doc/signatures.texi

   1 In this section we will provide some information about digital
   2 signatures, how they work, and give the rationale for disabling some
   3 of the algorithms used.
   4
   5 Digital signatures work by using somebody's secret key to sign some
   6 arbitrary data.  Then anybody else could use the public key of that
   7 person to verify the signature.  Since the data may be arbitrary it is
   8 not suitable input to a cryptographic digital signature algorithm. For
   9 this reason and also for performance cryptographic hash algorithms are
  10 used to preprocess the input to the signature algorithm. This works as
  11 long as it is difficult enough to generate two different messages with
  12 the same hash algorithm output. In that case the same signature could
  13 be used as a proof for both messages. Nobody wants to sign an innocent
  14 message of donating 1 @euro{} to Greenpeace and find out that he
  15 donated 1.000.000 @euro{} to Bad Inc.
  16
  17 For a hash algorithm to be called cryptographic the following three
  18 requirements must hold
  19 @enumerate
  20 @item Preimage resistance. That means the algorithm must be one way and given
  21 the output of the hash function @math{H(x)}, it is impossible to
  22 calculate @math{x}.
  23
  24 @item 2nd preimage resistance. That means that given a pair @math{x,y} with @math{y=H(x)} it is impossible
  25 to calculate an @math{x'} such that @math{y=H(x')}.
  26
  27 @item Collision resistance. That means that it is impossible to calculate random @math{x} and @math{x'} such
  28 @math{H(x')=H(x)}.
  29 @end enumerate
  30
  31 The last two requirements in the list are the most important in
  32 digital signatures. These protect against somebody who would like to
  33 generate two messages with the same hash output. When an algorithm is
  34 considered broken usually it means that the Collision resistance of
  35 the algorithm is less than brute force. Using the birthday paradox the
  36 brute force attack takes
  37 @iftex
  38 @math{2^{(\rm{hash\ size}) / 2}}
  39 @end iftex
  40 @ifnottex
  41 @math{2^{((hash size) / 2)}}
  42 @end ifnottex
  43 operations. Today colliding certificates using the MD5 hash algorithm
  44 have been generated as shown in @xcite{WEGER}.
  45
  46 There has been cryptographic results for the SHA-1 hash algorithms as
  47 well, although they are not yet critical.  Before 2004, MD5 had a
  48 presumed collision strength of @math{2^64}, but it has been showed to
  49 have a collision strength well under @math{2^50}.  As of November
  50 2005, it is believed that SHA-1's collision strength is around
  51 @math{2^63}.  We consider this sufficiently hard so that we still
  52 support SHA-1.  We anticipate that SHA-256/386/512 will be used in
  53 publicly-distributed certificates in the future.  When @math{2^63} can
  54 be considered too weak compared to the computer power available
  55 sometime in the future, SHA-1 will be disabled as well.  The collision
  56 attacks on SHA-1 may also get better, given the new interest in tools
  57 for creating them.
  58
  59 @subsection Supported Algorithms
  60 The available digital signature algorithms in @acronym{GnuTLS} are
  61 listed below:
  62
  63 @table @code
  64 @item RSA
  65 RSA is public key cryptosystem designed by Ronald Rivest, Adi Shamir
  66 and Leonard Adleman. It can be used with any hash functions.
  67
  68 @item DSA
  69 DSA is the USA's Digital Signature Standard. It uses only the SHA-1
  70 hash algorithm.
  71
  72 @end table
  73
  74 The supported cryptographic hash algorithms are:
  75
  76 @table @code
  77 @item MD2
  78 MD2 is a cryptographic hash algorithm designed by Ron Rivest. It is
  79 optimized for 8-bit processors. Outputs 128 bits of data. There are no
  80 known weaknesses of this algorithm but since this algorithm is rarely
  81 used and not really studied it should not be used today.
  82
  83 @item MD5
  84 MD5 is a cryptographic hash algorithm designed by Ron Rivest. Outputs
  85 128 bits of data. It is considered to be broken.
  86
  87 @item SHA-1
  88 SHA is a cryptographic hash algorithm designed by NSA. Outputs 160
  89 bits of data. It is also considered to be broken, though no practical
  90 attacks have been found.
  91
  92 @item RMD160
  93 RIPEMD is a cryptographic hash algorithm developed in the framework of
  94 the EU project RIPE. Outputs 160 bits of data.
  95
  96 @end table
  97
  98
  99 @subsection Trading Security for Interoperability
 100
 101 If you connect to a server and use GnuTLS' functions to verify the
 102 certificate chain, and get a @ref{GNUTLS_CERT_INSECURE_ALGORITHM}
 103 validation error (@pxref{Verifying X.509 certificate paths}), it means
 104 that somewhere in the certificate chain there is a certificate signed
 105 using @code{RSA-MD2} or @code{RSA-MD5}.  These two digital signature
 106 algorithms are considered broken, so GnuTLS fail when attempting to
 107 verify the certificate.  In some situations, it may be useful to be
 108 able to verify the certificate chain anyway, assuming an attacker did
 109 not utilize the fact that these signatures algorithms are broken.
 110 This section will give help on how to achieve that.
 111
 112 First, it is important to know that you do not have to enable any of
 113 the flags discussed here to be able to use trusted root CA
 114 certificates signed using @code{RSA-MD2} or @code{RSA-MD5}.  The only
 115 attack today is that it is possible to generate certificates with
 116 colliding signatures (collision resistance); you cannot generate a
 117 certificate that has the same signature as an already existing
 118 signature (2nd preimage resistance).
 119
 120 If you are using @ref{gnutls_certificate_verify_peers2} to verify the
 121 certificate chain, you can call
 122 @ref{gnutls_certificate_set_verify_flags} with the
 123 @code{GNUTLS_VERIFY_ALLOW_SIGN_RSA_MD2} or
 124 @code{GNUTLS_VERIFY_ALLOW_SIGN_RSA_MD5} flag, as in:
 125
 126 @example
 127   gnutls_certificate_set_verify_flags (x509cred,
 128                                        GNUTLS_VERIFY_ALLOW_SIGN_RSA_MD5);
 129 @end example
 130
 131 This will tell the verifier algorithm to enable @code{RSA-MD5} when
 132 verifying the certificates.
 133
 134 If you are using @ref{gnutls_x509_crt_verify} or
 135 @ref{gnutls_x509_crt_list_verify}, you can pass the
 136 @code{GNUTLS_VERIFY_ALLOW_SIGN_RSA_MD5} parameter directly in the
 137 @code{flags} parameter.
 138
 139 If you are using these flags, it may also be a good idea to warn the
 140 user when verification failure occur for this reason.  The simplest is
 141 to not use the flags by default, and only fall back to using them
 142 after warning the user.  If you wish to inspect the certificate chain
 143 yourself, you can use @ref{gnutls_certificate_get_peers} to extract
 144 the raw server's certificate chain, then use
 145 @ref{gnutls_x509_crt_import} to parse each of the certificates, and
 146 then use @ref{gnutls_x509_crt_get_signature_algorithm} to find out the
 147 signing algorithm used for each certificate.  If any of the
 148 intermediary certificates are using @code{GNUTLS_SIGN_RSA_MD2} or
 149 @code{GNUTLS_SIGN_RSA_MD5}, you could present a warning.