active.
946    Compression must be lossless and may not increase the content length
947    by more than 1024 bytes. If the decompression function encounters a
948    TLSCompressed.fragment that would decompress to a length in excess of
949    2^14 bytes, it should report a fatal decompression failure error.
951        struct {
952            ContentType type;       /* same as TLSPlaintext.type */
953            ProtocolVersion version;/* same as TLSPlaintext.version */
954            uint16 length;
955            opaque fragment[TLSCompressed.length];
956        } TLSCompressed;
958    length
959        The length (in bytes) of the following TLSCompressed.fragment.
960        The length should not exceed 2^14 + 1024.
962    fragment
963        The compressed form of TLSPlaintext.fragment.
965  Note: A CompressionMethod.null operation is an identity operation; no
966        fields are altered.
968    Implementation note:
969        Decompression functions are responsible for ensuring that
973 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 18]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
976        messages cannot cause internal buffer overflows.
978 6.2.3. Record payload protection
980    The encryption and MAC functions translate a TLSCompressed structure
981    into a TLSCiphertext. The decryption functions reverse the process.
982    The MAC of the record also includes a sequence number so that
983    missing, extra or repeated messages are detectable.
985        struct {
986            ContentType type;
987            ProtocolVersion version;
988            uint16 length;
989            select (CipherSpec.cipher_type) {
990                case stream: GenericStreamCipher;
991                case block: GenericBlockCipher;
992                case aead: GenericAEADCipher;
993            } fragment;
994        } TLSCiphertext;
996    type
997        The type field is identical to TLSCompressed.type.
999    version
1000        The version field is identical to TLSCompressed.version.
1002    length
1003        The length (in bytes) of the following TLSCiphertext.fragment.
1004        The length may not exceed 2^14 + 2048.
1006    fragment
1007        The encrypted form of TLSCompressed.fragment, with the MAC.
1009 6.2.3.1. Null or standard stream cipher
1011    Stream ciphers (including BulkCipherAlgorithm.null - see Appendix
1012    A.6) convert TLSCompressed.fragment structures to and from stream
1013    TLSCiphertext.fragment structures.
1015        stream-ciphered struct {
1016            opaque content[TLSCompressed.length];
1017            opaque MAC[CipherSpec.hash_size];
1018        } GenericStreamCipher;
1020    The MAC is generated as:
1022        HMAC_hash(MAC_write_secret, seq_num + TLSCompressed.type +
1023                      TLSCompressed.version + TLSCompressed.length +
1027 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 19]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1030                      TLSCompressed.fragment));
1032    where "+" denotes concatenation.
1034    seq_num
1035        The sequence number for this record.
1037    hash
1038        The hashing algorithm specified by
1039        SecurityParameters.mac_algorithm.
1041    Note that the MAC is computed before encryption. The stream cipher
1042    encrypts the entire block, including the MAC. For stream ciphers that
1043    do not use a synchronization vector (such as RC4), the stream cipher
1044    state from the end of one record is simply used on the subsequent
1045    packet. If the CipherSuite is TLS_NULL_WITH_NULL_NULL, encryption
1046    consists of the identity operation (i.e., the data is not encrypted
1047    and the MAC size is zero implying that no MAC is used).
1048    TLSCiphertext.length is TLSCompressed.length plus
1049    CipherSpec.hash_size.
1051 6.2.3.2. CBC block cipher
1053    For block ciphers (such as RC2, DES, or AES), the encryption and MAC
1054    functions convert TLSCompressed.fragment structures to and from block
1055    TLSCiphertext.fragment structures.
1057        block-ciphered struct {
1058            opaque IV[CipherSpec.block_length];
1059            opaque content[TLSCompressed.length];
1060            opaque MAC[CipherSpec.hash_size];
1061            uint8 padding[GenericBlockCipher.padding_length];
1062            uint8 padding_length;
1063        } GenericBlockCipher;
1065    The MAC is generated as described in Section 6.2.3.1.
1067    IV
1068        TLS 1.2 uses an explicit IV in order to prevent the attacks described
1069        by [CBCATT].  We recommend the following equivalently strong
1070        procedures.  For clarity we use the following notation.
1072        IV -- the transmitted value of the IV field in the
1073            GenericBlockCipher structure.
1074        CBC residue -- the last ciphertext block of the previous record
1075        mask -- the actual value which the cipher XORs with the
1076            plaintext prior to encryption of the first cipher block
1077            of the record.
1081 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 20]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1084        In versions of TLS prior to 1.1, there was no IV field and the CBC residue
1085        and mask were one and the same. See Sections 6.1, 6.2.3.2 and 6.3,
1086        of [TLS1.0] for details of TLS 1.0 IV handling.
1088        One of the following two algorithms SHOULD be used to generate the
1089        per-record IV:
1091        (1) Generate a cryptographically strong random string R of
1092            length CipherSpec.block_length. Place R
1093            in the IV field. Set the mask to R. Thus, the first
1094            cipher block will be encrypted as E(R XOR Data).
1096        (2) Generate a cryptographically strong random number R of
1097            length CipherSpec.block_length and prepend it to the plaintext
1098            prior to encryption. In
1099            this case either:
1101            (a)   The cipher may use a fixed mask such as zero.
1102            (b) The CBC residue from the previous record may be used
1103                as the mask. This preserves maximum code compatibility
1104             with TLS 1.0 and SSL 3. It also has the advantage that
1105             it does not require the ability to quickly reset the IV,
1106             which is known to be a   problem on some systems.
1108             In either 2(a) or 2(b) the data (R || data) is fed into the
1109             encryption process. The first cipher block (containing
1110             E(mask XOR R) is placed in the IV field. The first
1111             block of content contains E(IV XOR data)
1113        The following alternative procedure MAY be used: However, it has
1114        not been demonstrated to be equivalently cryptographically strong
1115        to the above procedures. The sender prepends a fixed block F to
1116        the plaintext (or alternatively a block generated with a weak
1117        PRNG). He then encrypts as in (2) above, using the CBC residue
1118        from the previous block as the mask for the prepended block. Note
1119        that in this case the mask for the first record transmitted by
1120        the application (the Finished) MUST be generated using a
1121        cryptographically strong PRNG.
1123        The decryption operation for all three alternatives is the same.
1124        The receiver decrypts the entire GenericBlockCipher structure and
1125        then discards the first cipher block, corresponding to the IV
1126        component.
1128    padding
1129        Padding that is added to force the length of the plaintext to be
1130        an integral multiple of the block cipher's block length. The
1131        padding MAY be any length up to 255 bytes long, as long as it
1135 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 21]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1138        results in the TLSCiphertext.length being an integral multiple of
1139        the block length. Lengths longer than necessary might be
1140        desirable to frustrate attacks on a protocol based on analysis of
1141        the lengths of exchanged messages. Each uint8 in the padding data
1142        vector MUST be filled with the padding length value. The receiver
1143        MUST check this padding and SHOULD use the bad_record_mac alert
1144        to indicate padding errors.
1146    padding_length
1147        The padding length MUST be such that the total size of the
1148        GenericBlockCipher structure is a multiple of the cipher's block
1149        length. Legal values range from zero to 255, inclusive. This
1150        length specifies the length of the padding field exclusive of the
1151        padding_length field itself.
1153    The encrypted data length (TLSCiphertext.length) is one more than the
1154    sum of TLSCompressed.length, CipherSpec.hash_size, and
1155    padding_length.
1157  Example: If the block length is 8 bytes, the content length
1158           (TLSCompressed.length) is 61 bytes, and the MAC length is 20
1159           bytes, the length before padding is 82 bytes (this does not
1160           include the IV, which may or may not be encrypted, as
1161           discussed above). Thus, the padding length modulo 8 must be
1162           equal to 6 in order to make the total length an even multiple
1163           of 8 bytes (the block length). The padding length can be 6,
1164           14, 22, and so on, through 254. If the padding length were the
1165           minimum necessary, 6, the padding would be 6 bytes, each
1166           containing the value 6.  Thus, the last 8 octets of the
1167           GenericBlockCipher before block encryption would be xx 06 06
1168           06 06 06 06 06, where xx is the last octet of the MAC.
1170  Note: With block ciphers in CBC mode (Cipher Block Chaining),
1171        it is critical that the entire plaintext of the record be known
1172        before any ciphertext is transmitted. Otherwise it is possible
1173        for the attacker to mount the attack described in [CBCATT].
1175  Implementation Note: Canvel et. al. [CBCTIME] have demonstrated a
1176        timing attack on CBC padding based on the time required to
1177        compute the MAC. In order to defend against this attack,
1178        implementations MUST ensure that record processing time is
1179        essentially the same whether or not the padding is correct.  In
1180        general, the best way to to do this is to compute the MAC even if
1181        the padding is incorrect, and only then reject the packet. For
1182        instance, if the pad appears to be incorrect the implementation
1183        might assume a zero-length pad and then compute the MAC. This
1184        leaves a small timing channel, since MAC performance depends to
1185        some extent on the size of the data fragment, but it is not
1189 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 22]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1192        believed to be large enough to be exploitable due to the large
1193        block size of existing MACs and the small size of the timing
1194        signal.
1196 6.2.3.3. AEAD ciphers
1198    For AEAD [AEAD] ciphers (such as [CCM] or [GCM]) the AEAD function
1199    converts TLSCompressed.fragment structures to and from AEAD
1200    TLSCiphertext.fragment structures.
1202        aead-ciphered struct {
1203            opaque IV[CipherSpec.iv_length];
1204            opaque aead_output[AEADEncrypted.length];
1205        } GenericAEADCipher;
1207    AEAD ciphers take as input a single key, optional IV (depending on
1208    the cipher), plaintext, and "additional data" to be included in the
1209    authentication check. I.e.,
1211       AEADEncrypted = AEAD-Encrypt(key, IV, plaintext,
1212                       additional_data)
1214    The key is either the client_write_key or the server_write_key.  When
1215    AEAD algorithms are used the MAC keys are of zero length and are not
1216    used. The length of the IV depends on the cipher suite.  If it is
1217    required it MUST be generated using a cryptographically strong random
1218    number generator. Note that the IV may be zero length.  The plaintext
1219    is the TLSCompressed.fragment. The additional_data is defined as
1220    follows:
1222       additional_data = seq_num + TLSCompressed.type +
1223                         TLSCompressed.version + TLSCompressed.length;
1225    Where "+" denotes concatenation.
1227    AEADEncrypted.length will generally be larger than
1228    TLSCompressed.length, but by an amount that varies with the cipher
1229    and the required padding (if any). AEAD algorithms MUST NOT produce
1230    an expansion of greater than 1024 bytes.
1232    In order to decrypt and verify, the cipher takes as input the key,
1233    IV, the "additional_data", and the AEADEncrypted value. The output is
1234    either the plaintext or an error indicating that the decryption
1235    failed. There is no separate integrity check.  I.e.,
1237    TLSCompressed.fragment = AEAD-Decrypt(write_key, IV, AEADEncrypted,
1238                    TLSCiphertext.type + TLSCiphertext.version +
1239                    TLSCiphertext.length);
1243 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 23]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1246    If the decryption fails, a fatal bad_record_mac alert MUST be
1247    generated.
1249 6.3. Key calculation
1251    The Record Protocol requires an algorithm to generate keys, and MAC
1252    secrets from the security parameters provided by the handshake
1253    protocol.
1255    The master secret is hashed into a sequence of secure bytes, which
1256    are assigned to the MAC secrets and keys required by the current
1257    connection state (see Appendix A.6). CipherSpecs require a client
1258    write MAC secret, a server write MAC secret, a client write key, and
1259    a server write key, which are generated from the master secret in
1260    that order. Unused values are empty.
1262    When generating keys and MAC secrets, the master secret is used as an
1263    entropy source.
1265    To generate the key material, compute
1267        key_block = PRF(SecurityParameters.master_secret,
1268                           "key expansion",
1269                           SecurityParameters.server_random +
1270                           SecurityParameters.client_random);
1272    until enough output has been generated. Then the key_block is
1273    partitioned as follows:
1275        client_write_MAC_secret[SecurityParameters.hash_size]
1276        server_write_MAC_secret[SecurityParameters.hash_size]
1277        client_write_key[SecurityParameters.key_material_length]
1278        server_write_key[SecurityParameters.key_material_length]
1281    Implementation note:
1282        The currently defined which requires the most material is
1283        AES_256_CBC_SHA, defined in [TLSAES]. It requires 2 x 32 byte
1284        keys and 2 x 20 byte MAC secrets, for a total 104 bytes of key
1285        material.
1287 7. The TLS Handshaking Protocols
1289        TLS has three subprotocols which are used to allow peers to agree
1290        upon security parameters for the record layer, authenticate
1291        themselves, instantiate negotiated security parameters, and
1292        report error conditions to each other.
1297 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 24]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1300        The Handshake Protocol is responsible for negotiating a session,
1301        which consists of the following items:
1303        session identifier
1304          An arbitrary byte sequence chosen by the server to identify an
1305          active or resumable session state.
1307        peer certificate
1308          X509v3 [X509] certificate of the peer. This element of the
1309          state may be null.
1311        compression method
1312          The algorithm used to compress data prior to encryption.
1314        cipher spec
1315          Specifies the bulk data encryption algorithm (such as null,
1316          DES, etc.) and a MAC algorithm (such as MD5 or SHA). It also
1317          defines cryptographic attributes such as the hash_size. (See
1318          Appendix A.6 for formal definition)
1320        master secret
1321          48-byte secret shared between the client and server.
1323        is resumable
1324          A flag indicating whether the session can be used to initiate
1325          new connections.
1327    These items are then used to create security parameters for use by
1328    the Record Layer when protecting application data. Many connections
1329    can be instantiated using the same session through the resumption
1330    feature of the TLS Handshake Protocol.
1332 7.1. Change cipher spec protocol
1334    The change cipher spec protocol exists to signal transitions in
1335    ciphering strategies. The protocol consists of a single message,
1336    which is encrypted and compressed under the current (not the pending)
1337    connection state. The message consists of a single byte of value 1.
1339        struct {
1340            enum { change_cipher_spec(1), (255) } type;
1341        } ChangeCipherSpec;
1343    The change cipher spec message is sent by both the client and server
1344    to notify the receiving party that subsequent records will be
1345    protected under the newly negotiated CipherSpec and keys. Reception
1346    of this message causes the receiver to instruct the Record Layer to
1347    immediately copy the read pending state into the read current state.
1351 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 25]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1354    Immediately after sending this message, the sender MUST instruct the
1355    record layer to make the write pending state the write active state.
1356    (See section 6.1.) The change cipher spec message is sent during the
1357    handshake after the security parameters have been agreed upon, but
1358    before the verifying finished message is sent (see section 7.4.11
1360  Note: if a rehandshake occurs while data is flowing on a connection,
1361    the communicating parties may continue to send data using the old
1362    CipherSpec. However, once the ChangeCipherSpec has been sent, the new
1363    CipherSpec MUST be used. The first side to send the ChangeCipherSpec
1364    does not know that the other side has finished computing the new
1365    keying material (e.g. if it has to perform a time consuming public
1366    key operation). Thus, a small window of time during which the
1367    recipient must buffer the data MAY exist. In practice, with modern
1368    machines this interval is likely to be fairly short.
1370 7.2. Alert protocol
1372    One of the content types supported by the TLS Record layer is the
1373    alert type. Alert messages convey the severity of the message and a
1374    description of the alert. Alert messages with a level of fatal result
1375    in the immediate termination of the connection. In this case, other
1376    connections corresponding to the session may continue, but the
1377    session identifier MUST be invalidated, preventing the failed session
1378    from being used to establish new connections. Like other messages,
1379    alert messages are encrypted and compressed, as specified by the
1380    current connection state.
1382        enum { warning(1), fatal(2), (255) } AlertLevel;
1384        enum {
1385            close_notify(0),
1386            unexpected_message(10),
1387            bad_record_mac(20),
1388            decryption_failed(21),
1389            record_overflow(22),
1390            decompression_failure(30),
1391            handshake_failure(40),
1392            no_certificate_RESERVED (41),
1393            bad_certificate(42),
1394            unsupported_certificate(43),
1395            certificate_revoked(44),
1396            certificate_expired(45),
1397            certificate_unknown(46),
1398            illegal_parameter(47),
1399            unknown_ca(48),
1400            access_denied(49),
1401            decode_error(50),
1405 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 26]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1408            decrypt_error(51),
1409            export_restriction_RESERVED(60),
1410            protocol_version(70),
1411            insufficient_security(71),
1412            internal_error(80),
1413            user_canceled(90),
1414            no_renegotiation(100),
1415            unsupported_extension(110),           /* new */
1416            certificate_unobtainable(111),        /* new */
1417            unrecognized_name(112),               /* new */
1418            bad_certificate_status_response(113), /* new */
1419            bad_certificate_hash_value(114),      /* new */
1420            (255)
1421        } AlertDescription;
1423        struct {
1424            AlertLevel level;
1425            AlertDescription description;
1426        } Alert;
1428 7.2.1. Closure alerts
1430    The client and the server must share knowledge that the connection is
1431    ending in order to avoid a truncation attack. Either party may
1432    initiate the exchange of closing messages.
1434    close_notify
1435        This message notifies the recipient that the sender will not send
1436        any more messages on this connection. Note that as of TLS 1.1,
1437        failure to properly close a connection no longer requires that a
1438        session not be resumed. This is a change from TLS 1.0 to conform
1439        with widespread implementation practice.
1441    Either party may initiate a close by sending a close_notify alert.
1442    Any data received after a closure alert is ignored.
1444    Unless some other fatal alert has been transmitted, each party is
1445    required to send a close_notify alert before closing the write side
1446    of the connection. The other party MUST respond with a close_notify
1447    alert of its own and close down the connection immediately,
1448    discarding any pending writes. It is not required for the initiator
1449    of the close to wait for the responding close_notify alert before
1450    closing the read side of the connection.
1452    If the application protocol using TLS provides that any data may be
1453    carried over the underlying transport after the TLS connection is
1454    closed, the TLS implementation must receive the responding
1455    close_notify alert before indicating to the application layer that
1459 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 27]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1462    the TLS connection has ended. If the application protocol will not
1463    transfer any additional data, but will only close the underlying
1464    transport connection, then the implementation MAY choose to close the
1465    transport without waiting for the responding close_notify. No part of
1466    this standard should be taken to dictate the manner in which a usage
1467    profile for TLS manages its data transport, including when
1468    connections are opened or closed.
1470    Note: It is assumed that closing a connection reliably delivers
1471        pending data before destroying the transport.
1473 7.2.2. Error alerts
1475    Error handling in the TLS Handshake protocol is very simple. When an
1476    error is detected, the detecting party sends a message to the other
1477    party. Upon transmission or receipt of an fatal alert message, both
1478    parties immediately close the connection. Servers and clients MUST
1479    forget any session-identifiers, keys, and secrets associated with a
1480    failed connection. Thus, any connection terminated with a fatal alert
1481    MUST NOT be resumed. The following error alerts are defined:
1483    unexpected_message
1484        An inappropriate message was received. This alert is always fatal
1485        and should never be observed in communication between proper
1486        implementations.
1488    bad_record_mac
1489        This alert is returned if a record is received with an incorrect
1490        MAC. This alert also MUST be returned if an alert is sent because
1491        a TLSCiphertext decrypted in an invalid way: either it wasn't an
1492        even multiple of the block length, or its padding values, when
1493        checked, weren't correct. This message is always fatal.
1495    decryption_failed
1496        This alert MAY be returned if a TLSCiphertext decrypted in an
1497        invalid way: either it wasn't an even multiple of the block
1498        length, or its padding values, when checked, weren't correct.
1499        This message is always fatal.
1501        Note: Differentiating between bad_record_mac and
1502        decryption_failed alerts may permit certain attacks against CBC
1503        mode as used in TLS [CBCATT]. It is preferable to uniformly use
1504        the bad_record_mac alert to hide the specific type of the error.
1507    record_overflow
1508        A TLSCiphertext record was received which had a length more than
1509        2^14+2048 bytes, or a record decrypted to a TLSCompressed record
1513 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 28]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1516        with more than 2^14+1024 bytes. This message is always fatal.
1518    decompression_failure
1519        The decompression function received improper input (e.g. data
1520        that would expand to excessive length). This message is always
1521        fatal.
1523    handshake_failure
1524        Reception of a handshake_failure alert message indicates that the
1525        sender was unable to negotiate an acceptable set of security
1526        parameters given the options available. This is a fatal error.
1528    no_certificate_RESERVED
1529        This alert was used in SSLv3 but not in TLS. It should not be
1530        sent by compliant implementations.
1532    bad_certificate
1533        A certificate was corrupt, contained signatures that did not
1534        verify correctly, etc.
1536    unsupported_certificate
1537        A certificate was of an unsupported type.
1539    certificate_revoked
1540        A certificate was revoked by its signer.
1542    certificate_expired
1543        A certificate has expired or is not currently valid.
1545    certificate_unknown
1546        Some other (unspecified) issue arose in processing the
1547        certificate, rendering it unacceptable.
1549    illegal_parameter
1550        A field in the handshake was out of range or inconsistent with
1551        other fields. This is always fatal.
1553    unknown_ca
1554        A valid certificate chain or partial chain was received, but the
1555        certificate was not accepted because the CA certificate could not
1556        be located or couldn't be matched with a known, trusted CA.  This
1557        message is always fatal.
1559    access_denied
1560        A valid certificate was received, but when access control was
1561        applied, the sender decided not to proceed with negotiation.
1562        This message is always fatal.
1567 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 29]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1570    decode_error
1571        A message could not be decoded because some field was out of the
1572        specified range or the length of the message was incorrect. This
1573        message is always fatal.
1575    decrypt_error
1576        A handshake cryptographic operation failed, including being
1577        unable to correctly verify a signature, decrypt a key exchange,
1578        or validate a finished message.
1580    export_restriction_RESERVED
1581        This alert was used in TLS 1.0 but not TLS 1.1.
1583    protocol_version
1584        The protocol version the client has attempted to negotiate is
1585        recognized, but not supported. (For example, old protocol
1586        versions might be avoided for security reasons). This message is
1587        always fatal.
1589    insufficient_security
1590        Returned instead of handshake_failure when a negotiation has
1591        failed specifically because the server requires ciphers more
1592        secure than those supported by the client. This message is always
1593        fatal.
1595    internal_error
1596        An internal error unrelated to the peer or the correctness of the
1597        protocol makes it impossible to continue (such as a memory
1598        allocation failure). This message is always fatal.
1600    user_canceled
1601        This handshake is being canceled for some reason unrelated to a
1602        protocol failure. If the user cancels an operation after the
1603        handshake is complete, just closing the connection by sending a
1604        close_notify is more appropriate. This alert should be followed
1605        by a close_notify. This message is generally a warning.
1607    no_renegotiation
1608        Sent by the client in response to a hello request or by the
1609        server in response to a client hello after initial handshaking.
1610        Either of these would normally lead to renegotiation; when that
1611        is not appropriate, the recipient should respond with this alert;
1612        at that point, the original requester can decide whether to
1613        proceed with the connection. One case where this would be
1614        appropriate would be where a server has spawned a process to
1615        satisfy a request; the process might receive security parameters
1616        (key length, authentication, etc.) at startup and it might be
1617        difficult to communicate changes to these parameters after that
1621 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 30]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1624        point. This message is always a warning.
1626        The following error alerts apply only to the extensions described
1627        in Section XXX. To avoid "breaking" existing clients and servers,
1628        these alerts MUST NOT be sent unless the sending party has
1629        received an extended hello message from the party they are
1630        communicating with.
1632    unsupported_extension
1633        sent by clients that receive an extended server hello containing
1634        an extension that they did not put in the corresponding client
1635        hello (see Section 2.3).  This message is always fatal.
1637    unrecognized_name
1638        sent by servers that receive a server_name extension request, but
1639        do not recognize the server name.  This message MAY be fatal.
1641    certificate_unobtainable
1642        sent by servers who are unable to retrieve a certificate chain
1643        from the URL supplied by the client (see Section 3.3).  This
1644        message MAY be fatal - for example if client authentication is
1645        required by the server for the handshake to continue and the
1646        server is unable to retrieve the certificate chain, it may send a
1647        fatal alert.
1649    bad_certificate_status_response
1650        sent by clients that receive an invalid certificate status
1651        response (see Section 3.6).  This message is always fatal.
1653    bad_certificate_hash_value
1654        sent by servers when a certificate hash does not match a client
1655        provided certificate_hash.  This message is always fatal.
1657    For all errors where an alert level is not explicitly specified, the
1658    sending party MAY determine at its discretion whether this is a fatal
1659    error or not; if an alert with a level of warning is received, the
1660    receiving party MAY decide at its discretion whether to treat this as
1661    a fatal error or not. However, all messages which are transmitted
1662    with a level of fatal MUST be treated as fatal messages.
1664    New alerts values MUST be defined by RFC 2434 Standards Action. See
1665    Section 11 for IANA Considerations for alert values.
1667 7.3. Handshake Protocol overview
1669    The cryptographic parameters of the session state are produced by the
1670    TLS Handshake Protocol, which operates on top of the TLS Record
1671    Layer. When a TLS client and server first start communicating, they
1675 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 31]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1678    agree on a protocol version, select cryptographic algorithms,
1679    optionally authenticate each other, and use public-key encryption
1680    techniques to generate shared secrets.
1682    The TLS Handshake Protocol involves the following steps:
1684      -  Exchange hello messages to agree on algorithms, exchange random
1685        values, and check for session resumption.
1687      -  Exchange the necessary cryptographic parameters to allow the
1688        client and server to agree on a premaster secret.
1690      -  Exchange certificates and cryptographic information to allow the
1691        client and server to authenticate themselves.
1693      -  Generate a master secret from the premaster secret and exchanged
1694        random values.
1696      -  Provide security parameters to the record layer.
1698      -  Allow the client and server to verify that their peer has
1699        calculated the same security parameters and that the handshake
1700        occurred without tampering by an attacker.
1702    Note that higher layers should not be overly reliant on TLS always
1703    negotiating the strongest possible connection between two peers:
1704    there are a number of ways a man in the middle attacker can attempt
1705    to make two entities drop down to the least secure method they
1706    support. The protocol has been designed to minimize this risk, but
1707    there are still attacks available: for example, an attacker could
1708    block access to the port a secure service runs on, or attempt to get
1709    the peers to negotiate an unauthenticated connection. The fundamental
1710    rule is that higher levels must be cognizant of what their security
1711    requirements are and never transmit information over a channel less
1712    secure than what they require. The TLS protocol is secure, in that
1713    any cipher suite offers its promised level of security: if you
1714    negotiate 3DES with a 1024 bit RSA key exchange with a host whose
1715    certificate you have verified, you can expect to be that secure.
1729 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 32]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1732    However, you SHOULD never send data over a link encrypted with 40 bit
1733    security unless you feel that data is worth no more than the effort
1734    required to break that encryption.
1736    These goals are achieved by the handshake protocol, which can be
1737    summarized as follows: The client sends a client hello message to
1738    which the server must respond with a server hello message, or else a
1739    fatal error will occur and the connection will fail. The client hello
1740    and server hello are used to establish security enhancement
1741    capabilities between client and server. The client hello and server
1742    hello establish the following attributes: Protocol Version, Session
1743    ID, Cipher Suite, and Compression Method. Additionally, two random
1744    values are generated and exchanged: ClientHello.random and
1745    ServerHello.random.
1747    The actual key exchange uses up to four messages: the server
1748    certificate, the server key exchange, the client certificate, and the
1749    client key exchange. New key exchange methods can be created by
1750    specifying a format for these messages and defining the use of the
1751    messages to allow the client and server to agree upon a shared
1752    secret. This secret MUST be quite long; currently defined key
1753    exchange methods exchange secrets which range from 48 to 128 bytes in
1754    length.
1756    Following the hello messages, the server will send its certificate,
1757    if it is to be authenticated. Additionally, a server key exchange
1758    message may be sent, if it is required (e.g. if their server has no
1759    certificate, or if its certificate is for signing only). If the
1760    server is authenticated, it may request a certificate from the
1761    client, if that is appropriate to the cipher suite selected. Now the
1762    server will send the server hello done message, indicating that the
1763    hello-message phase of the handshake is complete. The server will
1764    then wait for a client response. If the server has sent a certificate
1765    request message, the client must send the certificate message. The
1766    client key exchange message is now sent, and the content of that
1767    message will depend on the public key algorithm selected between the
1768    client hello and the server hello. If the client has sent a
1769    certificate with signing ability, a digitally-signed certificate
1770    verify message is sent to explicitly verify the certificate.
1772    At this point, a change cipher spec message is sent by the client,
1773    and the client copies the pending Cipher Spec into the current Cipher
1774    Spec. The client then immediately sends the finished message under
1775    the new algorithms, keys, and secrets. In response, the server will
1776    send its own change cipher spec message, transfer the pending to the
1777    current Cipher Spec, and send its finished message under the new
1783 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 33]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1786    Cipher Spec. At this point, the handshake is complete and the client
1787    and server may begin to exchange application layer data. (See flow
1788    chart below.) Application data MUST NOT be sent prior to the
1789    completion of the first handshake (before a cipher suite other
1790    TLS_NULL_WITH_NULL_NULL is established).
1791       Client                                               Server
1793       ClientHello                  -------->
1794                                                       ServerHello
1795                                                      Certificate*
1796                                                CertificateStatus*
1797                                                ServerKeyExchange*
1798                                               CertificateRequest*
1799                                    <--------      ServerHelloDone
1800       Certificate*
1801       CertificateURL*
1802       ClientKeyExchange
1803       CertificateVerify*
1804       [ChangeCipherSpec]
1805       Finished                     -------->
1806                                                [ChangeCipherSpec]
1807                                    <--------             Finished
1808       Application Data             <------->     Application Data
1810              Fig. 1 - Message flow for a full handshake
1812    * Indicates optional or situation-dependent messages that are not
1813    always sent.
1815   Note: To help avoid pipeline stalls, ChangeCipherSpec is an
1816        independent TLS Protocol content type, and is not actually a TLS
1817        handshake message.
1819    When the client and server decide to resume a previous session or
1820    duplicate an existing session (instead of negotiating new security
1821    parameters) the message flow is as follows:
1823    The client sends a ClientHello using the Session ID of the session to
1824    be resumed. The server then checks its session cache for a match.  If
1825    a match is found, and the server is willing to re-establish the
1826    connection under the specified session state, it will send a
1827    ServerHello with the same Session ID value. At this point, both
1828    client and server MUST send change cipher spec messages and proceed
1829    directly to finished messages. Once the re-establishment is complete,
1830    the client and server MAY begin to exchange application layer data.
1831    (See flow chart below.) If a Session ID match is not found, the
1832    server generates a new session ID and the TLS client and server
1833    perform a full handshake.
1837 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 34]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1840       Client                                                Server
1842       ClientHello                   -------->
1843                                                        ServerHello
1844                                                 [ChangeCipherSpec]
1845                                     <--------             Finished
1846       [ChangeCipherSpec]
1847       Finished                      -------->
1848       Application Data              <------->     Application Data
1850           Fig. 2 - Message flow for an abbreviated handshake
1852    The contents and significance of each message will be presented in
1853    detail in the following sections.
1855 7.4. Handshake protocol
1857    The TLS Handshake Protocol is one of the defined higher level clients
1858    of the TLS Record Protocol. This protocol is used to negotiate the
1859    secure attributes of a session. Handshake messages are supplied to
1860    the TLS Record Layer, where they are encapsulated within one or more
1861    TLSPlaintext structures, which are processed and transmitted as
1862    specified by the current active session state.
1864        enum {
1865            hello_request(0), client_hello(1), server_hello(2),
1866            certificate(11), server_key_exchange (12),
1867            certificate_request(13), server_hello_done(14),
1868            certificate_verify(15), client_key_exchange(16),
1869            finished(20), certificate_url(21), certificate_status(22),
1870         (255)
1871        } HandshakeType;
1873        struct {
1874            HandshakeType msg_type;    /* handshake type */
1875            uint24 length;             /* bytes in message */
1876            select (HandshakeType) {
1877                case hello_request:       HelloRequest;
1878                case client_hello:        ClientHello;
1879                case server_hello:        ServerHello;
1880                case certificate:         Certificate;
1881                case server_key_exchange: ServerKeyExchange;
1882                case certificate_request: CertificateRequest;
1883                case server_hello_done:   ServerHelloDone;
1884                case certificate_verify:  CertificateVerify;
1885                case client_key_exchange: ClientKeyExchange;
1886                case finished:            Finished;
1887                case certificate_url:     CertificateURL;
1891 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 35]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1894                case certificate_status:  CertificateStatus;
1895            } body;
1896        } Handshake;
1898    The handshake protocol messages are presented below in the order they
1899    MUST be sent; sending handshake messages in an unexpected order
1900    results in a fatal error. Unneeded handshake messages can be omitted,
1901    however. Note one exception to the ordering: the Certificate message
1902    is used twice in the handshake (from server to client, then from
1903    client to server), but described only in its first position. The one
1904    message which is not bound by these ordering rules is the Hello
1905    Request message, which can be sent at any time, but which should be
1906    ignored by the client if it arrives in the middle of a handshake.
1908    New Handshake message type values MUST be defined via RFC 2434
1909    Standards Action. See Section 11 for IANA Considerations for these
1910    values.
1912 7.4.1. Hello messages
1914    The hello phase messages are used to exchange security enhancement
1915    capabilities between the client and server. When a new session
1916    begins, the Record Layer's connection state encryption, hash, and
1917    compression algorithms are initialized to null. The current
1918    connection state is used for renegotiation messages.
1920 7.4.1.1. Hello request
1922    When this message will be sent:
1923        The hello request message MAY be sent by the server at any time.
1925    Meaning of this message:
1926        Hello request is a simple notification that the client should
1927        begin the negotiation process anew by sending a client hello
1928        message when convenient. This message will be ignored by the
1929        client if the client is currently negotiating a session. This
1930        message may be ignored by the client if it does not wish to
1931        renegotiate a session, or the client may, if it wishes, respond
1932        with a no_renegotiation alert. Since handshake messages are
1933        intended to have transmission precedence over application data,
1934        it is expected that the negotiation will begin before no more
1935        than a few records are received from the client. If the server
1936        sends a hello request but does not receive a client hello in
1937        response, it may close the connection with a fatal alert.
1939    After sending a hello request, servers SHOULD not repeat the request
1940    until the subsequent handshake negotiation is complete.
1945 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 36]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
1948    Structure of this message:
1949        struct { } HelloRequest;
1951  Note: This message MUST NOT be included in the message hashes which are
1952        maintained throughout the handshake and used in the finished
1953        messages and the certificate verify message.
1955 7.4.1.2. Client hello
1957    When this message will be sent:
1958        When a client first connects to a server it is required to send
1959        the client hello as its first message. The client can also send a
1960        client hello in response to a hello request or on its own
1961        initiative in order to renegotiate the security parameters in an
1962        existing connection.
1964        Structure of this message:
1965            The client hello message includes a random structure, which is
1966            used later in the protocol.
1968            struct {
1969               uint32 gmt_unix_time;
1970               opaque random_bytes[28];
1971            } Random;
1973        gmt_unix_time
1974        The current time and date in standard UNIX 32-bit format (seconds
1975        since the midnight starting Jan 1, 1970, GMT, ignoring leap
1976        seconds) according to the sender's internal clock. Clocks are not
1977        required to be set correctly by the basic TLS Protocol; higher
1978        level or application protocols may define additional
1979        requirements.
1981    random_bytes
1982        28 bytes generated by a secure random number generator.
1984    The client hello message includes a variable length session
1985    identifier. If not empty, the value identifies a session between the
1986    same client and server whose security parameters the client wishes to
1987    reuse. The session identifier MAY be from an earlier connection, this
1988    connection, or another currently active connection. The second option
1989    is useful if the client only wishes to update the random structures
1990    and derived values of a connection, while the third option makes it
1991    possible to establish several independent secure connections without
1992    repeating the full handshake protocol. These independent connections
1993    may occur sequentially or simultaneously; a SessionID becomes valid
1994    when the handshake negotiating it completes with the exchange of
1995    Finished messages and persists until removed due to aging or because
1999 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 37]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2002    a fatal error was encountered on a connection associated with the
2003    session. The actual contents of the SessionID are defined by the
2004    server.
2006        opaque SessionID<0..32>;
2008    Warning:
2009        Because the SessionID is transmitted without encryption or
2010        immediate MAC protection, servers MUST not place confidential
2011        information in session identifiers or let the contents of fake
2012        session identifiers cause any breach of security. (Note that the
2013        content of the handshake as a whole, including the SessionID, is
2014        protected by the Finished messages exchanged at the end of the
2015        handshake.)
2017    The CipherSuite list, passed from the client to the server in the
2018    client hello message, contains the combinations of cryptographic
2019    algorithms supported by the client in order of the client's
2020    preference (favorite choice first). Each CipherSuite defines a key
2021    exchange algorithm, a bulk encryption algorithm (including secret key
2022    length) and a MAC algorithm. The server will select a cipher suite
2023    or, if no acceptable choices are presented, return a handshake
2024    failure alert and close the connection.
2026        uint8 CipherSuite[2];    /* Cryptographic suite selector */
2028    The client hello includes a list of compression algorithms supported
2029    by the client, ordered according to the client's preference.
2031        enum { null(0), (255) } CompressionMethod;
2033        struct {
2034            ProtocolVersion client_version;
2035            Random random;
2036            SessionID session_id;
2037            CipherSuite cipher_suites<2..2^16-1>;
2038            CompressionMethod compression_methods<1..2^8-1>;
2039        } ClientHello;
2041    If the client wishes to use extensions (see Section XXX),
2042    it may send an ExtendedClientHello:
2044        struct {
2045            ProtocolVersion client_version;
2046            Random random;
2047            SessionID session_id;
2048            CipherSuite cipher_suites<2..2^16-1>;
2049            CompressionMethod compression_methods<1..2^8-1>;
2053 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 38]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2056            Extension client_hello_extension_list<0..2^16-1>;
2057        } ExtendedClientHello;
2059    These two messages can be distinguished by determining whether there
2060    are bytes following what would be the end of the ClientHello.
2063    client_version
2064        The version of the TLS protocol by which the client wishes to
2065        communicate during this session. This SHOULD be the latest
2066        (highest valued) version supported by the client. For this
2067        version of the specification, the version will be 3.2 (See
2068        Appendix E for details about backward compatibility).
2070    random
2071        A client-generated random structure.
2073    session_id
2074        The ID of a session the client wishes to use for this connection.
2075        This field should be empty if no session_id is available or the
2076        client wishes to generate new security parameters.
2078    cipher_suites
2079        This is a list of the cryptographic options supported by the
2080        client, with the client's first preference first. If the
2081        session_id field is not empty (implying a session resumption
2082        request) this vector MUST include at least the cipher_suite from
2083        that session. Values are defined in Appendix A.5.
2085    compression_methods
2086        This is a list of the compression methods supported by the
2087        client, sorted by client preference. If the session_id field is
2088        not empty (implying a session resumption request) it must include
2089        the compression_method from that session. This vector must
2090        contain, and all implementations must support,
2091        CompressionMethod.null. Thus, a client and server will always be
2092        able to agree on a compression method.
2094    client_hello_extension_list
2095        Clients MAY request extended functionality from servers by
2096        sending data in the client_hello_extension_list.  Here the new
2097        "client_hello_extension_list" field contains a list of
2098        extensions.  The actual "Extension" format is defined in Section
2099        XXX.
2101        In the event that a client requests additional functionality
2102        using the extended client hello, and this functionality is not
2103        supplied by the server, the client MAY abort the handshake.
2107 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 39]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2110        A server that supports the extensions mechanism MUST accept only
2111        client hello messages in either the original or extended
2112        ClientHello ormat, and (as for all other messages) MUST check
2113        that the amount of data in the message precisely matches one of
2114        these formats; if not then it MUST send a fatal "decode_error"
2115        alert.
2118    After sending the client hello message, the client waits for a server
2119    hello message. Any other handshake message returned by the server
2120    except for a hello request is treated as a fatal error.
2123 7.4.1.3. Server hello
2125    When this message will be sent:
2126    The server will send this message in response to a client hello
2127    message when it was able to find an acceptable set of algorithms. If
2128    it cannot find such a match, it will respond with a handshake failure
2129    alert.
2131    Structure of this message:
2132    struct {
2133        ProtocolVersion server_version;
2134        Random random;
2135        SessionID session_id;
2136        CipherSuite cipher_suite;
2137        CompressionMethod compression_method;
2138    } ServerHello;
2140    If the server is sending an extension, it should use the
2141    ExtendedServerHello:
2143        struct {
2144            ProtocolVersion server_version;
2145            Random random;
2146            SessionID session_id;
2147            CipherSuite cipher_suite;
2148            CompressionMethod compression_method;
2149            Extension server_hello_extension_list<0..2^16-1>;
2150        } ExtendedServerHello;
2152    These two messages can be distinguished by determining whether there
2153    are bytes following what would be the end of the ServerHello.
2161 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 40]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2164    server_version
2165    This field will contain the lower of that suggested by the client in
2166    the client hello and the highest supported by the server. For this
2167    version of the specification, the version is 3.2 (See Appendix E for
2168    details about backward compatibility).
2170    random
2171    This structure is generated by the server and MUST be independently
2172    generated from the ClientHello.random.
2174    session_id
2175    This is the identity of the session corresponding to this connection.
2176    If the ClientHello.session_id was non-empty, the server will look in
2177    its session cache for a match. If a match is found and the server is
2178    willing to establish the new connection using the specified session
2179    state, the server will respond with the same value as was supplied by
2180    the client. This indicates a resumed session and dictates that the
2181    parties must proceed directly to the finished messages. Otherwise
2182    this field will contain a different value identifying the new
2183    session. The server may return an empty session_id to indicate that
2184    the session will not be cached and therefore cannot be resumed. If a
2185    session is resumed, it must be resumed using the same cipher suite it
2186    was originally negotiated with.
2188    cipher_suite
2189    The single cipher suite selected by the server from the list in
2190    ClientHello.cipher_suites. For resumed sessions this field is the
2191    value from the state of the session being resumed.
2193    compression_method
2194    The single compression algorithm selected by the server from the list
2195    in ClientHello.compression_methods. For resumed sessions this field
2196    is the value from the resumed session state.
2198    server_hello_extension_list
2199    A list of extensions. Note that only extensions offered by the client
2200    can appear in the server's list.
2202 7.4.1.4 Hello Extensions
2204    The extension format for extended client hellos and extended server
2205    hellos is:
2207          struct {
2208              ExtensionType extension_type;
2209              opaque extension_data<0..2^16-1>;
2210          } Extension;
2215 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 41]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2218    Here:
2220      - "extension_type" identifies the particular extension type.
2222      - "extension_data" contains information specific to the particular
2223    extension type.
2225    The extension types defined in this document are:
2227          enum {
2228              server_name(0), max_fragment_length(1),
2229              client_certificate_url(2), trusted_ca_keys(3),
2230              truncated_hmac(4), status_request(5),
2231              cert_hash_types(6), (65535)
2232          } ExtensionType;
2234    The list of defined extension types is maintained by the IANA. The
2235    current list can be found at (http://www.iana.org/assignments/tls-
2236    extensions). See sections 7.4.1.4.8 and 11.1 for more information on
2237    how new values are added.
2239    Note that for all extension types (including those defined in
2240    future), the extension type MUST NOT appear in the extended server
2241    hello unless the same extension type appeared in the corresponding
2242    client hello.  Thus clients MUST abort the handshake if they receive
2243    an extension type in the extended server hello that they did not
2244    request in the associated (extended) client hello.
2246    Nonetheless "server oriented" extensions may be provided in the
2247    future within this framework - such an extension, say of type x,
2248    would require the client to first send an extension of type x in the
2249    (extended) client hello with empty extension_data to indicate that it
2250    supports the extension type. In this case the client is offering the
2251    capability to understand the extension type, and the server is taking
2252    the client up on its offer.
2254    Also note that when multiple extensions of different types are
2255    present in the extended client hello or the extended server hello,
2256    the extensions may appear in any order.  There MUST NOT be more than
2257    one extension of the same type.
2259    An extended client hello may be sent both when starting a new session
2260    and when requesting session resumption.  Indeed a client that
2261    requests resumption of a session does not in general know whether the
2262    server will accept this request, and therefore it SHOULD send an
2263    extended client hello if it would normally do so for a new session.
2264    In general the specification of each extension type must include a
2265    discussion of the effect of the extension both during new sessions
2269 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 42]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2272    and during resumed sessions.
2274    Note also that all the extensions defined in this document are
2275    relevant only when a session is initiated. When a client includes one
2276    or more of the defined extension types in an extended client hello
2277    while requesting session resumption:
2279      - If the resumption request is denied, the use of the extensions
2280        is negotiated as normal.
2282      - If, on the other hand, the older session is resumed, then the
2283        server MUST ignore the extensions and send a server hello
2284        containing none of the extension types; in this case the
2285        functionality of these extensions negotiated during the original
2286        session initiation is applied to the resumed session.
2288 7.4.1.4.1 Server Name Indication
2290    [TLS1.1] does not provide a mechanism for a client to tell a server
2291    the name of the server it is contacting.  It may be desirable for
2292    clients to provide this information to facilitate secure connections
2293    to servers that host multiple 'virtual' servers at a single
2294    underlying network address.
2296    In order to provide the server name, clients MAY include an extension
2297    of type "server_name" in the (extended) client hello.  The
2298    "extension_data" field of this extension SHALL contain
2299    "ServerNameList" where:
2301          struct {
2302              NameType name_type;
2303              select (name_type) {
2304                  case host_name: HostName;
2305              } name;
2306          } ServerName;
2308          enum {
2309              host_name(0), (255)
2310          } NameType;
2312          opaque HostName<1..2^16-1>;
2314          struct {
2315              ServerName server_name_list<1..2^16-1>
2316          } ServerNameList;
2318    Currently the only server names supported are DNS hostnames, however
2319    this does not imply any dependency of TLS on DNS, and other name
2323 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 43]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2326    types may be added in the future (by an RFC that Updates this
2327    document).  TLS MAY treat provided server names as opaque data and
2328    pass the names and types to the application.
2330    "HostName" contains the fully qualified DNS hostname of the server,
2331    as understood by the client. The hostname is represented as a byte
2332    string using UTF-8 encoding [UTF8], without a trailing dot.
2334    If the hostname labels contain only US-ASCII characters, then the
2335    client MUST ensure that labels are separated only by the byte 0x2E,
2336    representing the dot character U+002E (requirement 1 in section 3.1
2337    of [IDNA] notwithstanding). If the server needs to match the HostName
2338    against names that contain non-US-ASCII characters, it MUST perform
2339    the conversion operation described in section 4 of [IDNA], treating
2340    the HostName as a "query string" (i.e. the AllowUnassigned flag MUST
2341    be set). Note that IDNA allows labels to be separated by any of the
2342    Unicode characters U+002E, U+3002, U+FF0E, and U+FF61, therefore
2343    servers MUST accept any of these characters as a label separator.  If
2344    the server only needs to match the HostName against names containing
2345    exclusively ASCII characters, it MUST compare ASCII names case-
2346    insensitively.
2348    Literal IPv4 and IPv6 addresses are not permitted in "HostName".  It
2349    is RECOMMENDED that clients include an extension of type
2350    "server_name" in the client hello whenever they locate a server by a
2351    supported name type.
2353    A server that receives a client hello containing the "server_name"
2354    extension, MAY use the information contained in the extension to
2355    guide its selection of an appropriate certificate to return to the
2356    client, and/or other aspects of security policy.  In this event, the
2357    server SHALL include an extension of type "server_name" in the
2358    (extended) server hello.  The "extension_data" field of this
2359    extension SHALL be empty.
2361    If the server understood the client hello extension but does not
2362    recognize the server name, it SHOULD send an "unrecognized_name"
2363    alert (which MAY be fatal).
2365    If an application negotiates a server name using an application
2366    protocol, then upgrades to TLS, and a server_name extension is sent,
2367    then the extension SHOULD contain the same name that was negotiated
2368    in the application protocol.  If the server_name is established in
2369    the TLS session handshake, the client SHOULD NOT attempt to request a
2370    different server name at the application layer.
2372 7.4.1.4.2 Maximum Fragment Length Negotiation
2377 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 44]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2380    By default, TLS uses fixed maximum plaintext fragment length of 2^14
2381    bytes.  It may be desirable for constrained clients to negotiate a
2382    smaller maximum fragment length due to memory limitations or
2383    bandwidth limitations.
2385    In order to negotiate smaller maximum fragment lengths, clients MAY
2386    include an extension of type "max_fragment_length" in the (extended)
2387    client hello.  The "extension_data" field of this extension SHALL
2388    contain:
2390          enum{
2391              2^9(1), 2^10(2), 2^11(3), 2^12(4), (255)
2392          } MaxFragmentLength;
2394    whose value is the desired maximum fragment length.  The allowed
2395    values for this field are: 2^9, 2^10, 2^11, and 2^12.
2397    Servers that receive an extended client hello containing a
2398    "max_fragment_length" extension, MAY accept the requested maximum
2399    fragment length by including an extension of type
2400    "max_fragment_length" in the (extended) server hello.  The
2401    "extension_data" field of this extension SHALL contain
2402    "MaxFragmentLength" whose value is the same as the requested maximum
2403    fragment length.
2405    If a server receives a maximum fragment length negotiation request
2406    for a value other than the allowed values, it MUST abort the
2407    handshake with an "illegal_parameter" alert.  Similarly, if a client
2408    receives a maximum fragment length negotiation response that differs
2409    from the length it requested, it MUST also abort the handshake with
2410    an "illegal_parameter" alert.
2412    Once a maximum fragment length other than 2^14 has been successfully
2413    negotiated, the client and server MUST immediately begin fragmenting
2414    messages (including handshake messages), to ensure that no fragment
2415    larger than the negotiated length is sent.  Note that TLS already
2416    requires clients and servers to support fragmentation of handshake
2417    messages.
2419    The negotiated length applies for the duration of the session
2420    including session resumptions.
2422    The negotiated length limits the input that the record layer may
2423    process without fragmentation (that is, the maximum value of
2424    TLSPlaintext.length; see [TLS] section 6.2.1).  Note that the output
2425    of the record layer may be larger.  For example, if the negotiated
2426    length is 2^9=512, then for currently defined cipher suites and when
2427    null compression is used, the record layer output can be at most 793
2431 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 45]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2434    bytes: 5 bytes of headers, 512 bytes of application data, 256 bytes
2435    of padding, and 20 bytes of MAC.  That means that in this event a TLS
2436    record layer peer receiving a TLS record layer message larger than
2437    793 bytes may discard the message and send a "record_overflow" alert,
2438    without decrypting the message.
2440 7.4.1.4.3 Client Certificate URLs
2442    Ordinarily, when client authentication is performed, client
2443    certificates are sent by clients to servers during the TLS handshake.
2444    It may be desirable for constrained clients to send certificate URLs
2445    in place of certificates, so that they do not need to store their
2446    certificates and can therefore save memory.
2448    In order to negotiate to send certificate URLs to a server, clients
2449    MAY include an extension of type "client_certificate_url" in the
2450    (extended) client hello.  The "extension_data" field of this
2451    extension SHALL be empty.
2453    (Note that it is necessary to negotiate use of client certificate
2454    URLs in order to avoid "breaking" existing TLS 1.0 servers.)
2456    Servers that receive an extended client hello containing a
2457    "client_certificate_url" extension, MAY indicate that they are
2458    willing to accept certificate URLs by including an extension of type
2459    "client_certificate_url" in the (extended) server hello.  The
2460    "extension_data" field of this extension SHALL be empty.
2462    After negotiation of the use of client certificate URLs has been
2463    successfully completed (by exchanging hellos including
2464    "client_certificate_url" extensions), clients MAY send a
2465    "CertificateURL" message in place of a "Certificate" message.  See
2466    Section XXX.
2468 7.4.1.4.4 Trusted CA Indication
2470    Constrained clients that, due to memory limitations, possess only a
2471    small number of CA root keys, may wish to indicate to servers which
2472    root keys they possess, in order to avoid repeated handshake
2473    failures.
2475    In order to indicate which CA root keys they possess, clients MAY
2476    include an extension of type "trusted_ca_keys" in the (extended)
2477    client hello.  The "extension_data" field of this extension SHALL
2478    contain "TrustedAuthorities" where:
2480          struct {
2481              TrustedAuthority trusted_authorities_list<0..2^16-1>;
2485 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 46]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2488          } TrustedAuthorities;
2490          struct {
2491              IdentifierType identifier_type;
2492              select (identifier_type) {
2493                  case pre_agreed: struct {};
2494                  case key_sha1_hash: SHA1Hash;
2495                  case x509_name: DistinguishedName;
2496                  case cert_sha1_hash: SHA1Hash;
2497              } identifier;
2498          } TrustedAuthority;
2500          enum {
2501              pre_agreed(0), key_sha1_hash(1), x509_name(2),
2502              cert_sha1_hash(3), (255)
2503          } IdentifierType;
2505          opaque DistinguishedName<1..2^16-1>;
2507    Here "TrustedAuthorities" provides a list of CA root key identifiers
2508    that the client possesses.  Each CA root key is identified via
2509    either:
2511      -  "pre_agreed" - no CA root key identity supplied.
2513      -  "key_sha1_hash" - contains the SHA-1 hash of the CA root key.
2514    For
2515        DSA and ECDSA keys, this is the hash of the "subjectPublicKey"
2516        value.  For RSA keys, the hash is of the big-endian byte string
2517        representation of the modulus without any initial 0-valued bytes.
2518        (This copies the key hash formats deployed in other
2519        environments.)
2521      -  "x509_name" - contains the DER-encoded X.509 DistinguishedName
2522        of
2523        the CA.
2525      -  "cert_sha1_hash" - contains the SHA-1 hash of a DER-encoded
2526        Certificate containing the CA root key.
2528    Note that clients may include none, some, or all of the CA root keys
2529    they possess in this extension.
2531    Note also that it is possible that a key hash or a Distinguished Name
2532    alone may not uniquely identify a certificate issuer - for example if
2533    a particular CA has multiple key pairs - however here we assume this
2534    is the case following the use of Distinguished Names to identify
2535    certificate issuers in TLS.
2539 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 47]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2542    The option to include no CA root keys is included to allow the client
2543    to indicate possession of some pre-defined set of CA root keys.
2545    Servers that receive a client hello containing the "trusted_ca_keys"
2546    extension, MAY use the information contained in the extension to
2547    guide their selection of an appropriate certificate chain to return
2548    to the client.  In this event, the server SHALL include an extension
2549    of type "trusted_ca_keys" in the (extended) server hello.  The
2550    "extension_data" field of this extension SHALL be empty.
2552 7.4.1.4.5 Truncated HMAC
2554    Currently defined TLS cipher suites use the MAC construction HMAC
2555    with either MD5 or SHA-1 [HMAC] to authenticate record layer
2556    communications.  In TLS the entire output of the hash function is
2557    used as the MAC tag.  However it may be desirable in constrained
2558    environments to save bandwidth by truncating the output of the hash
2559    function to 80 bits when forming MAC tags.
2561    In order to negotiate the use of 80-bit truncated HMAC, clients MAY
2562    include an extension of type "truncated_hmac" in the extended client
2563    hello.  The "extension_data" field of this extension SHALL be empty.
2565    Servers that receive an extended hello containing a "truncated_hmac"
2566    extension, MAY agree to use a truncated HMAC by including an
2567    extension of type "truncated_hmac", with empty "extension_data", in
2568    the extended server hello.
2570    Note that if new cipher suites are added that do not use HMAC, and
2571    the session negotiates one of these cipher suites, this extension
2572    will have no effect.  It is strongly recommended that any new cipher
2573    suites using other MACs consider the MAC size as an integral part of
2574    the cipher suite definition, taking into account both security and
2575    bandwidth considerations.
2577    If HMAC truncation has been successfully negotiated during a TLS
2578    handshake, and the negotiated cipher suite uses HMAC, both the client
2579    and the server pass this fact to the TLS record layer along with the
2580    other negotiated security parameters.  Subsequently during the
2581    session, clients and servers MUST use truncated HMACs, calculated as
2582    specified in [HMAC].  That is, CipherSpec.hash_size is 10 bytes, and
2583    only the first 10 bytes of the HMAC output are transmitted and
2584    checked.  Note that this extension does not affect the calculation of
2585    the PRF as part of handshaking or key derivation.
2587    The negotiated HMAC truncation size applies for the duration of the
2588    session including session resumptions.
2593 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 48]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2596 7.4.1.4.6 Certificate Status Request
2598    Constrained clients may wish to use a certificate-status protocol
2599    such as OCSP [OCSP] to check the validity of server certificates, in
2600    order to avoid transmission of CRLs and therefore save bandwidth on
2601    constrained networks.  This extension allows for such information to
2602    be sent in the TLS handshake, saving roundtrips and resources.
2604    In order to indicate their desire to receive certificate status
2605    information, clients MAY include an extension of type
2606    "status_request" in the (extended) client hello.  The
2607    "extension_data" field of this extension SHALL contain
2608    "CertificateStatusRequest" where:
2610          struct {
2611              CertificateStatusType status_type;
2612              select (status_type) {
2613                  case ocsp: OCSPStatusRequest;
2614              } request;
2615          } CertificateStatusRequest;
2617          enum { ocsp(1), (255) } CertificateStatusType;
2619          struct {
2620              ResponderID responder_id_list<0..2^16-1>;
2621              Extensions  request_extensions;
2622          } OCSPStatusRequest;
2624          opaque ResponderID<1..2^16-1>;
2626    In the OCSPStatusRequest, the "ResponderIDs" provides a list of OCSP
2627    responders that the client trusts.  A zero-length "responder_id_list"
2628    sequence has the special meaning that the responders are implicitly
2629    known to the server - e.g., by prior arrangement.  "Extensions" is a
2630    DER encoding of OCSP request extensions.
2632    Both "ResponderID" and "Extensions" are DER-encoded ASN.1 types as
2633    defined in [OCSP].  "Extensions" is imported from [PKIX].  A zero-
2634    length "request_extensions" value means that there are no extensions
2635    (as opposed to a zero-length ASN.1 SEQUENCE, which is not valid for
2636    the "Extensions" type).
2638    In the case of the "id-pkix-ocsp-nonce" OCSP extension, [OCSP] is
2639    unclear about its encoding; for clarification, the nonce MUST be a
2640    DER-encoded OCTET STRING, which is encapsulated as another OCTET
2641    STRING (note that implementations based on an existing OCSP client
2642    will need to be checked for conformance to this requirement).
2647 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 49]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2650    Servers that receive a client hello containing the "status_request"
2651    extension, MAY return a suitable certificate status response to the
2652    client along with their certificate.  If OCSP is requested, they
2653    SHOULD use the information contained in the extension when selecting
2654    an OCSP responder, and SHOULD include request_extensions in the OCSP
2655    request.
2657    Servers return a certificate response along with their certificate by
2658    sending a "CertificateStatus" message immediately after the
2659    "Certificate" message (and before any "ServerKeyExchange" or
2660    "CertificateRequest" messages). Section XXX describes the
2661    CertificateStatus message.
2663 7.4.1.4.7 Cert Hash Types
2665    The client MAY use the "cert_hash_types" to indicate to the server
2666    which hash functions may be used in the signature on the server's
2667    certificate. The "extension_data" field of this extension contains:
2669          enum{
2670              md5(0), sha1(1), sha256(2), sha384(3), sha512(4), (255)
2671          } HashType;
2673          struct {
2674                HashType<255> types;
2675          } CertHashTypes;
2677    These values indicate support for MD5 [MD5], SHA-1, SHA-256, SHA-384,
2678    and SHA-512 [SHA] respectively. The server MUST NOT send this
2679    extension.
2681    Clients SHOULD send this extension if they support any algorithm
2682    other than SHA-1. If this extension is not used, servers SHOULD
2683    assume that the client supports only SHA-1. Note: this is a change
2684    from TLS 1.1 where there are no explicit rules but as a practical
2685    matter one can assume that the peer supports MD5 and SHA-1.
2687  HashType values are divided into three groups:
2689       1. Values from 0 (zero) through 63 decimal (0x3F) inclusive are
2690          reserved for IETF Standards Track protocols.
2692       2. Values from 64 decimal (0x40) through 223 decimal (0xDF) inclusive
2693          are reserved for assignment for non-Standards Track methods.
2695       3. Values from 224 decimal (0xE0) through 255 decimal (0xFF)
2696          inclusive are reserved for private use.
2701 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 50]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2704    Additional information describing the role of IANA in the
2705    allocation of HashType code points is described
2706    in Section 11.
2709 7.4.1.4.8 Procedure for Defining New Extensions
2711    The list of extension types, as defined in Section 2.3, is
2712    maintained by the Internet Assigned Numbers Authority (IANA). Thus
2713    an application needs to be made to the IANA in order to obtain a new
2714    extension type value. Since there are subtle (and not so subtle)
2715    interactions that may occur in this protocol between new features and
2716    existing features which may result in a significant reduction in
2717    overall security, new values SHALL be defined only through the IETF
2718    Consensus process specified in [IANA].
2720    (This means that new assignments can be made only via RFCs approved
2721    by the IESG.)
2723    The following considerations should be taken into account when
2724    designing new extensions:
2726      -  All of the extensions defined in this document follow the
2727        convention that for each extension that a client requests and that
2728        the server understands, the server replies with an extension of
2729        the same type.
2731      -  Some cases where a server does not agree to an extension are error
2732        conditions, and some simply a refusal to support a particular
2733        feature.  In general error alerts should be used for the former,
2734        and a field in the server extension response for the latter.
2736      -  Extensions should as far as possible be designed to prevent any
2737        attack that forces use (or non-use) of a particular feature by
2738        manipulation of handshake messages.  This principle should be
2739        followed regardless of whether the feature is believed to cause a
2740        security problem.
2742        Often the fact that the extension fields are included in the
2743        inputs to the Finished message hashes will be sufficient, but
2744        extreme care is needed when the extension changes the meaning of
2745        messages sent in the handshake phase. Designers and implementors
2746        should be aware of the fact that until the handshake has been
2747        authenticated, active attackers can modify messages and insert,
2748        remove, or replace extensions.
2750      -  It would be technically possible to use extensions to change major
2751        aspects of the design of TLS; for example the design of cipher
2755 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 51]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2758        suite negotiation.  This is not recommended; it would be more
2759        appropriate to define a new version of TLS - particularly since
2760        the TLS handshake algorithms have specific protection against
2761        version rollback attacks based on the version number, and the
2762        possibility of version rollback should be a significant
2763        consideration in any major design change.
2766 7.4.2. Server certificate
2768    When this message will be sent:
2769        The server MUST send a certificate whenever the agreed-upon key
2770        exchange method is not an anonymous one. This message will
2771        always immediately follow the server hello message.
2773    Meaning of this message:
2774        The certificate type MUST be appropriate for the selected cipher
2775        suite's key exchange algorithm, and is generally an X.509v3
2776        certificate. It MUST contain a key which matches the key
2777        exchange method, as follows. Unless otherwise specified, the
2778        signing
2779        algorithm for the certificate MUST be the same as the
2780        algorithm for the certificate key. Unless otherwise specified,
2781        the public key MAY be of any length.
2783        Key Exchange Algorithm  Certificate Key Type
2785        RSA                     RSA public key; the certificate MUST
2786                                allow the key to be used for encryption.
2788        DHE_DSS                 DSS public key.
2790        DHE_RSA                 RSA public key which can be used for
2791                                signing.
2793        DH_DSS                  Diffie-Hellman key. The algorithm used
2794                                to sign the certificate MUST be DSS.
2796        DH_RSA                  Diffie-Hellman key. The algorithm used
2797                                to sign the certificate MUST be RSA.
2799    All certificate profiles, key and cryptographic formats are defined
2800    by the IETF PKIX working group [PKIX]. When a key usage extension is
2801    present, the digitalSignature bit MUST be set for the key to be
2802    eligible for signing, as described above, and the keyEncipherment bit
2803    MUST be present to allow encryption, as described above. The
2804    keyAgreement bit must be set on Diffie-Hellman certificates.
2809 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 52]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2812    As CipherSuites which specify new key exchange methods are specified
2813    for the TLS Protocol, they will imply certificate format and the
2814    required encoded keying information.
2816    Structure of this message:
2817        opaque ASN.1Cert<1..2^24-1>;
2819        struct {
2820            ASN.1Cert certificate_list<0..2^24-1>;
2821        } Certificate;
2823    certificate_list
2824        This is a sequence (chain) of X.509v3 certificates. The sender's
2825        certificate must come first in the list. Each following
2826        certificate must directly certify the one preceding it. Because
2827        certificate validation requires that root keys be distributed
2828        independently, the self-signed certificate which specifies the
2829        root certificate authority may optionally be omitted from the
2830        chain, under the assumption that the remote end must already
2831        possess it in order to validate it in any case.
2833    The same message type and structure will be used for the client's
2834    response to a certificate request message. Note that a client MAY
2835    send no certificates if it does not have an appropriate certificate
2836    to send in response to the server's authentication request.
2838  Note: PKCS #7 [PKCS7] is not used as the format for the certificate
2839        vector because PKCS #6 [PKCS6] extended certificates are not
2840        used. Also PKCS #7 defines a SET rather than a SEQUENCE, making
2841        the task of parsing the list more difficult.
2843 7.4.3. Server key exchange message
2845    When this message will be sent:
2846        This message will be sent immediately after the server
2847        certificate message (or the server hello message, if this is an
2848        anonymous negotiation).
2850        The server key exchange message is sent by the server only when
2851        the server certificate message (if sent) does not contain enough
2852        data to allow the client to exchange a premaster secret. This is
2853        true for the following key exchange methods:
2855            DHE_DSS
2856            DHE_RSA
2857            DH_anon
2859        It is not legal to send the server key exchange message for the
2863 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 53]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2866        following key exchange methods:
2868            RSA
2869            DH_DSS
2870            DH_RSA
2872    Meaning of this message:
2873        This message conveys cryptographic information to allow the
2874        client to communicate the premaster secret: either an RSA public
2875        key to encrypt the premaster secret with, or a Diffie-Hellman
2876        public key with which the client can complete a key exchange
2877        (with the result being the premaster secret.)
2879    As additional CipherSuites are defined for TLS which include new key
2880    exchange algorithms, the server key exchange message will be sent if
2881    and only if the certificate type associated with the key exchange
2882    algorithm does not provide enough information for the client to
2883    exchange a premaster secret.
2885    If the SignatureAlgorithm being used to sign the ServerKeyExchange
2886    message is DSA, the hash function used MUST be SHA-1. If the
2887    SignatureAlgorithm it must be the same hash function used in the
2888    signature of the server's certificate (found in the Certificate)
2889    message. This algorithm is denoted Hash below. Hash.length is the
2890    length of the output of that algorithm.
2892    Structure of this message:
2893        enum { rsa, diffie_hellman } KeyExchangeAlgorithm;
2895        struct {
2896            opaque rsa_modulus<1..2^16-1>;
2897            opaque rsa_exponent<1..2^16-1>;
2898        } ServerRSAParams;
2900        rsa_modulus
2901            The modulus of the server's temporary RSA key.
2903        rsa_exponent
2904            The public exponent of the server's temporary RSA key.
2906        struct {
2907            opaque dh_p<1..2^16-1>;
2908            opaque dh_g<1..2^16-1>;
2909            opaque dh_Ys<1..2^16-1>;
2910        } ServerDHParams;     /* Ephemeral DH parameters */
2912        dh_p
2913            The prime modulus used for the Diffie-Hellman operation.
2917 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 54]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2920        dh_g
2921            The generator used for the Diffie-Hellman operation.
2923        dh_Ys
2924            The server's Diffie-Hellman public value (g^X mod p).
2926        struct {
2927            select (KeyExchangeAlgorithm) {
2928                case diffie_hellman:
2929                    ServerDHParams params;
2930                    Signature signed_params;
2931                case rsa:
2932                    ServerRSAParams params;
2933                    Signature signed_params;
2934            };
2935        } ServerKeyExchange;
2937        struct {
2938            select (KeyExchangeAlgorithm) {
2939                case diffie_hellman:
2940                    ServerDHParams params;
2941                case rsa:
2942                    ServerRSAParams params;
2943            };
2944         } ServerParams;
2946        params
2947            The server's key exchange parameters.
2949        signed_params
2950            For non-anonymous key exchanges, a hash of the corresponding
2951            params value, with the signature appropriate to that hash
2952            applied.
2954        hash
2955            Hash(ClientHello.random + ServerHello.random + ServerParams)
2957        sha_hash
2958            SHA1(ClientHello.random + ServerHello.random + ServerParams)
2960        enum { anonymous, rsa, dsa } SignatureAlgorithm;
2963        struct {
2964            select (SignatureAlgorithm) {
2965                case anonymous: struct { };
2966                case rsa:
2967                    digitally-signed struct {
2971 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 55]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
2974                  opaque hash[Hash.length];
2975                    };
2976                case dsa:
2977                    digitally-signed struct {
2978                        opaque sha_hash[20];
2979                    };
2980                };
2981            };
2982        } Signature;
2984 7.4.4. CertificateStatus
2986    If a server returns a
2987    "CertificateStatus" message, then the server MUST have included an
2988    extension of type "status_request" with empty "extension_data" in the
2989    extended server hello.
2991          struct {
2992              CertificateStatusType status_type;
2993              select (status_type) {
2994                  case ocsp: OCSPResponse;
2995              } response;
2996          } CertificateStatus;
2998          opaque OCSPResponse<1..2^24-1>;
3000    An "ocsp_response" contains a complete, DER-encoded OCSP response
3001    (using the ASN.1 type OCSPResponse defined in [OCSP]).  Note that
3002    only one OCSP response may be sent.
3004    The "CertificateStatus" message is conveyed using the handshake
3005    message type "certificate_status".
3007    Note that a server MAY also choose not to send a "CertificateStatus"
3008    message, even if it receives a "status_request" extension in the
3009    client hello message.
3011    Note in addition that servers MUST NOT send the "CertificateStatus"
3012    message unless it received a "status_request" extension in the client
3013    hello message.
3015    Clients requesting an OCSP response, and receiving an OCSP response
3016    in a "CertificateStatus" message MUST check the OCSP response and
3017    abort the handshake if the response is not satisfactory.
3020 7.4.5. Certificate request
3025 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 56]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3028    When this message will be sent:
3029        A non-anonymous server can optionally request a certificate from
3030        the client, if appropriate for the selected cipher suite. This
3031        message, if sent, will immediately follow the Server Key Exchange
3032        message (if it is sent; otherwise, the Server Certificate
3033        message).
3035    Structure of this message:
3036        enum {
3037            rsa_sign(1), dss_sign(2), rsa_fixed_dh(3), dss_fixed_dh(4),
3038            rsa_ephemeral_dh_RESERVED(5), dss_ephemeral_dh_RESERVED(6),
3039            fortezza_dms_RESERVED(20),
3040            (255)
3041        } ClientCertificateType;
3044        opaque DistinguishedName<1..2^16-1>;
3046        struct {
3047            ClientCertificateType certificate_types<1..2^8-1>;
3048            HashType certificate_hash<1..2^8-1>;
3049            DistinguishedName certificate_authorities<0..2^16-1>;
3050        } CertificateRequest;
3052        certificate_types
3053            This field is a list of the types of certificates requested,
3054            sorted in order of the server's preference.
3056        certificate_types
3057            A list of the types of certificate types which the client may
3058            offer.
3059               rsa_sign        a certificate containing an RSA key
3060               dss_sign        a certificate containing a DSS key
3061               rsa_fixed_dh    a certificate signed with RSA and containing
3062                               a static DH key.
3063               dss_fixed_dh    a certificate signed with DSS and containing
3064                               a static DH key
3066            Certificate types rsa_sign and dss_sign SHOULD contain
3067            certificates signed with the same algorithm. However, this is
3068            not required. This is a holdover from TLS 1.0 and 1.1.
3071        certificate_hash
3072            A list of acceptable hash algorithms to be used in
3073            certificate signatures.
3075        certificate_authorities
3079 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 57]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3082            A list of the distinguished names of acceptable certificate
3083            authorities. These distinguished names may specify a desired
3084            distinguished name for a root CA or for a subordinate CA;
3085            thus, this message can be used both to describe known roots
3086            and a desired authorization space. If the
3087            certificate_authorities list is empty then the client MAY
3088            send any certificate of the appropriate
3089            ClientCertificateType, unless there is some external
3090            arrangement to the contrary.
3092  ClientCertificateType values are divided into three groups:
3094               1. Values from 0 (zero) through 63 decimal (0x3F) inclusive are
3095                  reserved for IETF Standards Track protocols.
3097               2. Values from 64 decimal (0x40) through 223 decimal (0xDF)
3098                  inclusive are reserved for assignment for non-Standards
3099                  Track methods.
3101               3. Values from 224 decimal (0xE0) through 255 decimal (0xFF)
3102                  inclusive are reserved for private use.
3104            Additional information describing the role of IANA in the
3105            allocation of ClientCertificateType code points is described
3106            in Section 11.
3108            Note: Values listed as RESERVED may not be used. They were used in
3109            SSLv3.
3112  Note: DistinguishedName is derived from [X501]. DistinguishedNames are
3113            represented in DER-encoded format.
3115  Note: It is a fatal handshake_failure alert for an anonymous server to
3116        request client authentication.
3118 7.4.6. Server hello done
3120    When this message will be sent:
3121        The server hello done message is sent by the server to indicate
3122        the end of the server hello and associated messages. After
3123        sending this message the server will wait for a client response.
3125    Meaning of this message:
3126        This message means that the server is done sending messages to
3127        support the key exchange, and the client can proceed with its
3128        phase of the key exchange.
3133 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 58]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3136        Upon receipt of the server hello done message the client SHOULD
3137        verify that the server provided a valid certificate if required
3138        and check that the server hello parameters are acceptable.
3140    Structure of this message:
3141        struct { } ServerHelloDone;
3143 7.4.7. Client certificate
3145    When this message will be sent:
3146        This is the first message the client can send after receiving a
3147        server hello done message. This message is only sent if the
3148        server requests a certificate. If no suitable certificate is
3149        available, the client SHOULD send a certificate message
3150        containing no certificates. That is, the certificate_list
3151        structure has a length of zero. If client authentication is
3152        required by the server for the handshake to continue, it may
3153        respond with a fatal handshake failure alert. Client certificates
3154        are sent using the Certificate structure defined in Section
3155        7.4.2.
3158  Note: When using a static Diffie-Hellman based key exchange method
3159        (DH_DSS or DH_RSA), if client authentication is requested, the
3160        Diffie-Hellman group and generator encoded in the client's
3161        certificate MUST match the server specified Diffie-Hellman
3162        parameters if the client's parameters are to be used for the key
3163        exchange.
3165 7.4.8. Client Certificate URLs
3167    After negotiation of the use of client certificate URLs has been
3168    successfully completed (by exchanging hellos including
3169    "client_certificate_url" extensions), clients MAY send a
3170    "CertificateURL" message in place of a "Certificate" message.
3172          enum {
3173              individual_certs(0), pkipath(1), (255)
3174          } CertChainType;
3176          enum {
3177              false(0), true(1)
3178          } Boolean;
3180          struct {
3181              CertChainType type;
3182              URLAndOptionalHash url_and_hash_list<1..2^16-1>;
3183          } CertificateURL;
3187 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 59]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3190          struct {
3191              opaque url<1..2^16-1>;
3192              Boolean hash_present;
3193              select (hash_present) {
3194                  case false: struct {};
3195                  case true: SHA1Hash;
3196              } hash;
3197          } URLAndOptionalHash;
3199          opaque SHA1Hash[20];
3201    Here "url_and_hash_list" contains a sequence of URLs and optional
3202    hashes.
3204    When X.509 certificates are used, there are two possibilities:
3206      -  if CertificateURL.type is "individual_certs", each URL refers to
3207        a single DER-encoded X.509v3 certificate, with the URL for the
3208        client's certificate first, or
3210      -  if CertificateURL.type is "pkipath", the list contains a single
3211        URL referring to a DER-encoded certificate chain, using the type
3212        PkiPath described in Section 8.
3214    When any other certificate format is used, the specification that
3215    describes use of that format in TLS should define the encoding format
3216    of certificates or certificate chains, and any constraint on their
3217    ordering.
3219    The hash corresponding to each URL at the client's discretion is
3220    either not present or is the SHA-1 hash of the certificate or
3221    certificate chain (in the case of X.509 certificates, the DER-encoded
3222    certificate or the DER-encoded PkiPath).
3224    Note that when a list of URLs for X.509 certificates is used, the
3225    ordering of URLs is the same as that used in the TLS Certificate
3226    message (see [TLS] Section 7.4.2), but opposite to the order in which
3227    certificates are encoded in PkiPath.  In either case, the self-signed
3228    root certificate MAY be omitted from the chain, under the assumption
3229    that the server must already possess it in order to validate it.
3231    Servers receiving "CertificateURL" SHALL attempt to retrieve the
3232    client's certificate chain from the URLs, and then process the
3233    certificate chain as usual.  A cached copy of the content of any URL
3234    in the chain MAY be used, provided that a SHA-1 hash is present for
3235    that URL and it matches the hash of the cached copy.
3237    Servers that support this extension MUST support the http: URL scheme
3241 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 60]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3244    for certificate URLs, and MAY support other schemes. Use of other
3245    schemes than "http", "https", or "ftp" may create unexpected
3246    problems.
3248    If the protocol used is HTTP, then the HTTP server can be configured
3249    to use the Cache-Control and Expires directives described in [HTTP]
3250    to specify whether and for how long certificates or certificate
3251    chains should be cached.
3253    The TLS server is not required to follow HTTP redirects when
3254    retrieving the certificates or certificate chain.  The URLs used in
3255    this extension SHOULD therefore be chosen not to depend on such
3256    redirects.
3258    If the protocol used to retrieve certificates or certificate chains
3259    returns a MIME formatted response (as HTTP does), then the following
3260    MIME Content-Types SHALL be used: when a single X.509v3 certificate
3261    is returned, the Content-Type is "application/pkix-cert" [PKIOP], and
3262    when a chain of X.509v3 certificates is returned, the Content-Type is
3263    "application/pkix-pkipath" (see Section XXX).
3265    If a SHA-1 hash is present for an URL, then the server MUST check
3266    that the SHA-1 hash of the contents of the object retrieved from that
3267    URL (after decoding any MIME Content-Transfer-Encoding) matches the
3268    given hash.  If any retrieved object does not have the correct SHA-1
3269    hash, the server MUST abort the handshake with a
3270    "bad_certificate_hash_value" alert.
3272    Note that clients may choose to send either "Certificate" or
3273    "CertificateURL" after successfully negotiating the option to send
3274    certificate URLs. The option to send a certificate is included to
3275    provide flexibility to clients possessing multiple certificates.
3277    If a server encounters an unreasonable delay in obtaining
3278    certificates in a given CertificateURL, it SHOULD time out and signal
3279    a "certificate_unobtainable" error alert.
3281 7.4.9. Client key exchange message
3283    When this message will be sent:
3284    This message is always sent by the client. It MUST immediately follow
3285    the client certificate message, if it is sent. Otherwise it MUST be
3286    the first message sent by the client after it receives the server
3287    hello done message.
3289    Meaning of this message:
3290    With this message, the premaster secret is set, either though direct
3291    transmission of the RSA-encrypted secret, or by the transmission of
3295 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 61]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3298    Diffie-Hellman parameters which will allow each side to agree upon
3299    the same premaster secret. When the key exchange method is DH_RSA or
3300    DH_DSS, client certification has been requested, and the client was
3301    able to respond with a certificate which contained a Diffie-Hellman
3302    public key whose parameters (group and generator) matched those
3303    specified by the server in its certificate, this message MUST not
3304    contain any data.
3306    Structure of this message:
3307    The choice of messages depends on which key exchange method has been
3308    selected. See Section 7.4.3 for the KeyExchangeAlgorithm definition.
3310    struct {
3311        select (KeyExchangeAlgorithm) {
3312            case rsa: EncryptedPreMasterSecret;
3313            case diffie_hellman: ClientDiffieHellmanPublic;
3314        } exchange_keys;
3315    } ClientKeyExchange;
3317 7.4.9.1. RSA encrypted premaster secret message
3319    Meaning of this message:
3320    If RSA is being used for key agreement and authentication, the client
3321    generates a 48-byte premaster secret, encrypts it using the public
3322    key from the server's certificate or the temporary RSA key provided
3323    in a server key exchange message, and sends the result in an
3324    encrypted premaster secret message. This structure is a variant of
3325    the client key exchange message, not a message in itself.
3327    Structure of this message:
3328    struct {
3329        ProtocolVersion client_version;
3330        opaque random[46];
3331    } PreMasterSecret;
3333    client_version
3334            The latest (newest) version supported by the client. This is
3335            used to detect version roll-back attacks. Upon receiving the
3336            premaster secret, the server SHOULD check that this value
3337            matches the value transmitted by the client in the client
3338            hello message.
3340        random
3341            46 securely-generated random bytes.
3343        struct {
3344            public-key-encrypted PreMasterSecret pre_master_secret;
3345        } EncryptedPreMasterSecret;
3349 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 62]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3352        pre_master_secret
3353            This random value is generated by the client and is used to
3354            generate the master secret, as specified in Section 8.1.
3356  Note: An attack discovered by Daniel Bleichenbacher [BLEI] can be used
3357        to attack a TLS server which is using PKCS#1 v 1.5 encoded RSA.
3358        The attack takes advantage of the fact that by failing in
3359        different ways, a TLS server can be coerced into revealing
3360        whether a particular message, when decrypted, is properly PKCS#1
3361        v1.5 formatted or not.
3363        The best way to avoid vulnerability to this attack is to treat
3364        incorrectly formatted messages in a manner indistinguishable from
3365        correctly formatted RSA blocks. Thus, when it receives an
3366        incorrectly formatted RSA block, a server should generate a
3367        random 48-byte value and proceed using it as the premaster
3368        secret. Thus, the server will act identically whether the
3369        received RSA block is correctly encoded or not.
3371        [PKCS1B] defines a newer version of PKCS#1 encoding that is more
3372        secure against the Bleichenbacher attack. However, for maximal
3373        compatibility with TLS 1.0, TLS 1.1 retains the original
3374        encoding. No variants of the Bleichenbacher attack are known to
3375        exist provided that the above recommendations are followed.
3377  Implementation Note: public-key-encrypted data is represented as an
3378        opaque vector <0..2^16-1> (see section 4.7). Thus the RSA-
3379        encrypted PreMasterSecret in a ClientKeyExchange is preceded by
3380        two length bytes. These bytes are redundant in the case of RSA
3381        because the EncryptedPreMasterSecret is the only data in the
3382        ClientKeyExchange and its length can therefore be unambiguously
3383        determined. The SSLv3 specification was not clear about the
3384        encoding of public-key-encrypted data and therefore many SSLv3
3385        implementations do not include the the length bytes, encoding the
3386        RSA encrypted data directly in the ClientKeyExchange message.
3388        This specification requires correct encoding of the
3389        EncryptedPreMasterSecret complete with length bytes. The
3390        resulting PDU is incompatible with many SSLv3 implementations.
3391        Implementors upgrading from SSLv3 must modify their
3392        implementations to generate and accept the correct encoding.
3393        Implementors who wish to be compatible with both SSLv3 and TLS
3394        should make their implementation's behavior dependent on the
3395        protocol version.
3397  Implementation Note: It is now known that remote timing-based attacks
3398        on SSL are possible, at least when the client and server are on
3399        the same LAN. Accordingly, implementations which use static RSA
3403 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 63]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3406        keys SHOULD use RSA blinding or some other anti-timing technique,
3407        as described in [TIMING].
3409  Note: The version number in the PreMasterSecret MUST be the version
3410        offered by the client in the ClientHello.version, not the version
3411        negotiated for the connection. This feature is designed to
3412        prevent rollback attacks. Unfortunately, many implementations use
3413        the negotiated version instead and therefore checking the version
3414        number may lead to failure to interoperate with such incorrect
3415        client implementations. Client implementations MUST and Server
3416        implementations MAY check the version number. In practice, since
3417        the TLS handshake MACs prevent downgrade and no good attacks are
3418        known on those MACs, ambiguity is not considered a serious
3419        security risk.  Note that if servers choose to to check the
3420        version number, they should randomize the PreMasterSecret in case
3421        of error, rather than generate an alert, in order to avoid
3422        variants on the Bleichenbacher attack. [KPR03]
3424 7.4.9.2. Client Diffie-Hellman public value
3426    Meaning of this message:
3427        This structure conveys the client's Diffie-Hellman public value
3428        (Yc) if it was not already included in the client's certificate.
3429        The encoding used for Yc is determined by the enumerated
3430        PublicValueEncoding. This structure is a variant of the client
3431        key exchange message, not a message in itself.
3433    Structure of this message:
3434        enum { implicit, explicit } PublicValueEncoding;
3436        implicit
3437            If the client certificate already contains a suitable Diffie-
3438            Hellman key, then Yc is implicit and does not need to be sent
3439            again. In this case, the client key exchange message will be
3440            sent, but MUST be empty.
3442        explicit
3443            Yc needs to be sent.
3445        struct {
3446            select (PublicValueEncoding) {
3447                case implicit: struct { };
3448                case explicit: opaque dh_Yc<1..2^16-1>;
3449            } dh_public;
3450        } ClientDiffieHellmanPublic;
3452        dh_Yc
3453            The client's Diffie-Hellman public value (Yc).
3457 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 64]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3460 7.4.10. Certificate verify
3462    When this message will be sent:
3463        This message is used to provide explicit verification of a client
3464        certificate. This message is only sent following a client
3465        certificate that has signing capability (i.e. all certificates
3466        except those containing fixed Diffie-Hellman parameters). When
3467        sent, it MUST immediately follow the client key exchange message.
3469    Structure of this message:
3470        struct {
3471             Signature signature;
3472        } CertificateVerify;
3474        The Signature type is defined in 7.4.3. If the SignatureAlgorithm
3475        is DSA, then the sha_hash value must be used. If it is RSA,
3476        the same function (denoted Hash) must be used as was used to
3477        create the signature for the client's certificate.
3479        CertificateVerify.signature.hash
3480            Hash(handshake_messages);
3482        CertificateVerify.signature.sha_hash
3483            SHA(handshake_messages);
3485    Here handshake_messages refers to all handshake messages sent or
3486    received starting at client hello up to but not including this
3487    message, including the type and length fields of the handshake
3488    messages. This is the concatenation of all the Handshake structures
3489    as defined in 7.4 exchanged thus far.
3491 7.4.10. Finished
3493    When this message will be sent:
3494        A finished message is always sent immediately after a change
3495        cipher spec message to verify that the key exchange and
3496        authentication processes were successful. It is essential that a
3497        change cipher spec message be received between the other
3498        handshake messages and the Finished message.
3500    Meaning of this message:
3501        The finished message is the first protected with the just-
3502        negotiated algorithms, keys, and secrets. Recipients of finished
3503        messages MUST verify that the contents are correct.  Once a side
3504        has sent its Finished message and received and validated the
3505        Finished message from its peer, it may begin to send and receive
3506        application data over the connection.
3511 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 65]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3514        struct {
3515            opaque verify_data[12];
3516        } Finished;
3518        verify_data
3519            PRF(master_secret, finished_label, Hash(handshake_messages))[0..11];
3521        finished_label
3522            For Finished messages sent by the client, the string "client
3523            finished". For Finished messages sent by the server, the
3524            string "server finished".
3526            Hash denotes the negotiated hash used for the PRF. If a new
3527            PRF is defined, then this hash MUST be specified.
3529        handshake_messages
3530            All of the data from all messages in this handshake (not
3531            including any HelloRequest messages) up to but not including
3532            this message. This is only data visible at the handshake
3533            layer and does not include record layer headers.  This is the
3534            concatenation of all the Handshake structures as defined in
3535            7.4 exchanged thus far.
3537    It is a fatal error if a finished message is not preceded by a change
3538    cipher spec message at the appropriate point in the handshake.
3540    The value handshake_messages includes all handshake messages starting
3541    at client hello up to, but not including, this finished message. This
3542    may be different from handshake_messages in Section 7.4.10 because it
3543    would include the certificate verify message (if sent). Also, the
3544    handshake_messages for the finished message sent by the client will
3545    be different from that for the finished message sent by the server,
3546    because the one which is sent second will include the prior one.
3548  Note: Change cipher spec messages, alerts and any other record types
3549        are not handshake messages and are not included in the hash
3550        computations. Also, Hello Request messages are omitted from
3551        handshake hashes.
3553 8. Cryptographic computations
3555    In order to begin connection protection, the TLS Record Protocol
3556    requires specification of a suite of algorithms, a master secret, and
3557    the client and server random values. The authentication, encryption,
3558    and MAC algorithms are determined by the cipher_suite selected by the
3559    server and revealed in the server hello message. The compression
3560    algorithm is negotiated in the hello messages, and the random values
3561    are exchanged in the hello messages. All that remains is to calculate
3565 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 66]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3568    the master secret.
3570 8.1. Computing the master secret
3572    For all key exchange methods, the same algorithm is used to convert
3573    the pre_master_secret into the master_secret. The pre_master_secret
3574    should be deleted from memory once the master_secret has been
3575    computed.
3577        master_secret = PRF(pre_master_secret, "master secret",
3578                            ClientHello.random + ServerHello.random)
3579        [0..47];
3581    The master secret is always exactly 48 bytes in length. The length of
3582    the premaster secret will vary depending on key exchange method.
3584 8.1.1. RSA
3586    When RSA is used for server authentication and key exchange, a
3587    48-byte pre_master_secret is generated by the client, encrypted under
3588    the server's public key, and sent to the server. The server uses its
3589    private key to decrypt the pre_master_secret. Both parties then
3590    convert the pre_master_secret into the master_secret, as specified
3591    above.
3593    RSA digital signatures are performed using PKCS #1 [PKCS1] block type
3594    1. RSA public key encryption is performed using PKCS #1 block type 2.
3596 8.1.2. Diffie-Hellman
3598    A conventional Diffie-Hellman computation is performed. The
3599    negotiated key (Z) is used as the pre_master_secret, and is converted
3600    into the master_secret, as specified above.  Leading bytes of Z that
3601    contain all zero bits are stripped before it is used as the
3602    pre_master_secret.
3604  Note: Diffie-Hellman parameters are specified by the server, and may
3605        be either ephemeral or contained within the server's certificate.
3607 9. Mandatory Cipher Suites
3609    In the absence of an application profile standard specifying
3610    otherwise, a TLS compliant application MUST implement the cipher
3611    suite TLS_RSA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA.
3613 10. Application data protocol
3615    Application data messages are carried by the Record Layer and are
3619 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 67]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3622    fragmented, compressed and encrypted based on the current connection
3623    state. The messages are treated as transparent data to the record
3624    layer.
3626 11. IANA Considerations
3628    This document describes a number of new registries to be created by
3629    IANA. We recommend that they be placed as individual registries items
3630    under a common TLS category.
3632    Section 7.4.5 describes a TLS HashType Registry to be maintained by
3633    the IANA, as defining a number of such code point identifiers.
3634    HashType identifiers with values in the range 0-63 (decimal)
3635    inclusive are assigned via RFC 2434 Standards Action. Values from the
3636    range 64-223 (decimal) inclusive are assigned via [RFC 2434]
3637    Specification Required.  Identifier values from 224-255 (decimal)
3638    inclusive are reserved for RFC 2434 Private Use. The registry will be
3639    initially populated with the values in this document, Section 7.4.5.
3641    Section 7.4.5 describes a TLS ClientCertificateType Registry to be
3642    maintained by the IANA, as defining a number of such code point
3643    identifiers. ClientCertificateType identifiers with values in the
3644    range 0-63 (decimal) inclusive are assigned via RFC 2434 Standards
3645    Action. Values from the range 64-223 (decimal) inclusive are assigned
3646    via [RFC 2434] Specification Required.  Identifier values from
3647    224-255 (decimal) inclusive are reserved for RFC 2434 Private Use.
3648    The registry will be initially populated with the values in this
3649    document, Section 7.4.5.
3651    Section A.5 describes a TLS Cipher Suite Registry to be maintained by
3652    the IANA, as well as defining a number of such cipher suite
3653    identifiers. Cipher suite values with the first byte in the range
3654    0-191 (decimal) inclusive are assigned via RFC 2434 Standards Action.
3655    Values with the first byte in the range 192-254 (decimal) are
3656    assigned via RFC 2434 Specification Required. Values with the first
3657    byte 255 (decimal) are reserved for RFC 2434 Private Use. The
3658    registry will be initially populated with the values from Section A.5
3659    of this document, [TLSAES], and Section 3 of [TLSKRB].
3661    Section 6 requires that all ContentType values be defined by RFC 2434
3662    Standards Action. IANA SHOULD create a TLS ContentType registry,
3663    initially populated with values from Section 6.2.1 of this document.
3664    Future values MUST be allocated via Standards Action as described in
3665    [RFC 2434].
3667    Section 7.2.2 requires that all Alert values be defined by RFC 2434
3668    Standards Action. IANA SHOULD create a TLS Alert registry, initially
3669    populated with values from Section 7.2 of this document and Section 4
3673 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 68]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3676    of [TLSEXT]. Future values MUST be allocated via Standards Action as
3677    described in [RFC 2434].
3679    Section 7.4 requires that all HandshakeType values be defined by RFC
3680    2434 Standards Action. IANA SHOULD create a TLS HandshakeType
3681    registry, initially populated with values from Section 7.4 of this
3682    document and Section 2.4 of [TLSEXT].  Future values MUST be
3683    allocated via Standards Action as described in [RFC2434].
3686 11.1 Extensions
3688    Sections XXX and XXX describes a registry of ExtensionType values to
3689    be maintained by the IANA. ExtensionType values are to be assigned
3690    via IETF Consensus as defined in RFC 2434 [IANA]. The initial
3691    registry corresponds to the definition of "ExtensionType" in Section
3692    2.3.
3694    The MIME type "application/pkix-pkipath" has been registered by the
3695    IANA with the following template:
3697       To: ietf-types@iana.org Subject: Registration of MIME media type
3698       application/pkix-pkipath
3700       MIME media type name: application
3701       MIME subtype name: pkix-pkipath
3703       Optional parameters: version (default value is "1")
3705       Encoding considerations:
3706          This MIME type is a DER encoding of the ASN.1 type PkiPath,
3707          defined as follows:
3708            PkiPath ::= SEQUENCE OF Certificate
3709            PkiPath is used to represent a certification path.  Within the
3710            sequence, the order of certificates is such that the subject of
3711            the first certificate is the issuer of the second certificate,
3712            etc.
3714          This is identical to the definition published in [X509-4th-TC1];
3715          note that it is different from that in [X509-4th].
3717          All Certificates MUST conform to [PKIX].  (This should be
3718          interpreted as a requirement to encode only PKIX-conformant
3719          certificates using this type.  It does not necessarily require
3720          that all certificates that are not strictly PKIX-conformant must
3721          be rejected by relying parties, although the security consequences
3722          of accepting any such certificates should be considered
3723          carefully.)
3727 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 69]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3730          DER (as opposed to BER) encoding MUST be used.  If this type is
3731          sent over a 7-bit transport, base64 encoding SHOULD be used.
3733       Security considerations:
3734          The security considerations of [X509-4th] and [PKIX] (or any
3735          updates to them) apply, as well as those of any protocol that uses
3736          this type (e.g., TLS).
3738          Note that this type only specifies a certificate chain that can be
3739          assessed for validity according to the relying party's existing
3740          configuration of trusted CAs; it is not intended to be used to
3741          specify any change to that configuration.
3743       Interoperability considerations:
3744          No specific interoperability problems are known with this type,
3745          but for recommendations relating to X.509 certificates in general,
3746          see [PKIX].
3748       Published specification: this memo, and [PKIX].
3750       Applications which use this media type: TLS.  It may also be used by
3751          other protocols, or for general interchange of PKIX certificate
3753       Additional information:
3754          Magic number(s): DER-encoded ASN.1 can be easily recognized.
3755            Further parsing is required to distinguish from other ASN.1
3756            types.
3757          File extension(s): .pkipath
3758          Macintosh File Type Code(s): not specified
3760       Person & email address to contact for further information:
3761          Magnus Nystrom <magnus@rsasecurity.com>
3763       Intended usage: COMMON
3765       Change controller:
3766          IESG <iesg@ietf.org>
3781 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 70]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3784 A. Protocol constant values
3786    This section describes protocol types and constants.
3788 A.1. Record layer
3790     struct {
3791         uint8 major, minor;
3792     } ProtocolVersion;
3794     ProtocolVersion version = { 3, 3 };     /* TLS v1.2*/
3796     enum {
3797         change_cipher_spec(20), alert(21), handshake(22),
3798         application_data(23), (255)
3799     } ContentType;
3801     struct {
3802         ContentType type;
3803         ProtocolVersion version;
3804         uint16 length;
3805         opaque fragment[TLSPlaintext.length];
3806     } TLSPlaintext;
3808     struct {
3809         ContentType type;
3810         ProtocolVersion version;
3811         uint16 length;
3812         opaque fragment[TLSCompressed.length];
3813     } TLSCompressed;
3815     struct {
3816         ContentType type;
3817         ProtocolVersion version;
3818         uint16 length;
3819         select (CipherSpec.cipher_type) {
3820             case stream: GenericStreamCipher;
3821             case block:  GenericBlockCipher;
3822         } fragment;
3823     } TLSCiphertext;
3825     stream-ciphered struct {
3826         opaque content[TLSCompressed.length];
3827         opaque MAC[CipherSpec.hash_size];
3828     } GenericStreamCipher;
3830     block-ciphered struct {
3831         opaque IV[CipherSpec.block_length];
3835 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 71]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3838         opaque content[TLSCompressed.length];
3839         opaque MAC[CipherSpec.hash_size];
3840         uint8 padding[GenericBlockCipher.padding_length];
3841         uint8 padding_length;
3842     } GenericBlockCipher;
3844     aead-ciphered struct {
3845         opaque IV[CipherSpec.iv_length];
3846         opaque aead_output[AEADEncrypted.length];
3847     } GenericAEADCipher;
3849 A.2. Change cipher specs message
3851     struct {
3852         enum { change_cipher_spec(1), (255) } type;
3853     } ChangeCipherSpec;
3855 A.3. Alert messages
3857     enum { warning(1), fatal(2), (255) } AlertLevel;
3859         enum {
3860             close_notify(0),
3861             unexpected_message(10),
3862             bad_record_mac(20),
3863             decryption_failed(21),
3864             record_overflow(22),
3865             decompression_failure(30),
3866             handshake_failure(40),
3867             no_certificate_RESERVED (41),
3868             bad_certificate(42),
3869             unsupported_certificate(43),
3870             certificate_revoked(44),
3871             certificate_expired(45),
3872             certificate_unknown(46),
3873             illegal_parameter(47),
3874             unknown_ca(48),
3875             access_denied(49),
3876             decode_error(50),
3877             decrypt_error(51),
3878             export_restriction_RESERVED(60),
3879             protocol_version(70),
3880             insufficient_security(71),
3881             internal_error(80),
3882             user_canceled(90),
3883             no_renegotiation(100),
3884             unsupported_extension(110),           /* new */
3885             certificate_unobtainable(111),        /* new */
3889 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 72]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3892             unrecognized_name(112),               /* new */
3893             bad_certificate_status_response(113), /* new */
3894             bad_certificate_hash_value(114),      /* new */
3895             (255)
3896         } AlertDescription;
3898     struct {
3899         AlertLevel level;
3900         AlertDescription description;
3901     } Alert;
3943 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 73]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
3946 A.4. Handshake protocol
3948     enum {
3949         hello_request(0), client_hello(1), server_hello(2),
3950         certificate(11), server_key_exchange (12),
3951         certificate_request(13), server_hello_done(14),
3952         certificate_verify(15), client_key_exchange(16),
3953         finished(20), certificate_url(21), certificate_status(22),
3954      (255)
3955     } HandshakeType;
3957     struct {
3958         HandshakeType msg_type;
3959         uint24 length;
3960         select (HandshakeType) {
3961             case hello_request:       HelloRequest;
3962             case client_hello:        ClientHello;
3963             case server_hello:        ServerHello;
3964             case certificate:         Certificate;
3965             case server_key_exchange: ServerKeyExchange;
3966             case certificate_request: CertificateRequest;
3967             case server_hello_done:   ServerHelloDone;
3968             case certificate_verify:  CertificateVerify;
3969             case client_key_exchange: ClientKeyExchange;
3970             case finished:            Finished;
3971             case certificate_url:     CertificateURL;
3972             case certificate_status:  CertificateStatus;
3973         } body;
3974     } Handshake;
3976 A.4.1. Hello messages
3978     struct { } HelloRequest;
3980     struct {
3981         uint32 gmt_unix_time;
3982         opaque random_bytes[28];
3983     } Random;
3985     opaque SessionID<0..32>;
3987     uint8 CipherSuite[2];
3989     enum { null(0), (255) } CompressionMethod;
3991     struct {
3992         ProtocolVersion client_version;
3993         Random random;
3997 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 74]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4000         SessionID session_id;
4001         CipherSuite cipher_suites<2..2^16-1>;
4002         CompressionMethod compression_methods<1..2^8-1>;
4003         Extension client_hello_extension_list<0..2^16-1>;
4004     } ClientHello;
4006     struct {
4007         ProtocolVersion client_version;
4008         Random random;
4009         SessionID session_id;
4010         CipherSuite cipher_suites<2..2^16-1>;
4011         CompressionMethod compression_methods<1..2^8-1>;
4012         Extension client_hello_extension_list<0..2^16-1>;
4013     } ExtendedClientHello;
4015     struct {
4016         ProtocolVersion server_version;
4017         Random random;
4018         SessionID session_id;
4019         CipherSuite cipher_suite;
4020         CompressionMethod compression_method;
4021     } ServerHello;
4023     struct {
4024         ProtocolVersion server_version;
4025         Random random;
4026         SessionID session_id;
4027         CipherSuite cipher_suite;
4028         CompressionMethod compression_method;
4029      Extension server_hello_extension_list<0..2^16-1>;
4030     } ExtendedServerHello;
4032     struct {
4033         ExtensionType extension_type;
4034         opaque extension_data<0..2^16-1>;
4035     } Extension;
4037     enum {
4038         server_name(0), max_fragment_length(1),
4039         client_certificate_url(2), trusted_ca_keys(3),
4040         truncated_hmac(4), status_request(5),
4041         cert_hash_types(6), (65535)
4042     } ExtensionType;
4044     struct {
4045         NameType name_type;
4046         select (name_type) {
4047             case host_name: HostName;
4051 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 75]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4054         } name;
4055     } ServerName;
4057     enum {
4058         host_name(0), (255)
4059     } NameType;
4061     opaque HostName<1..2^16-1>;
4063     struct {
4064         ServerName server_name_list<1..2^16-1>
4065     } ServerNameList;
4067     enum{
4068         2^9(1), 2^10(2), 2^11(3), 2^12(4), (255)
4069     } MaxFragmentLength;
4071     struct {
4072         TrustedAuthority trusted_authorities_list<0..2^16-1>;
4073     } TrustedAuthorities;
4075     struct {
4076         IdentifierType identifier_type;
4077         select (identifier_type) {
4078             case pre_agreed: struct {};
4079             case key_sha1_hash: SHA1Hash;
4080             case x509_name: DistinguishedName;
4081             case cert_sha1_hash: SHA1Hash;
4082         } identifier;
4083     } TrustedAuthority;
4085     enum {
4086         pre_agreed(0), key_sha1_hash(1), x509_name(2),
4087         cert_sha1_hash(3), (255)
4088     } IdentifierType;
4090     struct {
4091         CertificateStatusType status_type;
4092         select (status_type) {
4093             case ocsp: OCSPStatusRequest;
4094         } request;
4095     } CertificateStatusRequest;
4097     enum { ocsp(1), (255) } CertificateStatusType;
4099     struct {
4100         ResponderID responder_id_list<0..2^16-1>;
4101         Extensions  request_extensions;
4105 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 76]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4108     } OCSPStatusRequest;
4110      opaque ResponderID<1..2^16-1>;
4111 A.4.2. Server authentication and key exchange messages
4113     opaque ASN.1Cert<2^24-1>;
4115     struct {
4116         ASN.1Cert certificate_list<0..2^24-1>;
4117     } Certificate;
4119     struct {
4120         CertificateStatusType status_type;
4121         select (status_type) {
4122             case ocsp: OCSPResponse;
4123         } response;
4124     } CertificateStatus;
4126     opaque OCSPResponse<1..2^24-1>;
4128     enum { rsa, diffie_hellman } KeyExchangeAlgorithm;
4130     struct {
4131         opaque rsa_modulus<1..2^16-1>;
4132         opaque rsa_exponent<1..2^16-1>;
4133     } ServerRSAParams;
4135     struct {
4136         opaque dh_p<1..2^16-1>;
4137         opaque dh_g<1..2^16-1>;
4138         opaque dh_Ys<1..2^16-1>;
4139     } ServerDHParams;
4141     struct {
4142         select (KeyExchangeAlgorithm) {
4143             case diffie_hellman:
4144                 ServerDHParams params;
4145                 Signature signed_params;
4146             case rsa:
4147                 ServerRSAParams params;
4148                 Signature signed_params;
4149         };
4150     } ServerKeyExchange;
4152     enum { anonymous, rsa, dsa } SignatureAlgorithm;
4154     struct {
4155         select (KeyExchangeAlgorithm) {
4159 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 77]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4162             case diffie_hellman:
4163                 ServerDHParams params;
4164             case rsa:
4165                 ServerRSAParams params;
4166         };
4167     } ServerParams;
4169     struct {
4170         select (SignatureAlgorithm) {
4171             case anonymous: struct { };
4172             case rsa:
4173                 digitally-signed struct {
4174                     opaque hash[Hash.length];
4175                 };
4176             case dsa:
4177                 digitally-signed struct {
4178                     opaque sha_hash[20];
4179                 };
4180             };
4181         };
4182     } Signature;
4184     enum {
4185         rsa_sign(1), dss_sign(2), rsa_fixed_dh(3), dss_fixed_dh(4),
4186      rsa_ephemeral_dh_RESERVED(5), dss_ephemeral_dh_RESERVED(6),
4187      fortezza_dms_RESERVED(20),
4188      (255)
4189     } ClientCertificateType;
4191     opaque DistinguishedName<1..2^16-1>;
4193     struct {
4194         ClientCertificateType certificate_types<1..2^8-1>;
4195         DistinguishedName certificate_authorities<0..2^16-1>;
4196     } CertificateRequest;
4198     struct { } ServerHelloDone;
4200 A.4.3. Client authentication and key exchange messages
4202     struct {
4203         select (KeyExchangeAlgorithm) {
4204             case rsa: EncryptedPreMasterSecret;
4205             case diffie_hellman: ClientDiffieHellmanPublic;
4206         } exchange_keys;
4207     } ClientKeyExchange;
4209     struct {
4213 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 78]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4216         ProtocolVersion client_version;
4217         opaque random[46];
4218     } PreMasterSecret;
4220     struct {
4221         public-key-encrypted PreMasterSecret pre_master_secret;
4222     } EncryptedPreMasterSecret;
4224     enum { implicit, explicit } PublicValueEncoding;
4226     struct {
4227         select (PublicValueEncoding) {
4228             case implicit: struct {};
4229             case explicit: opaque DH_Yc<1..2^16-1>;
4230         } dh_public;
4231     } ClientDiffieHellmanPublic;
4233     enum {
4234         individual_certs(0), pkipath(1), (255)
4235     } CertChainType;
4237     enum {
4238         false(0), true(1)
4239     } Boolean;
4241     struct {
4242         CertChainType type;
4243         URLAndOptionalHash url_and_hash_list<1..2^16-1>;
4244     } CertificateURL;
4246     struct {
4247         opaque url<1..2^16-1>;
4248         Boolean hash_present;
4249         select (hash_present) {
4250             case false: struct {};
4251             case true: SHA1Hash;
4252         } hash;
4253     } URLAndOptionalHash;
4255     opaque SHA1Hash[20];
4257     struct {
4258         Signature signature;
4259     } CertificateVerify;
4261 A.4.4. Handshake finalization message
4263     struct {
4267 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 79]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4270         opaque verify_data[12];
4271     } Finished;
4273 A.5. The CipherSuite
4275    The following values define the CipherSuite codes used in the client
4276    hello and server hello messages.
4278    A CipherSuite defines a cipher specification supported in TLS Version
4279    1.1.
4281    TLS_NULL_WITH_NULL_NULL is specified and is the initial state of a
4282    TLS connection during the first handshake on that channel, but must
4283    not be negotiated, as it provides no more protection than an
4284    unsecured connection.
4286     CipherSuite TLS_NULL_WITH_NULL_NULL                = { 0x00,0x00 };
4288    The following CipherSuite definitions require that the server provide
4289    an RSA certificate that can be used for key exchange. The server may
4290    request either an RSA or a DSS signature-capable certificate in the
4291    certificate request message.
4293     CipherSuite TLS_RSA_WITH_NULL_MD5                  = { 0x00,0x01 };
4294     CipherSuite TLS_RSA_WITH_NULL_SHA                  = { 0x00,0x02 };
4295     CipherSuite TLS_RSA_WITH_RC4_128_MD5               = { 0x00,0x04 };
4296     CipherSuite TLS_RSA_WITH_RC4_128_SHA               = { 0x00,0x05 };
4297     CipherSuite TLS_RSA_WITH_IDEA_CBC_SHA              = { 0x00,0x07 };
4298     CipherSuite TLS_RSA_WITH_DES_CBC_SHA               = { 0x00,0x09 };
4299     CipherSuite TLS_RSA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA          = { 0x00,0x0A };
4300     CipherSuite TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA           = { 0x00, 0x2F };
4301     CipherSuite TLS_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA           = { 0x00, 0x35 };
4302    The following CipherSuite definitions are used for server-
4303    authenticated (and optionally client-authenticated) Diffie-Hellman.
4304    DH denotes cipher suites in which the server's certificate contains
4305    the Diffie-Hellman parameters signed by the certificate authority
4306    (CA). DHE denotes ephemeral Diffie-Hellman, where the Diffie-Hellman
4307    parameters are signed by a DSS or RSA certificate, which has been
4308    signed by the CA. The signing algorithm used is specified after the
4309    DH or DHE parameter. The server can request an RSA or DSS signature-
4310    capable certificate from the client for client authentication or it
4311    may request a Diffie-Hellman certificate. Any Diffie-Hellman
4312    certificate provided by the client must use the parameters (group and
4313    generator) described by the server.
4315     CipherSuite TLS_DH_DSS_WITH_DES_CBC_SHA            = { 0x00,0x0C };
4316     CipherSuite TLS_DH_DSS_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA       = { 0x00,0x0D };
4317     CipherSuite TLS_DH_RSA_WITH_DES_CBC_SHA            = { 0x00,0x0F };
4321 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 80]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4324     CipherSuite TLS_DH_RSA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA       = { 0x00,0x10 };
4325     CipherSuite TLS_DHE_DSS_WITH_DES_CBC_SHA           = { 0x00,0x12 };
4326     CipherSuite TLS_DHE_DSS_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA      = { 0x00,0x13 };
4327     CipherSuite TLS_DHE_RSA_WITH_DES_CBC_SHA           = { 0x00,0x15 };
4328     CipherSuite TLS_DHE_RSA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA      = { 0x00,0x16 };
4329     CipherSuite TLS_DH_DSS_WITH_AES_128_CBC_SHA        = { 0x00, 0x30 };
4330     CipherSuite TLS_DH_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA        = { 0x00, 0x31 };
4331     CipherSuite TLS_DHE_DSS_WITH_AES_128_CBC_SHA       = { 0x00, 0x32 };
4332     CipherSuite TLS_DHE_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA       = { 0x00, 0x33 };
4333     CipherSuite TLS_DH_anon_WITH_AES_128_CBC_SHA       = { 0x00, 0x34 };
4334     CipherSuite TLS_DH_DSS_WITH_AES_256_CBC_SHA        = { 0x00, 0x36 };
4335     CipherSuite TLS_DH_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA        = { 0x00, 0x37 };
4336     CipherSuite TLS_DHE_DSS_WITH_AES_256_CBC_SHA       = { 0x00, 0x38 };
4337     CipherSuite TLS_DHE_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA       = { 0x00, 0x39 };
4338     CipherSuite TLS_DH_anon_WITH_AES_256_CBC_SHA       = { 0x00, 0x3A };
4340    The following cipher suites are used for completely anonymous Diffie-
4341    Hellman communications in which neither party is authenticated. Note
4342    that this mode is vulnerable to man-in-the-middle attacks and is
4343    therefore deprecated.
4345     CipherSuite TLS_DH_anon_WITH_RC4_128_MD5           = { 0x00,0x18 };
4346     CipherSuite TLS_DH_anon_WITH_DES_CBC_SHA           = { 0x00,0x1A };
4347     CipherSuite TLS_DH_anon_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA      = { 0x00,0x1B };
4349    When SSLv3 and TLS 1.0 were designed, the United States restricted
4350    the export of cryptographic software containing certain strong
4351    encryption algorithms. A series of cipher suites were designed to
4352    operate at reduced key lengths in order to comply with those
4353    regulations. Due to advances in computer performance, these
4354    algorithms are now unacceptably weak and export restrictions have
4355    since been loosened. TLS 1.1 implementations MUST NOT negotiate these
4356    cipher suites in TLS 1.1 mode. However, for backward compatibility
4357    they may be offered in the ClientHello for use with TLS 1.0 or SSLv3
4358    only servers. TLS 1.1 clients MUST check that the server did not
4359    choose one of these cipher suites during the handshake. These
4360    ciphersuites are listed below for informational purposes and to
4361    reserve the numbers.
4363     CipherSuite TLS_RSA_EXPORT_WITH_RC4_40_MD5         = { 0x00,0x03 };
4364     CipherSuite TLS_RSA_EXPORT_WITH_RC2_CBC_40_MD5     = { 0x00,0x06 };
4365     CipherSuite TLS_RSA_EXPORT_WITH_DES40_CBC_SHA      = { 0x00,0x08 };
4366     CipherSuite TLS_DH_DSS_EXPORT_WITH_DES40_CBC_SHA   = { 0x00,0x0B };
4367     CipherSuite TLS_DH_RSA_EXPORT_WITH_DES40_CBC_SHA   = { 0x00,0x0E };
4368     CipherSuite TLS_DHE_DSS_EXPORT_WITH_DES40_CBC_SHA  = { 0x00,0x11 };
4369     CipherSuite TLS_DHE_RSA_EXPORT_WITH_DES40_CBC_SHA  = { 0x00,0x14 };
4370     CipherSuite TLS_DH_anon_EXPORT_WITH_RC4_40_MD5     = { 0x00,0x17 };
4371     CipherSuite TLS_DH_anon_EXPORT_WITH_DES40_CBC_SHA  = { 0x00,0x19 };
4375 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 81]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4378    The following cipher suites were defined in [TLSKRB] and are included
4379    here for completeness. See [TLSKRB] for details:
4381     CipherSuite      TLS_KRB5_WITH_DES_CBC_SHA            = { 0x00,0x1E };
4382     CipherSuite      TLS_KRB5_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA       = { 0x00,0x1F };
4383     CipherSuite      TLS_KRB5_WITH_RC4_128_SHA            = { 0x00,0x20 };
4384     CipherSuite      TLS_KRB5_WITH_IDEA_CBC_SHA           = { 0x00,0x21 };
4385     CipherSuite      TLS_KRB5_WITH_DES_CBC_MD5            = { 0x00,0x22 };
4386     CipherSuite      TLS_KRB5_WITH_3DES_EDE_CBC_MD5       = { 0x00,0x23 };
4387     CipherSuite      TLS_KRB5_WITH_RC4_128_MD5            = { 0x00,0x24 };
4388     CipherSuite      TLS_KRB5_WITH_IDEA_CBC_MD5           = { 0x00,0x25 };
4390    The following exportable cipher suites were defined in [TLSKRB] and
4391    are included here for completeness. TLS 1.1 implementations MUST NOT
4392    negotiate these cipher suites.
4394     CipherSuite      TLS_KRB5_EXPORT_WITH_DES_CBC_40_SHA  = { 0x00,0x26
4395    };
4396     CipherSuite      TLS_KRB5_EXPORT_WITH_RC2_CBC_40_SHA  = { 0x00,0x27
4397    };
4398     CipherSuite      TLS_KRB5_EXPORT_WITH_RC4_40_SHA      = { 0x00,0x28
4399    };
4400     CipherSuite      TLS_KRB5_EXPORT_WITH_DES_CBC_40_MD5  = { 0x00,0x29
4401    };
4402     CipherSuite      TLS_KRB5_EXPORT_WITH_RC2_CBC_40_MD5  = { 0x00,0x2A
4403    };
4404     CipherSuite      TLS_KRB5_EXPORT_WITH_RC4_40_MD5      = { 0x00,0x2B
4405    };
4408  The cipher suite space is divided into three regions:
4410        1. Cipher suite values with first byte 0x00 (zero)
4411           through decimal 191 (0xBF) inclusive are reserved for the IETF
4412           Standards Track protocols.
4414        2. Cipher suite values with first byte decimal 192 (0xC0)
4415           through decimal 254 (0xFE) inclusive are reserved
4416           for assignment for non-Standards Track methods.
4418        3. Cipher suite values with first byte 0xFF are
4419           reserved for private use.
4420    Additional information describing the role of IANA in the allocation
4421    of cipher suite code points is described in Section 11.
4423  Note: The cipher suite values { 0x00, 0x1C } and { 0x00, 0x1D } are
4424    reserved to avoid collision with Fortezza-based cipher suites in SSL
4425    3.
4429 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 82]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4432 A.6. The Security Parameters
4434    These security parameters are determined by the TLS Handshake
4435    Protocol and provided as parameters to the TLS Record Layer in order
4436    to initialize a connection state. SecurityParameters includes:
4438        enum { null(0), (255) } CompressionMethod;
4440        enum { server, client } ConnectionEnd;
4442        enum { null, rc4, rc2, des, 3des, des40, aes, idea }
4443        BulkCipherAlgorithm;
4445        enum { stream, block } CipherType;
4447        enum { null, md5, sha } MACAlgorithm;
4449    /* The algorithms specified in CompressionMethod,
4450    BulkCipherAlgorithm, and MACAlgorithm may be added to. */
4452        struct {
4453            ConnectionEnd entity;
4454            BulkCipherAlgorithm bulk_cipher_algorithm;
4455            CipherType cipher_type;
4456            uint8 key_size;
4457            uint8 key_material_length;
4458            MACAlgorithm mac_algorithm;
4459            uint8 hash_size;
4460            CompressionMethod compression_algorithm;
4461            opaque master_secret[48];
4462            opaque client_random[32];
4463            opaque server_random[32];
4464        } SecurityParameters;
4483 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 83]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4486 B. Glossary
4488    Advanced Encryption Standard (AES)
4489        AES is a widely used symmetric encryption algorithm.
4490        AES is
4491        a block cipher with a 128, 192, or 256 bit keys and a 16 byte
4492        block size. [AES] TLS currently only supports the 128 and 256
4493        bit key sizes.
4495    application protocol
4496        An application protocol is a protocol that normally layers
4497        directly on top of the transport layer (e.g., TCP/IP). Examples
4498        include HTTP, TELNET, FTP, and SMTP.
4500    asymmetric cipher
4501        See public key cryptography.
4503    authentication
4504        Authentication is the ability of one entity to determine the
4505        identity of another entity.
4507    block cipher
4508        A block cipher is an algorithm that operates on plaintext in
4509        groups of bits, called blocks. 64 bits is a common block size.
4511    bulk cipher
4512        A symmetric encryption algorithm used to encrypt large quantities
4513        of data.
4515    cipher block chaining (CBC)
4516        CBC is a mode in which every plaintext block encrypted with a
4517        block cipher is first exclusive-ORed with the previous ciphertext
4518        block (or, in the case of the first block, with the
4519        initialization vector). For decryption, every block is first
4520        decrypted, then exclusive-ORed with the previous ciphertext block
4521        (or IV).
4523    certificate
4524        As part of the X.509 protocol (a.k.a. ISO Authentication
4525        framework), certificates are assigned by a trusted Certificate
4526        Authority and provide a strong binding between a party's identity
4527        or some other attributes and its public key.
4529    client
4530        The application entity that initiates a TLS connection to a
4531        server. This may or may not imply that the client initiated the
4532        underlying transport connection. The primary operational
4533        difference between the server and client is that the server is
4537 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 84]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4540        generally authenticated, while the client is only optionally
4541        authenticated.
4543    client write key
4544        The key used to encrypt data written by the client.
4546    client write MAC secret
4547        The secret data used to authenticate data written by the client.
4549    connection
4550        A connection is a transport (in the OSI layering model
4551        definition) that provides a suitable type of service. For TLS,
4552        such connections are peer to peer relationships. The connections
4553        are transient. Every connection is associated with one session.
4555    Data Encryption Standard
4556        DES is a very widely used symmetric encryption algorithm. DES is
4557        a block cipher with a 56 bit key and an 8 byte block size. Note
4558        that in TLS, for key generation purposes, DES is treated as
4559        having an 8 byte key length (64 bits), but it still only provides
4560        56 bits of protection. (The low bit of each key byte is presumed
4561        to be set to produce odd parity in that key byte.) DES can also
4562        be operated in a mode where three independent keys and three
4563        encryptions are used for each block of data; this uses 168 bits
4564        of key (24 bytes in the TLS key generation method) and provides
4565        the equivalent of 112 bits of security. [DES], [3DES]
4567    Digital Signature Standard (DSS)
4568        A standard for digital signing, including the Digital Signing
4569        Algorithm, approved by the National Institute of Standards and
4570        Technology, defined in NIST FIPS PUB 186, "Digital Signature
4571        Standard," published May, 1994 by the U.S. Dept. of Commerce.
4572        [DSS]
4574    digital signatures
4575        Digital signatures utilize public key cryptography and one-way
4576        hash functions to produce a signature of the data that can be
4577        authenticated, and is difficult to forge or repudiate.
4579    handshake
4580        An initial negotiation between client and server that establishes
4581        the parameters of their transactions.
4583    Initialization Vector (IV)
4584        When a block cipher is used in CBC mode, the initialization
4585        vector is exclusive-ORed with the first plaintext block prior to
4586        encryption.
4591 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 85]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4594    IDEA
4595        A 64-bit block cipher designed by Xuejia Lai and James Massey.
4596        [IDEA]
4598    Message Authentication Code (MAC)
4599        A Message Authentication Code is a one-way hash computed from a
4600        message and some secret data. It is difficult to forge without
4601        knowing the secret data. Its purpose is to detect if the message
4602        has been altered.
4604    master secret
4605        Secure secret data used for generating encryption keys, MAC
4606        secrets, and IVs.
4608    MD5
4609        MD5 is a secure hashing function that converts an arbitrarily
4610        long data stream into a digest of fixed size (16 bytes). [MD5]
4612    public key cryptography
4613        A class of cryptographic techniques employing two-key ciphers.
4614        Messages encrypted with the public key can only be decrypted with
4615        the associated private key. Conversely, messages signed with the
4616        private key can be verified with the public key.
4618    one-way hash function
4619        A one-way transformation that converts an arbitrary amount of
4620        data into a fixed-length hash. It is computationally hard to
4621        reverse the transformation or to find collisions. MD5 and SHA are
4622        examples of one-way hash functions.
4624    RC2
4625        A block cipher developed by Ron Rivest at RSA Data Security, Inc.
4626        [RSADSI] described in [RC2].
4628    RC4
4629        A stream cipher invented by Ron Rivest. A compatible cipher is
4630        described in [SCH].
4632    RSA
4633        A very widely used public-key algorithm that can be used for
4634        either encryption or digital signing. [RSA]
4636    server
4637        The server is the application entity that responds to requests
4638        for connections from clients. See also under client.
4645 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 86]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4648    session
4649        A TLS session is an association between a client and a server.
4650        Sessions are created by the handshake protocol. Sessions define a
4651        set of cryptographic security parameters, which can be shared
4652        among multiple connections. Sessions are used to avoid the
4653        expensive negotiation of new security parameters for each
4654        connection.
4656    session identifier
4657        A session identifier is a value generated by a server that
4658        identifies a particular session.
4660    server write key
4661        The key used to encrypt data written by the server.
4663    server write MAC secret
4664        The secret data used to authenticate data written by the server.
4666    SHA
4667        The Secure Hash Algorithm is defined in FIPS PUB 180-2. It
4668        produces a 20-byte output. Note that all references to SHA
4669        actually use the modified SHA-1 algorithm. [SHA]
4671    SSL
4672        Netscape's Secure Socket Layer protocol [SSL3]. TLS is based on
4673        SSL Version 3.0
4675    stream cipher
4676        An encryption algorithm that converts a key into a
4677        cryptographically-strong keystream, which is then exclusive-ORed
4678        with the plaintext.
4680    symmetric cipher
4681        See bulk cipher.
4683    Transport Layer Security (TLS)
4684        This protocol; also, the Transport Layer Security working group
4685        of the Internet Engineering Task Force (IETF). See "Comments" at
4686        the end of this document.
4699 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 87]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4702 C. CipherSuite definitions
4704 CipherSuite                             Key          Cipher      Hash
4705                                         Exchange
4707 TLS_NULL_WITH_NULL_NULL                 NULL           NULL        NULL
4708 TLS_RSA_WITH_NULL_MD5                   RSA            NULL         MD5
4709 TLS_RSA_WITH_NULL_SHA                   RSA            NULL         SHA
4710 TLS_RSA_WITH_RC4_128_MD5                RSA            RC4_128      MD5
4711 TLS_RSA_WITH_RC4_128_SHA                RSA            RC4_128      SHA
4712 TLS_RSA_WITH_IDEA_CBC_SHA               RSA            IDEA_CBC     SHA
4713 TLS_RSA_WITH_DES_CBC_SHA                RSA            DES_CBC      SHA
4714 TLS_RSA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA           RSA            3DES_EDE_CBC SHA
4715 TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA            RSA            AES_128_CBC  SHA
4716 TLS_RSA_WITH_AES_256_SHA                RSA            AES_256_CBC  SHA
4717 TLS_DH_DSS_WITH_DES_CBC_SHA             DH_DSS         DES_CBC      SHA
4718 TLS_DH_DSS_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA        DH_DSS         3DES_EDE_CBC SHA
4719 TLS_DH_RSA_WITH_DES_CBC_SHA             DH_RSA         DES_CBC      SHA
4720 TLS_DH_RSA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA        DH_RSA         3DES_EDE_CBC SHA
4721 TLS_DHE_DSS_WITH_DES_CBC_SHA            DHE_DSS        DES_CBC      SHA
4722 TLS_DHE_DSS_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA       DHE_DSS        3DES_EDE_CBC SHA
4723 TLS_DHE_RSA_WITH_DES_CBC_SHA            DHE_RSA        DES_CBC      SHA
4724 TLS_DHE_RSA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA       DHE_RSA        3DES_EDE_CBC SHA
4725 TLS_DH_anon_WITH_RC4_128_MD5            DH_anon        RC4_128      MD5
4726 TLS_DH_anon_WITH_DES_CBC_SHA            DH_anon        DES_CBC      SHA
4727 TLS_DH_anon_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA       DH_anon        3DES_EDE_CBC SHA
4728 TLS_DH_DSS_WITH_AES_128_CBC_SHA         DH_DSS         AES_128_CBC  SHA
4729 TLS_DH_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA         DH_RSA         AES_128_CBC  SHA
4730 TLS_DHE_DSS_WITH_AES_128_CBC_SHA        DHE_DSS        AES_128_CBC  SHA
4731 TLS_DHE_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA        DHE_RSA        AES_128_CBC  SHA
4732 TLS_DH_anon_WITH_AES_128_CBC_SHA        DH_anon        AES_128_CBC  SHA
4733 TLS_DH_DSS_WITH_AES_256_CBC_SHA         DH_DSS         AES_256_CBC  SHA
4734 TLS_DH_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA         DH_RSA         AES_256_CBC  SHA
4735 TLS_DHE_DSS_WITH_AES_256_CBC_SHA        DHE_DSS        AES_256_CBC  SHA
4736 TLS_DHE_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA        DHE_RSA        AES_256_CBC  SHA
4737 TLS_DH_anon_WITH_AES_256_CBC_SHA        DH_anon        AES_256_CBC  SHA
4739       Key
4740       Exchange
4741       Algorithm       Description                        Key size limit
4743       DHE_DSS         Ephemeral DH with DSS signatures   None
4744       DHE_RSA         Ephemeral DH with RSA signatures   None
4745       DH_anon         Anonymous DH, no signatures        None
4746       DH_DSS          DH with DSS-based certificates     None
4747       DH_RSA          DH with RSA-based certificates     None
4748                                                          RSA = none
4749       NULL            No key exchange                    N/A
4753 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 88]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4756       RSA             RSA key exchange                   None
4758                          Key      Expanded     IV    Block
4759     Cipher       Type  Material Key Material   Size   Size
4761     NULL         Stream   0          0         0     N/A
4762     IDEA_CBC     Block   16         16         8      8
4763     RC2_CBC_40   Block    5         16         8      8
4764     RC4_40       Stream   5         16         0     N/A
4765     RC4_128      Stream  16         16         0     N/A
4766     DES40_CBC    Block    5          8         8      8
4767     DES_CBC      Block    8          8         8      8
4768     3DES_EDE_CBC Block   24         24         8      8
4770    Type
4771        Indicates whether this is a stream cipher or a block cipher
4772        running in CBC mode.
4774    Key Material
4775        The number of bytes from the key_block that are used for
4776        generating the write keys.
4778    Expanded Key Material
4779        The number of bytes actually fed into the encryption algorithm
4781    IV Size
4782        How much data needs to be generated for the initialization
4783        vector. Zero for stream ciphers; equal to the block size for
4784        block ciphers.
4786    Block Size
4787        The amount of data a block cipher enciphers in one chunk; a
4788        block cipher running in CBC mode can only encrypt an even
4789        multiple of its block size.
4791       Hash      Hash      Padding
4792     function    Size       Size
4793       NULL       0          0
4794       MD5        16         48
4795       SHA        20         40
4807 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 89]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4810 D. Implementation Notes
4812    The TLS protocol cannot prevent many common security mistakes. This
4813    section provides several recommendations to assist implementors.
4815 D.1 Random Number Generation and Seeding
4817    TLS requires a cryptographically-secure pseudorandom number generator
4818    (PRNG). Care must be taken in designing and seeding PRNGs.  PRNGs
4819    based on secure hash operations, most notably MD5 and/or SHA, are
4820    acceptable, but cannot provide more security than the size of the
4821    random number generator state. (For example, MD5-based PRNGs usually
4822    provide 128 bits of state.)
4824    To estimate the amount of seed material being produced, add the
4825    number of bits of unpredictable information in each seed byte. For
4826    example, keystroke timing values taken from a PC compatible's 18.2 Hz
4827    timer provide 1 or 2 secure bits each, even though the total size of
4828    the counter value is 16 bits or more. To seed a 128-bit PRNG, one
4829    would thus require approximately 100 such timer values.
4831    [RANDOM] provides guidance on the generation of random values.
4833 D.2 Certificates and authentication
4835    Implementations are responsible for verifying the integrity of
4836    certificates and should generally support certificate revocation
4837    messages. Certificates should always be verified to ensure proper
4838    signing by a trusted Certificate Authority (CA). The selection and
4839    addition of trusted CAs should be done very carefully. Users should
4840    be able to view information about the certificate and root CA.
4842 D.3 CipherSuites
4844    TLS supports a range of key sizes and security levels, including some
4845    which provide no or minimal security. A proper implementation will
4846    probably not support many cipher suites. For example, 40-bit
4847    encryption is easily broken, so implementations requiring strong
4848    security should not allow 40-bit keys. Similarly, anonymous Diffie-
4849    Hellman is strongly discouraged because it cannot prevent man-in-the-
4850    middle attacks. Applications should also enforce minimum and maximum
4851    key sizes. For example, certificate chains containing 512-bit RSA
4852    keys or signatures are not appropriate for high-security
4853    applications.
4861 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 90]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4864 E. Backward Compatibility
4866    For historical reasons and in order to avoid a profligate consumption
4867    of reserved port numbers, application protocols which are secured by
4868    TLS, SSL 3.0, and SSL 2.0 all frequently share the same connection
4869    port: for example, the https protocol (HTTP secured by SSL or TLS)
4870    uses port 443 regardless of which security protocol it is using.
4871    Thus, some mechanism must be determined to distinguish and negotiate
4872    among the various protocols.
4874    TLS versions 1.2, 1.1, 1.0, and SSL 3.0 are very similar; thus,
4875    supporting them all at the same time is relatively easy. TLS clients
4876    who wish to negotiate with such older servers SHOULD send client
4877    hello messages using the SSL 3.0 record format and client hello
4878    structure, sending {3, 3} for the client version field to note that
4879    they support TLS 1.2 and {3, 0} for the record version field (because
4880    the SSLv3 record format is being used--although the cleartext record
4881    format is the same for all versions).  If the server supports only a
4882    downrev version it will respond with a downrev 3.0 server hello; if
4883    it supports TLS 1.2 it will respond with a TLS 1.2 server hello. The
4884    negotiation then proceeds as appropriate for the negotiated protocol.
4886    Similarly, a TLS 1.2  server which wishes to interoperate with
4887    downrev clients SHOULD accept downrev client hello messages and
4888    respond with appropriate version fields. Note that the version in the
4889    server hello message and in the record header are the same.
4891    Whenever a client already knows the highest protocol known to a
4892    server (for example, when resuming a session), it SHOULD initiate the
4893    connection in that native protocol.
4895    TLS 1.1 clients that support SSL Version 2.0 servers MUST send SSL
4896    Version 2.0 client hello messages [SSL2]. TLS servers SHOULD accept
4897    either client hello format if they wish to support SSL 2.0 clients on
4898    the same connection port. The only deviations from the Version 2.0
4899    specification are the ability to specify a version with a value of
4900    three and the support for more ciphering types in the CipherSpec.
4902  Warning: The ability to send Version 2.0 client hello messages will be
4903           phased out with all due haste. Implementors SHOULD make every
4904           effort to move forward as quickly as possible. Version 3.0
4905           provides better mechanisms for moving to newer versions.
4907    The following cipher specifications are carryovers from SSL Version
4908    2.0. These are assumed to use RSA for key exchange and
4909    authentication.
4911        V2CipherSpec TLS_RC4_128_WITH_MD5          = { 0x01,0x00,0x80 };
4915 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 91]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4918        V2CipherSpec TLS_RC4_128_EXPORT40_WITH_MD5 = { 0x02,0x00,0x80 };
4919        V2CipherSpec TLS_RC2_CBC_128_CBC_WITH_MD5  = { 0x03,0x00,0x80 };
4920        V2CipherSpec TLS_RC2_CBC_128_CBC_EXPORT40_WITH_MD5
4921                                                   = { 0x04,0x00,0x80 };
4922        V2CipherSpec TLS_IDEA_128_CBC_WITH_MD5     = { 0x05,0x00,0x80 };
4923        V2CipherSpec TLS_DES_64_CBC_WITH_MD5       = { 0x06,0x00,0x40 };
4924        V2CipherSpec TLS_DES_192_EDE3_CBC_WITH_MD5 = { 0x07,0x00,0xC0 };
4926    Cipher specifications native to TLS can be included in Version 2.0
4927    client hello messages using the syntax below. Any V2CipherSpec
4928    element with its first byte equal to zero will be ignored by Version
4929    2.0 servers. Clients sending any of the above V2CipherSpecs SHOULD
4930    also include the TLS equivalent (see Appendix A.5):
4932        V2CipherSpec (see TLS name) = { 0x00, CipherSuite };
4934  Note: TLS 1.2 clients may generate the SSLv2 EXPORT cipher suites in
4935    handshakes for backward compatibility but MUST NOT negotiate them in
4936    TLS 1.2 mode.
4938 E.1. Version 2 client hello
4940    The Version 2.0 client hello message is presented below using this
4941    document's presentation model. The true definition is still assumed
4942    to be the SSL Version 2.0 specification. Note that this message MUST
4943    be sent directly on the wire, not wrapped as an SSLv3 record
4945        uint8 V2CipherSpec[3];
4947        struct {
4948            uint16 msg_length;
4949            uint8 msg_type;
4950            Version version;
4951            uint16 cipher_spec_length;
4952            uint16 session_id_length;
4953            uint16 challenge_length;
4954            V2CipherSpec cipher_specs[V2ClientHello.cipher_spec_length];
4955            opaque session_id[V2ClientHello.session_id_length];
4956            opaque challenge[V2ClientHello.challenge_length;
4957        } V2ClientHello;
4959    msg_length
4960        This field is the length of the following data in bytes. The high
4961        bit MUST be 1 and is not part of the length.
4963    msg_type
4964        This field, in conjunction with the version field, identifies a
4965        version 2 client hello message. The value SHOULD be one (1).
4969 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 92]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
4972    version
4973        The highest version of the protocol supported by the client
4974        (equals ProtocolVersion.version, see Appendix A.1).
4976    cipher_spec_length
4977        This field is the total length of the field cipher_specs. It
4978        cannot be zero and MUST be a multiple of the V2CipherSpec length
4979        (3).
4981    session_id_length
4982        This field MUST have a value of zero.
4984    challenge_length
4985        The length in bytes of the client's challenge to the server to
4986        authenticate itself. When using the SSLv2 backward compatible
4987        handshake the client MUST use a 32-byte challenge.
4989    cipher_specs
4990        This is a list of all CipherSpecs the client is willing and able
4991        to use. There MUST be at least one CipherSpec acceptable to the
4992        server.
4994    session_id
4995        This field MUST be empty.
4997    challenge
4998        The client challenge to the server for the server to identify
4999        itself is a (nearly) arbitrary length random. The TLS server will
5000        right justify the challenge data to become the ClientHello.random
5001        data (padded with leading zeroes, if necessary), as specified in
5002        this protocol specification. If the length of the challenge is
5003        greater than 32 bytes, only the last 32 bytes are used. It is
5004        legitimate (but not necessary) for a V3 server to reject a V2
5005        ClientHello that has fewer than 16 bytes of challenge data.
5007  Note: Requests to resume a TLS session MUST use a TLS client hello.
5009 E.2. Avoiding man-in-the-middle version rollback
5011    When TLS clients fall back to Version 2.0 compatibility mode, they
5012    SHOULD use special PKCS #1 block formatting. This is done so that TLS
5013    servers will reject Version 2.0 sessions with TLS-capable clients.
5015    When TLS clients are in Version 2.0 compatibility mode, they set the
5016    right-hand (least-significant) 8 random bytes of the PKCS padding
5017    (not including the terminal null of the padding) for the RSA
5018    encryption of the ENCRYPTED-KEY-DATA field of the CLIENT-MASTER-KEY
5019    to 0x03 (the other padding bytes are random). After decrypting the
5023 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 93]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5026    ENCRYPTED-KEY-DATA field, servers that support TLS SHOULD issue an
5027    error if these eight padding bytes are 0x03. Version 2.0 servers
5028    receiving blocks padded in this manner will proceed normally.
5077 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 94]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5080 F. Security analysis
5082    The TLS protocol is designed to establish a secure connection between
5083    a client and a server communicating over an insecure channel. This
5084    document makes several traditional assumptions, including that
5085    attackers have substantial computational resources and cannot obtain
5086    secret information from sources outside the protocol. Attackers are
5087    assumed to have the ability to capture, modify, delete, replay, and
5088    otherwise tamper with messages sent over the communication channel.
5089    This appendix outlines how TLS has been designed to resist a variety
5090    of attacks.
5092 F.1. Handshake protocol
5094    The handshake protocol is responsible for selecting a CipherSpec and
5095    generating a Master Secret, which together comprise the primary
5096    cryptographic parameters associated with a secure session. The
5097    handshake protocol can also optionally authenticate parties who have
5098    certificates signed by a trusted certificate authority.
5100 F.1.1. Authentication and key exchange
5102    TLS supports three authentication modes: authentication of both
5103    parties, server authentication with an unauthenticated client, and
5104    total anonymity. Whenever the server is authenticated, the channel is
5105    secure against man-in-the-middle attacks, but completely anonymous
5106    sessions are inherently vulnerable to such attacks.  Anonymous
5107    servers cannot authenticate clients. If the server is authenticated,
5108    its certificate message must provide a valid certificate chain
5109    leading to an acceptable certificate authority.  Similarly,
5110    authenticated clients must supply an acceptable certificate to the
5111    server. Each party is responsible for verifying that the other's
5112    certificate is valid and has not expired or been revoked.
5114    The general goal of the key exchange process is to create a
5115    pre_master_secret known to the communicating parties and not to
5116    attackers. The pre_master_secret will be used to generate the
5117    master_secret (see Section 8.1). The master_secret is required to
5118    generate the finished messages, encryption keys, and MAC secrets (see
5119    Sections 7.4.10, 7.4.11 and 6.3). By sending a correct finished
5120    message, parties thus prove that they know the correct
5121    pre_master_secret.
5123 F.1.1.1. Anonymous key exchange
5125    Completely anonymous sessions can be established using RSA or Diffie-
5126    Hellman for key exchange. With anonymous RSA, the client encrypts a
5127    pre_master_secret with the server's uncertified public key extracted
5131 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 95]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5134    from the server key exchange message. The result is sent in a client
5135    key exchange message. Since eavesdroppers do not know the server's
5136    private key, it will be infeasible for them to decode the
5137    pre_master_secret.
5139    Note: No anonymous RSA Cipher Suites are defined in this document.
5141    With Diffie-Hellman, the server's public parameters are contained in
5142    the server key exchange message and the client's are sent in the
5143    client key exchange message. Eavesdroppers who do not know the
5144    private values should not be able to find the Diffie-Hellman result
5145    (i.e. the pre_master_secret).
5147  Warning: Completely anonymous connections only provide protection
5148           against passive eavesdropping. Unless an independent tamper-
5149           proof channel is used to verify that the finished messages
5150           were not replaced by an attacker, server authentication is
5151           required in environments where active man-in-the-middle
5152           attacks are a concern.
5154 F.1.1.2. RSA key exchange and authentication
5156    With RSA, key exchange and server authentication are combined. The
5157    public key may be either contained in the server's certificate or may
5158    be a temporary RSA key sent in a server key exchange message.  When
5159    temporary RSA keys are used, they are signed by the server's RSA
5160    certificate. The signature includes the current ClientHello.random,
5161    so old signatures and temporary keys cannot be replayed. Servers may
5162    use a single temporary RSA key for multiple negotiation sessions.
5164  Note: The temporary RSA key option is useful if servers need large
5165        certificates but must comply with government-imposed size limits
5166        on keys used for key exchange.
5168    Note that if ephemeral RSA is not used, compromise of the server's
5169    static RSA key results in a loss of confidentiality for all sessions
5170    protected under that static key. TLS users desiring Perfect Forward
5171    Secrecy should use DHE cipher suites. The damage done by exposure of
5172    a private key can be limited by changing one's private key (and
5173    certificate) frequently.
5175    After verifying the server's certificate, the client encrypts a
5176    pre_master_secret with the server's public key. By successfully
5177    decoding the pre_master_secret and producing a correct finished
5178    message, the server demonstrates that it knows the private key
5179    corresponding to the server certificate.
5181    When RSA is used for key exchange, clients are authenticated using
5185 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 96]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5188    the certificate verify message (see Section 7.4.10). The client signs
5189    a value derived from the master_secret and all preceding handshake
5190    messages. These handshake messages include the server certificate,
5191    which binds the signature to the server, and ServerHello.random,
5192    which binds the signature to the current handshake process.
5194 F.1.1.3. Diffie-Hellman key exchange with authentication
5196    When Diffie-Hellman key exchange is used, the server can either
5197    supply a certificate containing fixed Diffie-Hellman parameters or
5198    can use the server key exchange message to send a set of temporary
5199    Diffie-Hellman parameters signed with a DSS or RSA certificate.
5200    Temporary parameters are hashed with the hello.random values before
5201    signing to ensure that attackers do not replay old parameters. In
5202    either case, the client can verify the certificate or signature to
5203    ensure that the parameters belong to the server.
5205    If the client has a certificate containing fixed Diffie-Hellman
5206    parameters, its certificate contains the information required to
5207    complete the key exchange. Note that in this case the client and
5208    server will generate the same Diffie-Hellman result (i.e.,
5209    pre_master_secret) every time they communicate. To prevent the
5210    pre_master_secret from staying in memory any longer than necessary,
5211    it should be converted into the master_secret as soon as possible.
5212    Client Diffie-Hellman parameters must be compatible with those
5213    supplied by the server for the key exchange to work.
5215    If the client has a standard DSS or RSA certificate or is
5216    unauthenticated, it sends a set of temporary parameters to the server
5217    in the client key exchange message, then optionally uses a
5218    certificate verify message to authenticate itself.
5220    If the same DH keypair is to be used for multiple handshakes, either
5221    because the client or server has a certificate containing a fixed DH
5222    keypair or because the server is reusing DH keys, care must be taken
5223    to prevent small subgroup attacks. Implementations SHOULD follow the
5224    guidelines found in [SUBGROUP].
5226    Small subgroup attacks are most easily avoided by using one of the
5227    DHE ciphersuites and generating a fresh DH private key (X) for each
5228    handshake. If a suitable base (such as 2) is chosen, g^X mod p can be
5229    computed very quickly so the performance cost is minimized.
5230    Additionally, using a fresh key for each handshake provides Perfect
5231    Forward Secrecy. Implementations SHOULD generate a new X for each
5232    handshake when using DHE ciphersuites.
5234 F.1.2. Version rollback attacks
5239 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 97]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5242    Because TLS includes substantial improvements over SSL Version 2.0,
5243    attackers may try to make TLS-capable clients and servers fall back
5244    to Version 2.0. This attack can occur if (and only if) two TLS-
5245    capable parties use an SSL 2.0 handshake.
5247    Although the solution using non-random PKCS #1 block type 2 message
5248    padding is inelegant, it provides a reasonably secure way for Version
5249    3.0 servers to detect the attack. This solution is not secure against
5250    attackers who can brute force the key and substitute a new ENCRYPTED-
5251    KEY-DATA message containing the same key (but with normal padding)
5252    before the application specified wait threshold has expired. Parties
5253    concerned about attacks of this scale should not be using 40-bit
5254    encryption keys anyway. Altering the padding of the least-significant
5255    8 bytes of the PKCS padding does not impact security for the size of
5256    the signed hashes and RSA key lengths used in the protocol, since
5257    this is essentially equivalent to increasing the input block size by
5258    8 bytes.
5260 F.1.3. Detecting attacks against the handshake protocol
5262    An attacker might try to influence the handshake exchange to make the
5263    parties select different encryption algorithms than they would
5264    normally chooses.
5266    For this attack, an attacker must actively change one or more
5267    handshake messages. If this occurs, the client and server will
5268    compute different values for the handshake message hashes. As a
5269    result, the parties will not accept each others' finished messages.
5270    Without the master_secret, the attacker cannot repair the finished
5271    messages, so the attack will be discovered.
5273 F.1.4. Resuming sessions
5275    When a connection is established by resuming a session, new
5276    ClientHello.random and ServerHello.random values are hashed with the
5277    session's master_secret. Provided that the master_secret has not been
5278    compromised and that the secure hash operations used to produce the
5279    encryption keys and MAC secrets are secure, the connection should be
5280    secure and effectively independent from previous connections.
5281    Attackers cannot use known encryption keys or MAC secrets to
5282    compromise the master_secret without breaking the secure hash
5283    operations (which use both SHA and MD5).
5285    Sessions cannot be resumed unless both the client and server agree.
5286    If either party suspects that the session may have been compromised,
5287    or that certificates may have expired or been revoked, it should
5288    force a full handshake. An upper limit of 24 hours is suggested for
5289    session ID lifetimes, since an attacker who obtains a master_secret
5293 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 98]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5296    may be able to impersonate the compromised party until the
5297    corresponding session ID is retired. Applications that may be run in
5298    relatively insecure environments should not write session IDs to
5299    stable storage.
5301 F.1.5 Extensions
5303    Security considerations for the extension mechanism in general, and
5304    the design of new extensions, are described in the previous section.
5305    A security analysis of each of the extensions defined in this
5306    document is given below.
5308    In general, implementers should continue to monitor the state of the
5309    art, and address any weaknesses identified.
5312 F.1.5.1 Security of server_name
5314    If a single server hosts several domains, then clearly it is
5315    necessary for the owners of each domain to ensure that this satisfies
5316    their security needs.  Apart from this, server_name does not appear
5317    to introduce significant security issues.
5319    Implementations MUST ensure that a buffer overflow does not occur
5320    whatever the values of the length fields in server_name.
5322    Although this document specifies an encoding for internationalized
5323    hostnames in the server_name extension, it does not address any
5324    security issues associated with the use of internationalized
5325    hostnames in TLS - in particular, the consequences of "spoofed" names
5326    that are indistinguishable from another name when displayed or
5327    printed.  It is recommended that server certificates not be issued
5328    for internationalized hostnames unless procedures are in place to
5329    mitigate the risk of spoofed hostnames.
5331    6.2. Security of max_fragment_length
5333    The maximum fragment length takes effect immediately, including for
5334    handshake messages.  However, that does not introduce any security
5335    complications that are not already present in TLS, since [TLS]
5336    requires implementations to be able to handle fragmented handshake
5337    messages.
5339    Note that as described in section XXX, once a non-null cipher suite
5340    has been activated, the effective maximum fragment length depends on
5341    the cipher suite and compression method, as well as on the negotiated
5342    max_fragment_length.  This must be taken into account when sizing
5343    buffers, and checking for buffer overflow.
5347 Dierks & Rescorla            Standards Track                    [Page 99]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5350 F.1.5.2 Security of client_certificate_url
5352    There are two major issues with this extension.
5354    The first major issue is whether or not clients should include
5355    certificate hashes when they send certificate URLs.
5357    When client authentication is used *without* the
5358    client_certificate_url extension, the client certificate chain is
5359    covered by the Finished message hashes.  The purpose of including
5360    hashes and checking them against the retrieved certificate chain, is
5361    to ensure that the same property holds when this extension is used -
5362    i.e., that all of the information in the certificate chain retrieved
5363    by the server is as the client intended.
5365    On the other hand, omitting certificate hashes enables functionality
5366    that is desirable in some circumstances - for example clients can be
5367    issued daily certificates that are stored at a fixed URL and need not
5368    be provided to the client.  Clients that choose to omit certificate
5369    hashes should be aware of the possibility of an attack in which the
5370    attacker obtains a valid certificate on the client's key that is
5371    different from the certificate the client intended to provide.
5372    Although TLS uses both MD5 and SHA-1 hashes in several other places,
5373    this was not believed to be necessary here.  The property required of
5374    SHA-1 is second pre-image resistance.
5376    The second major issue is that support for client_certificate_url
5377    involves the server acting as a client in another URL protocol.  The
5378    server therefore becomes subject to many of the same security
5379    concerns that clients of the URL scheme are subject to, with the
5380    added concern that the client can attempt to prompt the server to
5381    connect to some, possibly weird-looking URL.
5383    In general this issue means that an attacker might use the server to
5384    indirectly attack another host that is vulnerable to some security
5385    flaw.  It also introduces the possibility of denial of service
5386    attacks in which an attacker makes many connections to the server,
5387    each of which results in the server attempting a connection to the
5388    target of the attack.
5390    Note that the server may be behind a firewall or otherwise able to
5391    access hosts that would not be directly accessible from the public
5392    Internet; this could exacerbate the potential security and denial of
5393    service problems described above, as well as allowing the existence
5394    of internal hosts to be confirmed when they would otherwise be
5395    hidden.
5397    The detailed security concerns involved will depend on the URL
5401 Dierks & Rescorla            Standards Track                   [Page 100]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5404    schemes supported by the server.  In the case of HTTP, the concerns
5405    are similar to those that apply to a publicly accessible HTTP proxy
5406    server.  In the case of HTTPS, the possibility for loops and
5407    deadlocks to be created exists and should be addressed.  In the case
5408    of FTP, attacks similar to FTP bounce attacks arise.
5410    As a result of this issue, it is RECOMMENDED that the
5411    client_certificate_url extension should have to be specifically
5412    enabled by a server administrator, rather than being enabled by
5413    default.  It is also RECOMMENDED that URI protocols be enabled by the
5414    administrator individually, and only a minimal set of protocols be
5415    enabled, with unusual protocols offering limited security or whose
5416    security is not well-understood being avoided.
5418    As discussed in [URI], URLs that specify ports other than the default
5419    may cause problems, as may very long URLs (which are more likely to
5420    be useful in exploiting buffer overflow bugs).
5422    Also note that HTTP caching proxies are common on the Internet, and
5423    some proxies do not check for the latest version of an object
5424    correctly.  If a request using HTTP (or another caching protocol)
5425    goes through a misconfigured or otherwise broken proxy, the proxy may
5426    return an out-of-date response.
5428 F.1.5.4. Security of trusted_ca_keys
5430    It is possible that which CA root keys a client possesses could be
5431    regarded as confidential information.  As a result, the CA root key
5432    indication extension should be used with care.
5434    The use of the SHA-1 certificate hash alternative ensures that each
5435    certificate is specified unambiguously.  As for the previous
5436    extension, it was not believed necessary to use both MD5 and SHA-1
5437    hashes.
5439 F.1.5.5. Security of truncated_hmac
5441    It is possible that truncated MACs are weaker than "un-truncated"
5442    MACs.  However, no significant weaknesses are currently known or
5443    expected to exist for HMAC with MD5 or SHA-1, truncated to 80 bits.
5445    Note that the output length of a MAC need not be as long as the
5446    length of a symmetric cipher key, since forging of MAC values cannot
5447    be done off-line: in TLS, a single failed MAC guess will cause the
5448    immediate termination of the TLS session.
5450    Since the MAC algorithm only takes effect after the handshake
5451    messages have been authenticated by the hashes in the Finished
5455 Dierks & Rescorla            Standards Track                   [Page 101]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5458    messages, it is not possible for an active attacker to force
5459    negotiation of the truncated HMAC extension where it would not
5460    otherwise be used (to the extent that the handshake authentication is
5461    secure).  Therefore, in the event that any security problem were
5462    found with truncated HMAC in future, if either the client or the
5463    server for a given session were updated to take into account the
5464    problem, they would be able to veto use of this extension.
5466 F.1.5.6. Security of status_request
5468    If a client requests an OCSP response, it must take into account that
5469    an attacker's server using a compromised key could (and probably
5470    would) pretend not to support the extension.  A client that requires
5471    OCSP validation of certificates SHOULD either contact the OCSP server
5472    directly in this case, or abort the handshake.
5474    Use of the OCSP nonce request extension (id-pkix-ocsp-nonce) may
5475    improve security against attacks that attempt to replay OCSP
5476    responses; see section 4.4.1 of [OCSP] for further details.
5479 F.2. Protecting application data
5481    The master_secret is hashed with the ClientHello.random and
5482    ServerHello.random to produce unique data encryption keys and MAC
5483    secrets for each connection.
5485    Outgoing data is protected with a MAC before transmission. To prevent
5486    message replay or modification attacks, the MAC is computed from the
5487    MAC secret, the sequence number, the message length, the message
5488    contents, and two fixed character strings. The message type field is
5489    necessary to ensure that messages intended for one TLS Record Layer
5490    client are not redirected to another. The sequence number ensures
5491    that attempts to delete or reorder messages will be detected. Since
5492    sequence numbers are 64-bits long, they should never overflow.
5493    Messages from one party cannot be inserted into the other's output,
5494    since they use independent MAC secrets. Similarly, the server-write
5495    and client-write keys are independent so stream cipher keys are used
5496    only once.
5498    If an attacker does break an encryption key, all messages encrypted
5499    with it can be read. Similarly, compromise of a MAC key can make
5500    message modification attacks possible. Because MACs are also
5501    encrypted, message-alteration attacks generally require breaking the
5502    encryption algorithm as well as the MAC.
5504  Note: MAC secrets may be larger than encryption keys, so messages can
5505        remain tamper resistant even if encryption keys are broken.
5509 Dierks & Rescorla            Standards Track                   [Page 102]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5512 F.3. Explicit IVs
5514        [CBCATT] describes a chosen plaintext attack on TLS that depends
5515        on knowing the IV for a record. Previous versions of TLS [TLS1.0]
5516        used the CBC residue of the previous record as the IV and
5517        therefore enabled this attack. This version uses an explicit IV
5518        in order to protect against this attack.
5520 F.4 Security of Composite Cipher Modes
5522        TLS secures transmitted application data via the use of symmetric
5523        encryption and authentication functions defined in the negotiated
5524        ciphersuite.  The objective is to protect both the integrity  and
5525        confidentiality of the transmitted data from malicious actions by
5526        active attackers in the network.  It turns out that the order in
5527        which encryption and authentication functions are applied to the
5528        data plays an important role for achieving this goal [ENCAUTH].
5530        The most robust method, called encrypt-then-authenticate, first
5531        applies encryption to the data and then applies a MAC to the
5532        ciphertext.  This method ensures that the integrity and
5533        confidentiality goals are obtained with ANY pair of encryption
5534        and MAC functions provided that the former is secure against
5535        chosen plaintext attacks and the MAC is secure against chosen-
5536        message attacks.  TLS uses another method, called authenticate-
5537        then-encrypt, in which first a MAC is computed on the plaintext
5538        and then the concatenation of plaintext and MAC is encrypted.
5539        This method has been proven secure for CERTAIN combinations of
5540        encryption functions and MAC functions, but is not guaranteed to
5541        be secure in general. In particular, it has been shown that there
5542        exist perfectly secure encryption functions (secure even in the
5543        information theoretic sense) that combined with any secure MAC
5544        function fail to provide the confidentiality goal against an
5545        active attack.  Therefore, new ciphersuites and operation modes
5546        adopted into TLS need to be analyzed under the authenticate-then-
5547        encrypt method to verify that they achieve the stated integrity
5548        and confidentiality goals.
5550        Currently, the security of the authenticate-then-encrypt method
5551        has been proven for some important cases.  One is the case of
5552        stream ciphers in which a computationally unpredictable pad of
5553        the length of the message plus the length of the MAC tag is
5554        produced using a pseudo-random generator and this pad is xor-ed
5555        with the concatenation of plaintext and MAC tag.  The other is
5556        the case of CBC mode using a secure block cipher.  In this case,
5557        security can be shown if one applies one CBC encryption pass to
5558        the concatenation of plaintext and MAC and uses a new,
5559        independent and unpredictable, IV for each new pair of plaintext
5563 Dierks & Rescorla            Standards Track                   [Page 103]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5566        and MAC.  In previous versions of SSL, CBC mode was used properly
5567        EXCEPT that it used a predictable IV in the form of the last
5568        block of the previous ciphertext. This made TLS open to chosen
5569        plaintext attacks.  This verson of the protocol is immune to
5570        those attacks.  For exact details in the encryption modes proven
5571        secure see [ENCAUTH].
5573 F.5 Denial of Service
5575        TLS is susceptible to a number of denial of service (DoS)
5576        attacks.  In particular, an attacker who initiates a large number
5577        of TCP connections can cause a server to consume large amounts of
5578        CPU doing RSA decryption. However, because TLS is generally used
5579        over TCP, it is difficult for the attacker to hide his point of
5580        origin if proper TCP SYN randomization is used [SEQNUM] by the
5581        TCP stack.
5583        Because TLS runs over TCP, it is also susceptible to a number of
5584        denial of service attacks on individual connections. In
5585        particular, attackers can forge RSTs, terminating connections, or
5586        forge partial TLS records, causing the connection to stall.
5587        These attacks cannot in general be defended against by a TCP-
5588        using protocol. Implementors or users who are concerned with this
5589        class of attack should use IPsec AH [AH] or ESP [ESP].
5591 F.6. Final notes
5593    For TLS to be able to provide a secure connection, both the client
5594    and server systems, keys, and applications must be secure. In
5595    addition, the implementation must be free of security errors.
5597    The system is only as strong as the weakest key exchange and
5598    authentication algorithm supported, and only trustworthy
5599    cryptographic functions should be used. Short public keys, 40-bit
5600    bulk encryption keys, and anonymous servers should be used with great
5601    caution. Implementations and users must be careful when deciding
5602    which certificates and certificate authorities are acceptable; a
5603    dishonest certificate authority can do tremendous damage.
5617 Dierks & Rescorla            Standards Track                   [Page 104]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5620 Security Considerations
5622    Security issues are discussed throughout this memo, especially in
5623    Appendices D, E, and F.
5625 Normative References
5626    [AES]    National Institute of Standards and Technology,
5627             "Specification for the Advanced Encryption Standard (AES)"
5628             FIPS 197.  November 26, 2001.
5630    [3DES]   W. Tuchman, "Hellman Presents No Shortcut Solutions To DES,"
5631             IEEE Spectrum, v. 16, n. 7, July 1979, pp40-41.
5633    [DES]    ANSI X3.106, "American National Standard for Information
5634             Systems-Data Link Encryption," American National Standards
5635             Institute, 1983.
5637    [DSS]    NIST FIPS PUB 186-2, "Digital Signature Standard," National
5638             Institute of Standards and Technology, U.S. Department of
5639             Commerce, 2000.
5642    [HMAC]   Krawczyk, H., Bellare, M., and R. Canetti, "HMAC: Keyed-
5643             Hashing for Message Authentication," RFC 2104, February
5644             1997.
5646    [HTTP]   Fielding, R., Gettys, J., Mogul, J., Frystyk, H., Masinter,
5647             L., Leach, P. and T. Berners-Lee, "Hypertext Transfer
5648             Protocol -- HTTP/1.1", RFC 2616, June 1999.
5650    [IDEA]   X. Lai, "On the Design and Security of Block Ciphers," ETH
5651             Series in Information Processing, v. 1, Konstanz: Hartung-
5652             Gorre Verlag, 1992.
5654    [IDNA]    Faltstrom, P., Hoffman, P. and A. Costello,
5655             "Internationalizing Domain Names in Applications (IDNA)",
5656             RFC 3490, March 2003.
5658    [MD5]    Rivest, R., "The MD5 Message Digest Algorithm", RFC 1321,
5659             April 1992.
5661    [OCSP]   Myers, M., Ankney, R., Malpani, A., Galperin, S. and C.
5662             Adams, "Internet X.509 Public Key Infrastructure: Online
5663             Certificate Status Protocol - OCSP", RFC 2560, June 1999.
5665    [PKCS1A] B. Kaliski, "Public-Key Cryptography Standards (PKCS) #1:
5666             RSA Cryptography Specifications Version 1.5", RFC 2313,
5667             March 1998.
5671 Dierks & Rescorla            Standards Track                   [Page 105]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5674    [PKCS1B] J. Jonsson, B. Kaliski, "Public-Key Cryptography Standards
5675             (PKCS) #1: RSA Cryptography Specifications Version 2.1", RFC
5676             3447, February 2003.
5678    [PKIOP]  Housley, R. and P. Hoffman, "Internet X.509 Public Key
5679             Infrastructure - Operation Protocols: FTP and HTTP", RFC
5680             2585, May 1999.
5683    [PKIX]   Housley, R., Ford, W., Polk, W. and D. Solo, "Internet
5684             Public Key Infrastructure: Part I: X.509 Certificate and CRL
5685             Profile", RFC 3280, April 2002.
5687    [RC2]    Rivest, R., "A Description of the RC2(r) Encryption
5688             Algorithm", RFC 2268, January 1998.
5690    [SCH]    B. Schneier. "Applied Cryptography: Protocols, Algorithms,
5691             and Source Code in C, 2ed", Published by John Wiley & Sons,
5692             Inc. 1996.
5694    [SHA]    NIST FIPS PUB 180-2, "Secure Hash Standard," National
5695             Institute of Standards and Technology, U.S. Department of
5696             Commerce., August 2001.
5698    [REQ]    Bradner, S., "Key words for use in RFCs to Indicate
5699             Requirement Levels", BCP 14, RFC 2119, March 1997.
5701    [RFC2434] T. Narten, H. Alvestrand, "Guidelines for Writing an IANA
5702             Considerations Section in RFCs", RFC 3434, October 1998.
5704    [TLSAES] Chown, P. "Advanced Encryption Standard (AES) Ciphersuites
5705             for Transport Layer Security (TLS)", RFC 3268, June 2002.
5707    [TLSEXT] Blake-Wilson, S., Nystrom, M, Hopwood, D., Mikkelsen, J.,
5708             Wright, T., "Transport Layer Security (TLS) Extensions", RFC
5709             3546, June 2003.
5710    [TLSKRB] A. Medvinsky, M. Hur, "Addition of Kerberos Cipher Suites to
5711             Transport Layer Security (TLS)", RFC 2712, October 1999.
5714    [URI]    Berners-Lee, T., Fielding, R. and L. Masinter, "Uniform
5715             Resource Identifiers (URI): Generic Syntax", RFC 2396,
5716             August 1998.
5718    [UTF8]   Yergeau, F., "UTF-8, a transformation format of ISO 10646",
5719             RFC 3629, November 2003.
5721    [X509-4th] ITU-T Recommendation X.509 (2000) | ISO/IEC 9594- 8:2001,
5725 Dierks & Rescorla            Standards Track                   [Page 106]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5728             "Information Systems - Open Systems Interconnection - The
5729             Directory:  Public key and Attribute certificate
5730             frameworks."
5732    [X509-4th-TC1] ITU-T Recommendation X.509(2000) Corrigendum 1(2001) |
5733             ISO/IEC 9594-8:2001/Cor.1:2002, Technical Corrigendum 1 to
5734             ISO/IEC 9594:8:2001.
5736 Informative References
5738    [AEAD]   Mcgrew, D., "Authenticated Encryption", July 2006, draft-
5739             mcgrew-auth-enc-00.txt.
5741    [AH]     Kent, S., and Atkinson, R., "IP Authentication Header", RFC
5742             2402, November 1998.
5744    [BLEI]   Bleichenbacher D., "Chosen Ciphertext Attacks against
5745             Protocols Based on RSA Encryption Standard PKCS #1" in
5746             Advances in Cryptology -- CRYPTO'98, LNCS vol. 1462, pages:
5747             1-12, 1998.
5749    [CBCATT] Moeller, B., "Security of CBC Ciphersuites in SSL/TLS:
5750             Problems and Countermeasures",
5751             http://www.openssl.org/~bodo/tls-cbc.txt.
5753    [CBCTIME] Canvel, B., "Password Interception in a SSL/TLS Channel",
5754             http://lasecwww.epfl.ch/memo_ssl.shtml, 2003.
5756    [CCM]     "NIST Special Publication 800-38C: The CCM Mode for
5757             Authentication and Confidentiality",
5758             http://csrc.nist.gov/publications/nistpubs/SP800-38C.pdf.
5760    [ENCAUTH] Krawczyk, H., "The Order of Encryption and Authentication
5761             for Protecting Communications (Or: How Secure is SSL?)",
5762             Crypto 2001.
5764    [ESP]     Kent, S., and Atkinson, R., "IP Encapsulating Security
5765             Payload (ESP)", RFC 2406, November 1998.
5767    [GCM]    "NIST Special Publication 800-38C: The CCM Mode for
5768             Authentication and Confidentiality",
5769             http://csrc.nist.gov/publications/nistpubs/SP800-38C.pdf.
5771    [KPR03]  Klima, V., Pokorny, O., Rosa, T., "Attacking RSA-based
5772             Sessions in SSL/TLS", http://eprint.iacr.org/2003/052/,
5773             March 2003.
5775    [PKCS6]  RSA Laboratories, "PKCS #6: RSA Extended Certificate Syntax
5779 Dierks & Rescorla            Standards Track                   [Page 107]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5782             Standard," version 1.5, November 1993.
5784    [PKCS7]  RSA Laboratories, "PKCS #7: RSA Cryptographic Message Syntax
5785             Standard," version 1.5, November 1993.
5787    [RANDOM] D. Eastlake 3rd, S. Crocker, J. Schiller. "Randomness
5788             Recommendations for Security", RFC 1750, December 1994.
5790    [RSA]    R. Rivest, A. Shamir, and L. M. Adleman, "A Method for
5791             Obtaining Digital Signatures and Public-Key Cryptosystems,"
5792             Communications of the ACM, v. 21, n. 2, Feb 1978, pp.
5793             120-126.
5795    [SEQNUM] Bellovin. S., "Defending Against Sequence Number Attacks",
5796             RFC 1948, May 1996.
5798    [SSL2]   Hickman, Kipp, "The SSL Protocol", Netscape Communications
5799             Corp., Feb 9, 1995.
5801    [SSL3]   A. Frier, P. Karlton, and P. Kocher, "The SSL 3.0 Protocol",
5802             Netscape Communications Corp., Nov 18, 1996.
5804    [SUBGROUP] R. Zuccherato, "Methods for Avoiding the Small-Subgroup
5805             Attacks on the Diffie-Hellman Key Agreement Method for
5806             S/MIME", RFC 2785, March 2000.
5808    [TCP]    Postel, J., "Transmission Control Protocol," STD 7, RFC 793,
5809             September 1981.
5811    [TIMING] Boneh, D., Brumley, D., "Remote timing attacks are
5812             practical", USENIX Security Symposium 2003.
5814    [TLS1.0] Dierks, T., and Allen, C., "The TLS Protocol, Version 1.0",
5815             RFC 2246, January 1999.
5817    [TLS1.1] Dierks, T., and Rescorla, E., "The TLS Protocol, Version
5818             1.1", RFC 4346, April, 2006.
5820    [X501] ITU-T Recommendation X.501: Information Technology - Open
5821             Systems Interconnection - The Directory: Models, 1993.
5823    [X509] ITU-T Recommendation X.509 (1997 E): Information Technology -
5824             Open Systems Interconnection - "The Directory -
5825             Authentication Framework". 1988.
5827    [XDR]    R. Srinivansan, Sun Microsystems, "XDR: External Data
5828             Representation Standard", RFC 1832, August 1995.
5833 Dierks & Rescorla            Standards Track                   [Page 108]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5836 Credits
5838    Working Group Chairs
5839    Eric Rescorla
5840    EMail: ekr@networkresonance.com
5842    Pasi Eronen
5843    pasi.eronen@nokia.com
5846    Editors
5848    Tim Dierks                    Eric Rescorla
5849    Independent                   Network Resonance, Inc.
5851    EMail: tim@dierks.org         EMail: ekr@networkresonance.com
5855    Other contributors
5857    Christopher Allen (co-editor of TLS 1.0)
5858    Alacrity Ventures
5859    ChristopherA@AlacrityManagement.com
5861    Martin Abadi
5862    University of California, Santa Cruz
5863    abadi@cs.ucsc.edu
5865    Steven M. Bellovin
5866    Columbia University
5867    smb@cs.columbia.edu
5869    Simon Blake-Wilson
5870    BCI
5871    EMail: sblakewilson@bcisse.com
5873    Ran Canetti
5874    IBM
5875    canetti@watson.ibm.com
5877    Pete Chown
5878    Skygate Technology Ltd
5879    pc@skygate.co.uk
5881    Taher Elgamal
5882    taher@securify.com
5883    Securify
5887 Dierks & Rescorla            Standards Track                   [Page 109]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5890    Anil Gangolli
5891    anil@busybuddha.org
5893    Kipp Hickman
5895    David Hopwood
5896    Independent Consultant
5897    EMail: david.hopwood@blueyonder.co.uk
5899    Phil Karlton (co-author of SSLv3)
5901    Paul Kocher (co-author of SSLv3)
5902    Cryptography Research
5903    paul@cryptography.com
5905    Hugo Krawczyk
5906    Technion Israel Institute of Technology
5907    hugo@ee.technion.ac.il
5909    Jan Mikkelsen
5910    Transactionware
5911    EMail: janm@transactionware.com
5913    Magnus Nystrom
5914    RSA Security
5915    EMail: magnus@rsasecurity.com
5917    Robert Relyea
5918    Netscape Communications
5919    relyea@netscape.com
5921    Jim Roskind
5922    Netscape Communications
5923    jar@netscape.com
5925    Michael Sabin
5927    Dan Simon
5928    Microsoft, Inc.
5929    dansimon@microsoft.com
5931    Tom Weinstein
5933    Tim Wright
5934    Vodafone
5935    EMail: timothy.wright@vodafone.com
5937 Comments
5941 Dierks & Rescorla            Standards Track                   [Page 110]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5944    The discussion list for the IETF TLS working group is located at the
5945    e-mail address <tls@ietf.org>. Information on the group and
5946    information on how to subscribe to the list is at
5947    <https://www1.ietf.org/mailman/listinfo/tls>
5949    Archives of the list can be found at:
5950        <http://www.ietf.org/mail-archive/web/tls/current/index.html>
5995 Dierks & Rescorla            Standards Track                   [Page 111]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
5998    Intellectual Property Statement
6000       The IETF takes no position regarding the validity or scope of any
6001       Intellectual Property Rights or other rights that might be claimed to
6002       pertain to the implementation or use of the technology described in
6003       this document or the extent to which any license under such rights
6004       might or might not be available; nor does it represent that it has
6005       made any independent effort to identify any such rights.  Information
6006       on the procedures with respect to rights in RFC documents can be
6007       found in BCP 78 and BCP 79.
6009       Copies of IPR disclosures made to the IETF Secretariat and any
6010       assurances of licenses to be made available, or the result of an
6011       attempt made to obtain a general license or permission for the use of
6012       such proprietary rights by implementers or users of this
6013       specification can be obtained from the IETF on-line IPR repository at
6014       http://www.ietf.org/ipr.
6016       The IETF invites any interested party to bring to its attention any
6017       copyrights, patents or patent applications, or other proprietary
6018       rights that may cover technology that may be required to implement
6019       this standard.  Please address the information to the IETF at
6020       ietf-ipr@ietf.org.
6023    Disclaimer of Validity
6025       This document and the information contained herein are provided on an
6026       "AS IS" basis and THE CONTRIBUTOR, THE ORGANIZATION HE/SHE REPRESENTS
6027       OR IS SPONSORED BY (IF ANY), THE INTERNET SOCIETY AND THE INTERNET
6028       ENGINEERING TASK FORCE DISCLAIM ALL WARRANTIES, EXPRESS OR IMPLIED,
6029       INCLUDING BUT NOT LIMITED TO ANY WARRANTY THAT THE USE OF THE
6030       INFORMATION HEREIN WILL NOT INFRINGE ANY RIGHTS OR ANY IMPLIED
6031       WARRANTIES OF MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
6034    Copyright Statement
6036       Copyright (C) The Internet Society (2006).  This document is subject
6037       to the rights, licenses and restrictions contained in BCP 78, and
6038       except as set forth therein, the authors retain all their rights.
6041    Acknowledgment
6043       Funding for the RFC Editor function is currently provided by the
6044       Internet Society.
6049 Dierks & Rescorla            Standards Track                   [Page 112]\fdraft-ietf-tls-rfc4346-bis-02.txt  TLS                      October 2006
6103 Dierks & Rescorla            Standards Track                   [Page 113]\f