Improve GTK-DOC coverage.
[gnutls.git] / doc / protocol / draft-ietf-tls-rsa-aes-gcm-03.txt
blob7b5e57abab70bfd6ab178d2190e161d05a0fc98b
1 \r
2 \r
3 \r
4 TLS Working Group                                             J. Salowey\r
5 Internet-Draft                                              A. Choudhury\r
6 Intended status: Standards Track                               D. McGrew\r
7 Expires: October 16, 2008                            Cisco Systems, Inc.\r
8                                                           April 14, 2008\r
9 \r
11                      AES-GCM Cipher Suites for TLS\r
12                      draft-ietf-tls-rsa-aes-gcm-03\r
14 Status of this Memo\r
16    By submitting this Internet-Draft, each author represents that any\r
17    applicable patent or other IPR claims of which he or she is aware\r
18    have been or will be disclosed, and any of which he or she becomes\r
19    aware will be disclosed, in accordance with Section 6 of BCP 79.\r
21    Internet-Drafts are working documents of the Internet Engineering\r
22    Task Force (IETF), its areas, and its working groups.  Note that\r
23    other groups may also distribute working documents as Internet-\r
24    Drafts.\r
26    Internet-Drafts are draft documents valid for a maximum of six months\r
27    and may be updated, replaced, or obsoleted by other documents at any\r
28    time.  It is inappropriate to use Internet-Drafts as reference\r
29    material or to cite them other than as "work in progress."\r
31    The list of current Internet-Drafts can be accessed at\r
32    http://www.ietf.org/ietf/1id-abstracts.txt.\r
34    The list of Internet-Draft Shadow Directories can be accessed at\r
35    http://www.ietf.org/shadow.html.\r
37    This Internet-Draft will expire on October 16, 2008.\r
39 Copyright Notice\r
41    Copyright (C) The IETF Trust (2008).\r
43 Abstract\r
45    This memo describes the use of the Advanced Encryption Standard (AES)\r
46    in Galois/Counter Mode (GCM) as a Transport Layer Security (TLS)\r
47    authenticated encryption operation.  GCM provides both\r
48    confidentiality and data origin authentication, can be efficiently\r
49    implemented in hardware for speeds of 10 gigabits per second and\r
50    above, and is also well-suited to software implementations.  This\r
51    memo defines TLS cipher suites that use AES-GCM with RSA, DSS and\r
55 Salowey, et al.         Expires October 16, 2008                [Page 1]\r
56 \f\r
57 Internet-Draft            AES-GCM Cipher suites               April 2008\r
60    Diffie-Hellman based key exchange mechanisms.\r
63 Table of Contents\r
65    1.  Introduction  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3\r
67    2.  Conventions Used In This Document . . . . . . . . . . . . . . . 3\r
69    3.  AES-GCM Cipher Suites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3\r
71    4.  TLS Versions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4\r
73    5.  IANA Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5\r
75    6.  Security Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5\r
76      6.1.  Counter Reuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5\r
77      6.2.  Recommendations for Multiple Encryption Processors  . . . . 5\r
79    7.  Acknowledgements  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6\r
81    8.  References  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7\r
82      8.1.  Normative References  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7\r
83      8.2.  Informative References  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7\r
85    Authors' Addresses  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7\r
86    Intellectual Property and Copyright Statements  . . . . . . . . . . 9\r
111 Salowey, et al.         Expires October 16, 2008                [Page 2]\r
112 \f\r
113 Internet-Draft            AES-GCM Cipher suites               April 2008\r
116 1.  Introduction\r
118    This document describes the use of AES [AES] in Galois Counter Mode\r
119    (GCM) [GCM] (AES-GCM) with various key exchange mechanisms as a\r
120    cipher suite for TLS.  AES-GCM is an authenticated encryption with\r
121    associated data (AEAD) cipher (as defined in TLS 1.2\r
122    [I-D.ietf-tls-rfc4346-bis]) providing both confidentiality and data\r
123    origin authentication.  The following sections define cipher suites\r
124    based on RSA, DSS and Diffie-Hellman key exchanges; ECC based cipher\r
125    suites are defined in a separate document [I-D.ietf-tls-ecc-new-mac].\r
127    AES-GCM is not only efficient and secure, but hardware\r
128    implementations can achieve high speeds with low cost and low\r
129    latency, because the mode can be pipelined.  Applications that\r
130    require high data throughput can benefit from these high-speed\r
131    implementations.  AES-GCM has been specified as a mode that can be\r
132    used with IPsec ESP [RFC4106] and 802.1AE MAC Security [IEEE8021AE].\r
135 2.  Conventions Used In This Document\r
137    The key words "MUST", "MUST NOT", "REQUIRED", "SHALL", "SHALL NOT",\r
138    "SHOULD", "SHOULD NOT", "RECOMMENDED", "MAY", and "OPTIONAL" in this\r
139    document are to be interpreted as described in [RFC2119].\r
142 3.  AES-GCM Cipher Suites\r
144    The following cipher suites use the new authenticated encryption\r
145    modes defined in TLS 1.2 with AES in Galois Counter Mode (GCM) [GCM]:\r
147       CipherSuite TLS_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
148       CipherSuite TLS_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
149       CipherSuite TLS_DHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
150       CipherSuite TLS_DHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
151       CipherSuite TLS_DH_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
152       CipherSuite TLS_DH_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
153       CipherSuite TLS_DHE_DSS_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
154       CipherSuite TLS_DHE_DSS_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
155       CipherSuite TLS_DH_DSS_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
156       CipherSuite TLS_DH_DSS_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
157       CipherSuite TLS_DH_anon_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
158       CipherSuite TLS_DH_anon_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
160    These cipher suites use the AES-GCM authenticated encryption with\r
161    associated data (AEAD) algorithms AEAD_AES_128_GCM and\r
162    AEAD_AES_256_GCM described in [RFC5116].  Note that each of these\r
163    AEAD algorithms uses a 128-bit authentication tag with GCM.  The\r
167 Salowey, et al.         Expires October 16, 2008                [Page 3]\r
168 \f\r
169 Internet-Draft            AES-GCM Cipher suites               April 2008\r
172    "nonce" SHALL be 12 bytes long consisting of two parts as follows:\r
173    (this is an example of a "partially explicit" nonce; see section\r
174    3.2.1 in [RFC5116]).\r
176              struct{\r
177                 opaque salt[4];\r
178                 opaque nonce_explicit[8];\r
179              } GCMNonce;\r
181    The salt is the "implicit" part of the nonce and is not sent in the\r
182    packet.  Instead the salt is generated as part of the handshake\r
183    process: it is either the client_write_IV (when the client is\r
184    sending) or the server_write_IV (when the server is sending).  The\r
185    salt length (SecurityParameters.fixed_iv_length) is 4 octets.\r
187    The nonce_explicit is the "explicit" part of the nonce.  It is chosen\r
188    by the sender and is carried in each TLS record in the\r
189    GenericAEADCipher.nonce_explicit field.  The nonce_explicit length\r
190    (SecurityParameters.record_iv_length) is 8 octets.\r
192    Each value of the nonce_explicit MUST be distinct for each distinct\r
193    invocation of GCM encrypt function for any fixed key.  Failure to\r
194    meet this uniqueness requirement can significantly degrade security.\r
195    The nonce_explicit MAY be the 64-bit sequence number.\r
197    The RSA, DHE_RSA, DH_RSA, DHE_DSS, DH_DSS, and DH_anon key exchanges\r
198    are performed as defined in [I-D.ietf-tls-rfc4346-bis].\r
200    The PRF algorithms SHALL be as follows:\r
202       For cipher suites ending with _SHA256, the PRF is the TLS PRF\r
203       [I-D.ietf-tls-rfc4346-bis] with SHA-256 as the hash function.\r
205       For cipher suites ending with _SHA384, the PRF is the TLS PRF\r
206       [I-D.ietf-tls-rfc4346-bis] with SHA-384 as the hash function.\r
208    Implementations MUST send TLS Alert bad_record_mac for all types of\r
209    failures encountered in processing the AES-GCM algorithm.\r
212 4.  TLS Versions\r
214    These cipher suites make use of the authenticated encryption with\r
215    additional data defined in TLS 1.2 [I-D.ietf-tls-rfc4346-bis].  They\r
216    MUST NOT be negotiated in older versions of TLS.  Clients MUST NOT\r
217    offer these cipher suites if they do not offer TLS 1.2 or later.\r
218    Servers which select an earlier version of TLS MUST NOT select one of\r
219    these cipher suites.  Because TLS has no way for the client to\r
223 Salowey, et al.         Expires October 16, 2008                [Page 4]\r
224 \f\r
225 Internet-Draft            AES-GCM Cipher suites               April 2008\r
228    indicate that it supports TLS 1.2 but not earlier, a non-compliant\r
229    server might potentially negotiate TLS 1.1 or earlier and select one\r
230    of the cipher suites in this document.  Clients MUST check the TLS\r
231    version and generate a fatal "illegal_parameter" alert if they detect\r
232    an incorrect version.\r
235 5.  IANA Considerations\r
237    IANA has assigned the following values for the cipher suites defined\r
238    in this draft:\r
240       CipherSuite TLS_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
241       CipherSuite TLS_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
242       CipherSuite TLS_DHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
243       CipherSuite TLS_DHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
244       CipherSuite TLS_DH_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
245       CipherSuite TLS_DH_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
246       CipherSuite TLS_DHE_DSS_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
247       CipherSuite TLS_DHE_DSS_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
248       CipherSuite TLS_DH_DSS_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
249       CipherSuite TLS_DH_DSS_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
250       CipherSuite TLS_DH_anon_WITH_AES_128_GCM_SHA256 = {TBD,TBD}\r
251       CipherSuite TLS_DH_anon_WITH_AES_256_GCM_SHA384 = {TBD,TBD}\r
254 6.  Security Considerations\r
256    The security considerations in [I-D.ietf-tls-rfc4346-bis] apply to\r
257    this document as well.  The remainder of this section describes\r
258    security considerations specific to the cipher suites described in\r
259    this document.\r
261 6.1.  Counter Reuse\r
263    AES-GCM security requires that the counter is never reused.  The IV\r
264    construction in Section 3 is designed to prevent counter reuse.\r
266 6.2.  Recommendations for Multiple Encryption Processors\r
268    If multiple cryptographic processors are in use by the sender, then\r
269    the sender MUST ensure that, for a particular key, each value of the\r
270    nonce_explicit used with that key is distinct.  In this case each\r
271    encryption processor SHOULD include in the nonce_explicit a fixed\r
272    value that is distinct for each processor.  The recommended format is\r
274         nonce_explicit = FixedDistinct || Variable\r
279 Salowey, et al.         Expires October 16, 2008                [Page 5]\r
280 \f\r
281 Internet-Draft            AES-GCM Cipher suites               April 2008\r
284    where the FixedDistinct field is distinct for each encryption\r
285    processor, but is fixed for a given processor, and the Variable field\r
286    is distinct for each distinct nonce used by a particular encryption\r
287    processor.  When this method is used, the FixedDistinct fields used\r
288    by the different processors MUST have the same length.\r
290    In the terms of Figure 2 in [RFC5116], the Salt is the Fixed-Common\r
291    part of the nonce (it is fixed, and it is common across all\r
292    encryption processors), the FixedDistinct field exactly corresponds\r
293    to the Fixed-Distinct field, and the Variable field corresponds to\r
294    the Counter field, and the explicit part exactly corresponds to the\r
295    nonce_explicit.\r
297    For clarity, we provide an example for TLS in which there are two\r
298    distinct encryption processors, each of which uses a one-byte\r
299    FixedDistinct field:\r
301           Salt          = eedc68dc\r
302           FixedDistinct = 01       (for the first encryption processor)\r
303           FixedDistinct = 02       (for the second encryption processor)\r
305    The GCMnonces generated by the first encryption processor, and their\r
306    corresponding nonce_explicit, are:\r
308           GCMNonce                    nonce_explicit\r
309           ------------------------    ----------------------------\r
310           eedc68dc0100000000000000    0100000000000000\r
311           eedc68dc0100000000000001    0100000000000001\r
312           eedc68dc0100000000000002    0100000000000002\r
313           ...\r
315    The GCMnonces generated by the second encryption processor, and their\r
316    corresponding nonce_explicit, are\r
318           GCMNonce                    nonce_explicit\r
319           ------------------------    ----------------------------\r
320           eedc68dc0200000000000000    0200000000000000\r
321           eedc68dc0200000000000001    0200000000000001\r
322           eedc68dc0200000000000002    0200000000000002\r
323           ...\r
327 7.  Acknowledgements\r
329    This draft borrows heavily from [I-D.ietf-tls-ecc-new-mac].  The\r
330    authors would like to thank Alex Lam, Simon Josefsson and Pasi Eronen\r
331    for providing useful comments during the review of this draft.\r
335 Salowey, et al.         Expires October 16, 2008                [Page 6]\r
336 \f\r
337 Internet-Draft            AES-GCM Cipher suites               April 2008\r
340 8.  References\r
342 8.1.  Normative References\r
344    [AES]      National Institute of Standards and Technology, "Advanced\r
345               Encryption Standard (AES)", FIPS 197, November 2001.\r
347    [GCM]      Dworkin, M., "Recommendation for Block Cipher Modes of\r
348               Operation: Galois/Counter Mode (GCM) and GMAC", National\r
349               Institute of Standards and Technology SP 800-38D,\r
350               November 2007.\r
352    [I-D.ietf-tls-rfc4346-bis]\r
353               Dierks, T. and E. Rescorla, "The Transport Layer Security\r
354               (TLS) Protocol Version 1.2", draft-ietf-tls-rfc4346-bis-10\r
355               (work in progress), March 2008.\r
357    [RFC2119]  Bradner, S., "Key words for use in RFCs to Indicate\r
358               Requirement Levels", BCP 14, RFC 2119, March 1997.\r
360    [RFC5116]  McGrew, D., "An Interface and Algorithms for Authenticated\r
361               Encryption", RFC 5116, January 2008.\r
363 8.2.  Informative References\r
365    [I-D.ietf-tls-ecc-new-mac]\r
366               Rescorla, E., "TLS Elliptic Curve Cipher Suites with SHA-\r
367               256/384 and AES Galois Counter  Mode",\r
368               draft-ietf-tls-ecc-new-mac-05 (work in progress),\r
369               April 2008.\r
371    [IEEE8021AE]\r
372               Institute of Electrical and Electronics Engineers, "Media\r
373               Access Control Security", IEEE Standard 802.1AE,\r
374               August 2006.\r
376    [RFC4106]  Viega, J. and D. McGrew, "The Use of Galois/Counter Mode\r
377               (GCM) in IPsec Encapsulating Security Payload (ESP)",\r
378               RFC 4106, June 2005.\r
391 Salowey, et al.         Expires October 16, 2008                [Page 7]\r
392 \f\r
393 Internet-Draft            AES-GCM Cipher suites               April 2008\r
396 Authors' Addresses\r
398    Joseph Salowey\r
399    Cisco Systems, Inc.\r
400    2901 3rd. Ave\r
401    Seattle, WA  98121\r
402    USA\r
404    Email: jsalowey@cisco.com\r
407    Abhijit Choudhury\r
408    Cisco Systems, Inc.\r
409    3625 Cisco Way\r
410    San Jose, CA  95134\r
411    USA\r
413    Email: abhijitc@cisco.com\r
416    David McGrew\r
417    Cisco Systems, Inc.\r
418    170 W Tasman Drive\r
419    San Jose, CA  95134\r
420    USA\r
422    Email: mcgrew@cisco.com\r
447 Salowey, et al.         Expires October 16, 2008                [Page 8]\r
448 \f\r
449 Internet-Draft            AES-GCM Cipher suites               April 2008\r
452 Full Copyright Statement\r
454    Copyright (C) The IETF Trust (2008).\r
456    This document is subject to the rights, licenses and restrictions\r
457    contained in BCP 78, and except as set forth therein, the authors\r
458    retain all their rights.\r
460    This document and the information contained herein are provided on an\r
461    "AS IS" basis and THE CONTRIBUTOR, THE ORGANIZATION HE/SHE REPRESENTS\r
462    OR IS SPONSORED BY (IF ANY), THE INTERNET SOCIETY, THE IETF TRUST AND\r
463    THE INTERNET ENGINEERING TASK FORCE DISCLAIM ALL WARRANTIES, EXPRESS\r
464    OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO ANY WARRANTY THAT THE USE OF\r
465    THE INFORMATION HEREIN WILL NOT INFRINGE ANY RIGHTS OR ANY IMPLIED\r
466    WARRANTIES OF MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.\r
469 Intellectual Property\r
471    The IETF takes no position regarding the validity or scope of any\r
472    Intellectual Property Rights or other rights that might be claimed to\r
473    pertain to the implementation or use of the technology described in\r
474    this document or the extent to which any license under such rights\r
475    might or might not be available; nor does it represent that it has\r
476    made any independent effort to identify any such rights.  Information\r
477    on the procedures with respect to rights in RFC documents can be\r
478    found in BCP 78 and BCP 79.\r
480    Copies of IPR disclosures made to the IETF Secretariat and any\r
481    assurances of licenses to be made available, or the result of an\r
482    attempt made to obtain a general license or permission for the use of\r
483    such proprietary rights by implementers or users of this\r
484    specification can be obtained from the IETF on-line IPR repository at\r
485    http://www.ietf.org/ipr.\r
487    The IETF invites any interested party to bring to its attention any\r
488    copyrights, patents or patent applications, or other proprietary\r
489    rights that may cover technology that may be required to implement\r
490    this standard.  Please address the information to the IETF at\r
491    ietf-ipr@ietf.org.\r
494 Acknowledgment\r
496    Funding for the RFC Editor function is provided by the IETF\r
497    Administrative Support Activity (IASA).\r
503 Salowey, et al.         Expires October 16, 2008                [Page 9]\r
504 \f\r