Bump versions.
[gsasl.git] / doc / specification / draft-burdis-cat-srp-sasl-04.txt
blobf647414184cc08024a7f0c8dd561647ad4816a7a
3 Network Working Group                                        K.R. Burdis
4 Internet-Draft                                         Rhodes University
5 Expires: July 2, 2001                                          R. Naffah
6                                                           Forge Research
7                                                             January 2001
10                  Secure Remote Password SASL Mechanism
11                       draft-burdis-cat-srp-sasl-04
13 Status of this Memo
15    This document is an Internet-Draft and is in full conformance with
16    all provisions of Section 10 of RFC2026.
18    Internet-Drafts are working documents of the Internet Engineering
19    Task Force (IETF), its areas, and its working groups. Note that
20    other groups may also distribute working documents as
21    Internet-Drafts.
23    Internet-Drafts are draft documents valid for a maximum of six
24    months and may be updated, replaced, or obsoleted by other documents
25    at any time. It is inappropriate to use Internet-Drafts as reference
26    material or to cite them other than as "work in progress."
28    The list of current Internet-Drafts can be accessed at
29    http://www.ietf.org/ietf/1id-abstracts.txt.
31    The list of Internet-Draft Shadow Directories can be accessed at
32    http://www.ietf.org/shadow.html.
34    This Internet-Draft will expire on July 2, 2001.
36 Copyright Notice
38    Copyright (C) The Internet Society (2001). All Rights Reserved.
40 Abstract
42    This document describes a family of SASL mechanisms based on the
43    Secure Remote Password protocol.  These mechanisms perform mutual
44    authentication and can provide a security layer with replay
45    detection, integrity protection and/or confidentiality protection.
55 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                  [Page 1]
57 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
60 Table of Contents
62    1.  Mechanism Names  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  3
63    2.  Conventions Used in this Document  . . . . . . . . . . . . . .  4
64    3.  Data Element Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5
65    3.1 Scalar numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5
66    3.2 Multi-Precision Integers . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5
67    3.3 Octet Sequences  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6
68    3.4 Extended Octet Sequences . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6
69    3.5 Text . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6
70    3.6 Buffers  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6
71    3.7 Data Element Size Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  7
72    4.  Protocol Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8
73    4.1 Client sends its authentication identity . . . . . . . . . . .  9
74    4.2 Server sends initial protocol elements . . . . . . . . . . . .  9
75    4.3 Client sends its ephemeral public key  . . . . . . . . . . . . 10
76    4.4 Server sends its ephemeral public key  . . . . . . . . . . . . 11
77    4.5 Client sends its evidence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
78    4.6 Server sends its evidence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
79    5.  Security Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
80    5.1 Confidentiality Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
81    5.2 Replay Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
82    5.3 Integrity Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
83    5.4 Summary of Security Layer Output . . . . . . . . . . . . . . . 16
84    6.  Example  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
85    7.  Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
86    8.  Security Considerations  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
87    9.  Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
88        References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
89        Authors' Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
90    A.  Modulus and Generator values . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
91        Full Copyright Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
111 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                  [Page 2]
113 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
116 1. Mechanism Names
118    The family of SASL mechanisms associated with the protocol described
119    in this document are named "SRP-<MDA name>" where <MDA name> is the
120    canonical name of a Message Digest Algorithm.
122    For example, "SRP-SHA-160" shall denote the SASL mechanism using the
123    protocol described in this document with SHA-1 (20-octet output
124    length, or 160 bits) being used to compute both client-side and
125    server-side digests.  Similarly, "SRP-RIPEMD-160" shall denote the
126    SASL mechanism using the protocol described in this document with
127    RIPEMD-160 as the underlying Message Digest Algorithm.
167 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                  [Page 3]
169 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
172 2. Conventions Used in this Document
174    o  A hex digit is an element of the set: 
176          {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 , 9, A, B, C, D, E, F}
178       A hex digit is the representation of a 4-bit string.  Examples: 
180          7 = 0111
182          A = 1010
184    o  An octet is an 8-bit string.  In this document an octet may be
185       written as a pair of hex digits.  Examples: 
187          7A = 01111010
189          02 = 00000010
191    o  All data is encoded and sent in network byte order (big-endian).
193    o  The key words "MUST", "MUST NOT", "REQUIRED", "SHALL", "SHALL
194       NOT", "SHOULD", "SHOULD NOT", "RECOMMENDED", "MAY", and
195       "OPTIONAL" in this document are to be interpreted as described in
196       RFC2119 [1].
223 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                  [Page 4]
225 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
228 3. Data Element Formats
230    This section describes the encoding of the data elements used by the
231    SASL mechanisms described in this document.
233 3.1 Scalar numbers
235    Scalar numbers are unsigned quantities.  Using b[k] to refer to the
236    k-th octet being processed, the value of a two-octet scalar is: 
238       ((b[0] << 8) + b[1]),
240    where << is the bit left-shift operator.  The value of a four-octet
241    scalar is: 
243       ((b[0] << 24) + (b[1] << 16) + (b[2] << 8) + b[3]).
245 3.2 Multi-Precision Integers
247    Multi-Precision Integers, or MPIs, are positive integers used to
248    hold large integers used in cryptographic computations.
250    MPIs are encoded using a scheme inspired by that used by OpenPGP -
251    RFC2440 (section 3.2) [2] - for encoding such entities: 
253       The encoded form of an MPI SHALL consist of two pieces: a
254       two-octet scalar that represents the length of the entity, in
255       octets, followed by a sequence of octets that contain the actual
256       integer.
258       These octets form a big-endian number;  A big-endian number can
259       be encoded by prefixing it with the appropriate length.
261       Examples: (all numbers are in hexadecimal) 
263          The sequence of octets [00 01 01] encodes an MPI with the
264          value 1, while the sequence [00 02 01 FF] encodes an MPI with
265          the value of 511 
267       Additional rule: 
269       *  The length field of an encoded MPI describes the octet count
270          starting from the MPI's first non-zero octet, containing the
271          most significant non-zero bit.  Thus, the encoding [00 02 01]
272          is not formed correctly; It should be [00 01 01].
274    We shall use the syntax mpi(A) to denote the encoded form of the
275    multi-precision integer A.  Furthermore, we shall use the syntax
276    bytes(A) to denote the big-endian sequence of octets forming the
279 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                  [Page 5]
281 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
284    multi-precision integer with the most significant octet being the
285    first non-zero octet containing the most significant bit of A.
287 3.3 Octet Sequences
289    These mechanisms generate, use and exchange sequences of octets;
290    e.g. output values of message digest algorithm functions.  When such
291    entities travel on the wire, they shall be preceded by a one-octet
292    scalar quantity representing the count of following octets.
294    We shall use the syntax os(s) to denote the encoded form of the
295    octet sequence.  Furthermore, we shall use the syntax bytes(s) to
296    denote the sequence of octets s, in big-endian order.
298 3.4 Extended Octet Sequences
300    Extended sequences of octets are exchanged when using the security
301    layer. When these sequences travel on the wire, they shall be
302    preceded by a four-octet scalar quantity representing the count of
303    following octets.
305    We shall use the syntax eos(s) to denote the encoded form of the
306    extended octet sequence.  Furthermore, we shall use the syntax
307    bytes(s) to denote the sequence of octets s, in big-endian order.
309 3.5 Text
311    The only character set for text is the UTF-8 [3] encoding of Unicode
312    characters [4].
314    We shall use the syntax utf8(L) to denote the string L in UTF-8
315    encoding, preceded by a two-octet scalar quantity representing the
316    count of following octets.  Furthermore, we shall use the syntax
317    bytes(L) to denote the sequence of octets representing the UTF-8
318    encoding of L, in big-endian order.
320 3.6 Buffers
322    In these SASL mechanisms data is exchanged between the client and
323    server using buffers.  A buffer acts as an envelope for the sequence
324    of data elements sent by one end-point of the exchange, and expected
325    by the other.
327    A buffer MAY NOT contain other buffers.  It may only contain zero,
328    one or more data elements.
330    A buffer shall be encoded as two fields: a four-octet scalar
331    quantity representing the count of following octets, and the
332    concatenation of the octets of the data element(s) contained in the
335 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                  [Page 6]
337 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
340    buffer.
342    We shall use the syntax {A|B|C} to denote a buffer containing A, B
343    and C in that order.  For example: 
345       { mpi(N) | mpi(g) | utf8(L) }
347    is a buffer containing, in the designated order, the encoded forms
348    of an MPI N, an MPI g and a Text L.
350 3.7 Data Element Size Limits
352    The following table details the size limit, in number of octets, for
353    each of the SASL data element encodings described earlier.
356        Data element type          Header       Size limit in octets
357                                  (octets)       (excluding header)
358        ------------------------------------------------------------
359        Octet Sequence               1                  255
360        MPI                          2                 65,535
361        Text                         2                 65,535
362        Extended Octet Sequence      4             2,147,483,383
363        Buffer                       4             2,147,483,643
366    An implementation SHOULD signal an exception if any size constraint
367    is violated.
391 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                  [Page 7]
393 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
396 4. Protocol Description
398    SRP is a password-based, zero-knowledge, authentication and
399    key-exchange protocol developed by Thomas Wu.  It has good
400    performance, is not plaintext-equivalent and maintains perfect
401    forward secrecy.  It provides authentication (optionally mutual
402    authentication) and the negotiation of a session key [12].
404    The mechanisms described herein are based on the optimised SRP
405    protocol described at the end of section 3 in [13], since this
406    reduces the total number of messages exchanged by grouping together
407    pieces of information that do not depend on earlier messages.  Due
408    to the design of the mechanism, mutual authentication is MANDATORY.
410    This document describes the sequence of data transmitted between the
411    client and server, and it adds extra control information to enable
412    the client to request whether or not replay detection, integrity
413    protection and/or confidentiality protection should be provided by a
414    security layer.
416    Mechanism data exchanges, during the authentication phase, are shown
417    below:
420        Client                                             Server
422          -----  { utf8(U) }  -------------------------------->
424          <--------------  { mpi(N) | mpi(g) | utf8(L) }  -----
426          -----  { utf8(I) | mpi(A) | utf8(o) }  ------------->
428          <-------------------------  { os(s) | mpi(B) }  -----
430          -----  { os(M1) }  --------------------------------->
432          <---------------------------------  { os(M2) }  -----
435    where: 
437       U     is the authentication identity (username),
439       N     is the safe prime modulus,
441       g     is the generator,
443       L     is the options list indicating available security services,
447 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                  [Page 8]
449 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
452       I     is the authorisation identity,
454       A     is the client's ephemeral public key,
456       o     is the options list indicating chosen security services,
458       s     is the user's password salt,
460       B     is the server's ephemeral public key,
462       M1    is the client's evidence that the shared key K is known,
464       M2    is the server's evidence that the shared key K is known.
466 4.1 Client sends its authentication identity
468    The client determines its authentication identity U, encodes it and
469    sends it to the server.
471    The client sends: 
473       { utf8(U) }
475 4.2 Server sends initial protocol elements
477    The server receives U, and looks up the safe prime modulus N and the
478    generator g to be used for that identity.
480    The server also creates an options list L, which consists of a
481    comma-separated list of option strings that specify the security
482    service options the server supports.  The following security service
483    options strings are defined: 
485    o  "integrity=HMAC-<MDA-name>" indicates that the server supports
486       integrity protection using the HMAC algorithm [9] with <MDA-name>
487       as the underlying Message Digest Algorithm. Acceptable MDA names
488       are chosen from [15] under the MessageDigest section.  A server
489       SHOULD send such an option string for each HMAC algorithm it
490       supports.  Note that in the interest of interoperability, if the
491       server offers integrity protection it MUST, as a minimum, send
492       the option string "integrity=HMAC-MD5" since support for this
493       algorithm is then MANDATORY.
495    o  "replay detection" indicates that the server supports replay
496       detection using sequence numbers.
498    o  "confidentiality=<cipher name>" indicates that the server
499       supports confidentiality protection using the symmetric block
500       cipher algorithm <cipher name>.  The server SHOULD send such an
503 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                  [Page 9]
505 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
508       option string for each confidentiality protection algorithm it
509       supports.  Note that in the interest of interoperability, if the
510       server offers confidentiality protection, it MUST send the option
511       string "confidentiality=aes" since it is then MANDATORY for it to
512       provide support for this algorithm.  (Rijndael [5] is synonymous
513       with AES [6].)
515    Additional rules: 
517    o  Replay detection SHALL NOT be activated without also activating
518       integrity protection.  If the replay detection option is offered
519       (by the server) and/or chosen (by the client) without explicitely
520       specifying an integrity protection option, then the default
521       integrity protection option "integrity=HMAC-MD5" is implied and
522       shall be activated.
524    o  The options list SHOULD NOT be interpreted in a case-sensitive
525       manner, and whitespace characters SHOULD be ignored.
527    For example, if the server supports integrity protection using the
528    HMAC-MD5 and HMAC-SHA-160 algorithms, replay detection and no
529    confidentiality protection, the options list would be: 
531       integrity=HMAC-MD5,integrity=HMAC-SHA-160,replay detection
533    The server sends: 
535       { mpi(N) | mpi(g) | utf8(L) }
537 4.3 Client sends its ephemeral public key
539    The client receives the options list L from the server that
540    specifies the security service options the server supports.  The
541    client selects options from this list and creates a new options list
542    o that specifies the security services that will be used in the
543    security layer.  At most one available integrity protection
544    algorithm and one available confidentiality protection algorithm may
545    be selected.
547    The client determines its authorisation identity I, and generates
548    its ephemeral public key A.
550    The client sends: 
552       { utf8(I) | mpi(A) | utf8(o) }
559 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 10]
561 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
564 4.4 Server sends its ephemeral public key
566    The server reads the client's salt s, calculates the shared context
567    key K and generates its ephemeral public key B.
569    The server sends: 
571       { os(s) | mpi(B) }
573 4.5 Client sends its evidence
575    The client calculates the shared context key K, and calculates the
576    evidence M1 that proves to the server that it knows the shared
577    context key K, including L as part of the calculation.
579    M1 is computed as: 
582              H(
583                     bytes(H( bytes(N) )) ^ bytes( H( bytes(g) )))
584                   | bytes(H( bytes(U) ))
585                   | bytes(s)
586                   | bytes(H( bytes(L) ))
587                   | bytes(A)
588                   | bytes(B)
589                   | bytes(K)
590               )
593     where: 
595       H() is the result of digesting the designated input/data with the
596       underlying Message Digest Algorithm function (see Section 1).
598       ^ is the bitwise XOR operator.
600    The client sends: 
602       { os(M1) }
604 4.6 Server sends its evidence
606    The server calculates the evidence M2 that proves to the client that
607    it knows the shared context key K, as well as U, I, and o.
609    M2 is computed as: 
615 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 11]
617 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
620                H(
621                       bytes(A)
622                     | bytes(H( bytes(U) ))
623                     | bytes(H( bytes(I) ))
624                     | bytes(H( bytes(o) ))
625                     | bytes(M1)
626                     | bytes(K)
627                 )
630     where: 
632       H() is the result of digesting the designated input/data with the
633       underlying Message Digest Algorithm function (see Section 1)
635    The server sends: 
637       { os(M2) }
671 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 12]
673 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
676 5. Security Layer
678    Depending on the options offered by the server and specified by the
679    client, the security layer may provide integrity protection, replay
680    detection, and/or confidentiality protection.
682    The security layer can be thought of as a three-stage filter through
683    which the data flows from the output of one stage to the input of
684    the following one. The first input is the original data, while the
685    last output is the data after being subject to the transformations
686    of this filter.
688    The data always passes through this three-stage filter, though any
689    of the stages may be inactive.  Only when a stage is active would
690    the output be different from the input.  In other words, if a stage
691    is inactive, the octet sequence at the output side is an exact
692    duplicate of the same sequence at the input side.
694    Schematically, the three-stage filter security layer appears as
695    follows: 
698                         +----------------------------+
699                         |                            |     I/ p1
700                 p1  --->| Confidentiality protection |---+
701                         |                            |   | A/ c
702                         +----------------------------+   |
703                                                          |
704                     +------------------------------------+
705                     |
706                     |   +----------------------------+
707                     |   |                            |     I/ p2
708                 p2  +-->|      Replay detection      |---+
709                         |                            |   | A/ p2 | q
710                         +----------------------------+   |
711                                                          |
712                     +------------------------------------+
713                     |
714                     |   +----------------------------+
715                     |   |                            |     I/ p3
716                 p3  +-->|    Integrity protection    |--->
717                         |                            |     A/ p3 | C
718                         +----------------------------+
722     where: 
724       p1, p2 and p3 are the input octet sequences at each stage,
727 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 13]
729 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
732       I/ denotes the output at the end of one stage if/when the stage
733       is inactive or disabled,
735       A/ denotes the output at the end of one stage if/when the stage
736       is active or enabled,
738       c is the encrypted (sender-side) or decrypted (receiver-side)
739       octet sequence.  c1 shall denote the value computed by the
740       sender, while c2 shall denote the value computed by the receiver.
742       q is a four-octet scalar quantity representing a sequence number,
744       C is the Message Authentication Code. C1 shall denote the value
745       of the MAC as computed by the sender, while C2 shall denote the
746       value computed by the receiver.
748    The following paragraphs detail each of the transformations
749    mentioned above. 
751 5.1 Confidentiality Protection
753    The plaintext data octet sequence p1 is encrypted using the chosen
754    confidentiality algorithm (CALG) initialised for encryption with the
755    shared context key K. 
757       c1 = CALG(K, ENCRYPTION)( bytes(p1) )
759    On the receiving side, the ciphertext data octet sequence p1 is
760    decrypted using the chosen confidentiality algorithm (CALG)
761    initialised for decryption, with the shared context key K. 
763       c2 = CALG(K, DECRYPTION)( bytes(p1) )
765    The designated CALG block cipher should be used in OFB (Output
766    Feedback Block) mode in the ISO variant, as described in [16],
767    algorithm 7.20.
769    Let k be the block size of the chosen symmetric cipher algorithm;
770    e.g. for AES this is 128 bits or 16 octets.  The OFB mode used shall
771    be of length/size k.
773    It is recommended that Block ciphers operating in OFB mode be used
774    with an Initial Vector (the mode's IV).  For the SASL mechanisms
775    described in this document, the IV shall be an all-zero octet
776    sequence of size k.
778    In such a mode of operation - OFB with key re-use - the IV, which
779    need not be secret, must be changed.  Otherwise an identical
780    keystream results; and, by XORing corresponding ciphertexts, an
783 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 14]
785 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
788    adversary may reduce cryptanalysis to that of a running-key cipher
789    with one plaintext as the running key.  To counter the effect of
790    fixing the IV to an all-zero octet sequence, the sender should use a
791    one k-octet sequence as the value of its first block, constructed as
792    follows: 
794    o  the first (most significant) (k-2) octets are random,
796    o  the octets at position #k-1 and #k, assuming the first octet is
797       at position #1, are exact copies of those at positions #1 and #2
798       respectively.
800    The input data to the confidentiality protection algorithm shall be
801    a multiple of the symmetric cipher block size k.  When the input
802    length is not a multiple of k octets, the data shall be padded
803    according to the following scheme (described in [17] which itself is
804    based on RFC1423 [18]):
806       Assuming the length of the input is l octets, (k - (l mod k))
807       octets, all having the value (k - (l mod k)), shall be appended
808       to the original data.  In other words, the input is padded at the
809       trailing end with one of the following sequences: 
812                       01 -- if l mod k = k-1
813                      02 02 -- if l mod k = k-2
814                                ...
815                                ...
816                                ...
817                    k k ... k k -- if l mod k = 0
820       The padding can be removed unambiguously since all input is
821       padded and no padding sequence is a suffix of another.  This
822       padding method is well-defined if and only if k < 256 octets,
823       which is the case with symmetric block ciphers today, and in the
824       forseeable future.
826    The output of this stage, when it is active, is: 
828       at the sending side: CALG(K, ENCRYPT)( bytes(p1) )
830       at the receiving side: CALG(K, DECRYPT)( bytes(p1) )
832    If the receiver, after decrypting the first block, finds that the
833    last two octets do not match the value of the first two, it MUST
834    signal an exception and abort the exchange.
839 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 15]
841 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
844 5.2 Replay Detection
846    A sequence number q is incremented every time a message is sent to
847    the peer.
849    The output of this stage, when it is active, is: 
851       p2 | q
853    At the other end, the receiver increments its copy of the sequence
854    number.  This new value of the sequence number is then used in the
855    integrity protection transformation, which must also be active as
856    described in Section 4.2.
858 5.3 Integrity Protection
860    A message authentication code C is computed using the chosen
861    integrity protection algorithm (IALG) initialised with the shared
862    context key K, and applied to the sequence p3.
864    The output of this stage, when it is active, is: 
866       IALG(K)( bytes(p3) )
868    At the other end, the receiver computes its version of the MAC,
869    using the same transformation, and checks if its value is equal to
870    that received.  If the two values do not agree, the receiver MUST
871    signal an exception and abort the exchange.
873 5.4 Summary of Security Layer Output
875    The following table shows the data exchanged by the security layer
876    peers, depending on the possible legal combinations of the three
877    security services in operation: 
880       CP   IP   RD   Peer sends/receives
882       I    I    I    { eos(p) }
883       I    A    I    { eos(p) | os( IALG(K)( bytes(p) ) ) }
884       I    A    A    { eos(p) | os( IALG(K)( bytes(p) | bytes(q)) ) }
885       A    I    I    { eos(c) }
886       A    A    I    { eos(c) | os( IALG(K)( bytes(c) ) ) }
887       A    A    A    { eos(c) | os( IALG(K)((bytes(c) | bytes(q)) ) }
890     where 
892       CP    Confidentiality protection,
895 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 16]
897 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
900       IP    Integrity protection,
902       RD    Replay detection,
904       I     Security service is Inactive/disabled,
906       A     Security service is Active/enabled,
908       p     The original plaintext,
910       q     The sequence number.
912       c     The enciphered input obtained by either: 
914          CALG(K, ENCRYPT)( bytes(p) ) at the sender's side, or
916          CALG(K, DECRYPT)( bytes(p) ) at the receiver's side, or
951 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 17]
953 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
956 6. Example
958    The example below uses SMTP authentication [19]. The base64 encoding
959    of challenges and responses, as well as the reply codes preceding
960    the responses are part of the SMTP authentication[19] specification,
961    not part of this SASL mechanism itself.
963    "C:" and "S:" indicate lines sent by the client and server
964    respectively.
967      S: 220 smtp.example.com ESMTP server ready
969      C: EHLO zaau.example.com
971      S: 250-smtp.example.com
972      S: 250 AUTH SRP-SHA-160 CRAM-MD5 DIGEST-MD5
974      C: AUTH SRP-SHA-160 AAAABQADZm9v
976      S: AAAAqgCA///////////JD9qiIWjCNMTGYouA3BzRKQJOCIpnzHQCC76mOxObIlFKCH
977      mONATd75UZs806QxswKwpt8l8UN0/hNW1tUcJF5IW1dmJefsb0TELppjftawv/XLb0Brf
978      t7jhr+1qJn6WunyQRfEsf5kkoZlHs5lOB//////////8AAQUAI2ludGVncml0eT1obWFj
979      LW1kNSxyZXBsYXkgZGV0ZWN0aW9u
981      C: AAAArAADZm9vAIBFoAAiZ7mnsz2UBmAtV4t2nW973SBNLUdL9BC3AG0CC0TCtYjjwP
982      dhobc02S9ERw7G+lPcmAFXGO6KDHc7AXe33xp+WwGGkIyB49oJB8VZ+sXqCr6OBMFvV1H
983      okkzIyjhogn2OZVdn89FryqG4LwuEsypCPGQ+cgxYWUGTIuAMrwAjaW50ZWdyaXR5PWht
984      YWMtbWQ1LHJlcGxheSBkZXRlY3Rpb24=
986      S: AAAAjgqSCwkzSOiPQ1JnAIEAmkVIho/d/xckmrzp1nMEtkWKxlOOiX0V8u+a9y9/0V
987      KgzKJlcT+QI/uQH9l23tnfOOK3CfDuaZMnQgMLNCsvRy22x6YhZW07zo39QhMWLWLSjVJ
988      lWXgxSQyds1JvVAQzZN+XaFdZs5lMDfSJMiC8L7MzZyw8XmHh5v1DtueK9mc=
990      C: AAAAFRS0T1/zTL9Idv9R5F7tuCFMtWrCGg==
992      S: AAAAFRShvobx8ubyF8fUAuupQIfWYPdu4A==
994      C:
996      S: 235 Authentication successful.
1007 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 18]
1009 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
1012 7. Discussion
1014    The algorithms specified as mandatory were chosen for utility and
1015    availablity.  We felt that a mandatory confidentiality and integrity
1016    protection algorithm should be specified to ensure interoperability
1017    between implementations of these mechanisms. 
1019    o  The HMAC-MD5 algorithm was chosen as an integrity algorithm
1020       because it is faster than both HMAC-SHA-160 and MAC algorithms
1021       based on secret key encryption algorithms [8].
1023    o  Rijndael was chosen as a cipher because it has undergone thorough
1024       scrutiny by the best cryptographers in the world and was chosen
1025       ahead of many other algorithms as the Advanced Encryption
1026       Standard.
1028    Since confidentiality protection is optional this mechanism should
1029    be usable in countries that have strict controls on the use of
1030    cryptography.
1032    It is RECOMMENDED that the server use values for the modulus (N) and
1033    generator (g) chosen from those listed in Appendix A so that the
1034    client can avoid expensive constraint checks, since these predefined
1035    values already meet the constraints described in [13]:
1037       "For maximum security, N should be a safe prime (i.e.  a number
1038       of the form N = 2q + 1, where q is also prime).  Also, g should
1039       be a generator modulo N (see [SRP] for details), which means that
1040       for any X where 0 < X < N, there exists a value x for which g^x %
1041       N == X."
1063 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 19]
1065 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
1068 8. Security Considerations
1070    These mechanisms rely on the security of SRP, which bases its
1071    security on the difficulty of solving the Diffie-Hellman problem in
1072    the multiplicative field modulo a large safe prime.  See section 4
1073    "Security Considerations" of [13] and section 4 "Security analysis"
1074    of [12].
1076    This mechanism also relies on the security of the HMAC algorithm and
1077    the underlying hash function.  Section 6 "Security" of [9] discusses
1078    these security issues in detail.  Weaknesses found in MD5 do not
1079    impact HMAC-MD5 [7].
1081    U, I, A and o, sent from the client to the server, and N, g, L, s
1082    and B, sent from the server to the client could be modified by an
1083    attacker before reaching the other party.  For this reason, these
1084    values are included in the respective calculations of evidence (M1
1085    and M2) to prove that each party knows the session key.  This allows
1086    each party to verify that these values were received unmodified.
1088    The use of integrity protection is RECOMMENDED to detect message
1089    tampering and to avoid session hijacking after authentication has
1090    taken place.
1092    Replay attacks may be avoided through the use of sequence numbers,
1093    because sequence numbers make each integrity protected message
1094    exchanged during a session different, and each session uses a
1095    different key.
1119 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 20]
1121 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
1124 9. Acknowledgements
1126    The following people provided valuable feedback in the preparation
1127    of this document: 
1129       Timothy Martin <tmartin@andrew.cmu.edu>
1175 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 21]
1177 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
1180 References
1182    [1]   Bradner, S., "Key words for use in RFCs to Indicate
1183          Requirement Levels", BCP 0014, RFC 2119, March 1997.
1185    [2]   Callas, J., Donnerhacke, L., Finney, H. and R. Thayer,
1186          "OpenPGP Message Format", RFC 2440, November 1998.
1188    [3]   Yergeau, F., "UTF-8, a transformation format of Unicode and
1189          ISO 10646", RFC 2279, January 1998.
1191    [4]   "International Standard --Information technology-- Universal
1192          Multiple-Octet Coded Character Set (UCS) -- Part 1
1193          Architecture and Basic Multilingual Plane", ISO/IEC 10646-1,
1194          1993.
1196    [5]   Daemen, Joan and Vincent Rijmen, "AES Proposal: Rijndael",
1197          September 1999, 
1198          <http://www.esat.kuleuven.ac.be/~rijmen/rijndael/>.
1200    [6]   National Institute of Standards and Technology, "Rijndael:
1201          NIST's Selection for the AES", December 2000, 
1202          <http://csrc.nist.gov/encryption/aes/rijndael/Rijndael.pdf>.
1204    [7]   Dobbertin, H., "The Status of MD5 After a Recent Attack",
1205          December 1996, 
1206          <ftp://ftp.rsasecurity.com/pub/cryptobytes/crypto2n2.pdf>.
1208    [8]   Eisler, M., "LIPKEY - A Low Infrastructure Public Key
1209          Mechanism Using SPKM", RFC 2847, June 2000.
1211    [9]   Krawczyk, H. et al, "HMAC: Keyed-Hashing for Message
1212          Authentication", RFC 2104, February 1997.
1214    [10]  Myers, J.G., "Simple Authentication and Security Layer
1215          (SASL)", RFC 2222, October 1997.
1217    [11]  Rose, M., "Writing I-Ds and RFCs using XML", RFC 2629, June
1218          1999.
1220    [12]  Wu, T., "The Secure Remote Password Protocol", March 1998, 
1221          <http://srp.stanford.edu/srp/ndss.html>.
1223    [13]  Wu, T., "The SRP Authentication and Key Exchange System", RFC
1224          2945, September 2000.
1226    [14]  Wu, T., "SRP: The Open Source Password Authentication
1227          Standard", March 1998, 
1228          <http://srp.stanford.edu/srp/>.
1231 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 22]
1233 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
1236    [15]  Hopwood, D., "Standard Cryptographic Algorithm Naming", June
1237          2000, 
1238          <http://www.eskimo.com/~weidai/scan-mirror/>.
1240    [16]  Menezes, A.J., van Oorschot, P.C. and S.A. Vanstone, "Handbook
1241          of Applied Cryptography", CRC Press, Inc., ISBN 0-8493-8523-7,
1242          1997, 
1243          <http://www.cacr.math.uwaterloo.ca/hac/about/chap7.ps>.
1245    [17]  RSA Data Security, Inc., "PKCS #7: Cryptographic Message
1246          Syntax Standard", Version 1.5, November 1993, 
1247          <ftp://ftp.rsasecurity.com/pub/pkcs/ascii/pkcs-7.asc>.
1249    [18]  Balenson, D., "Privacy Enhancement for Internet Electronic
1250          Mail: Part III: Algorithms, Modes, and Identifiers", RFC 1423,
1251          February 1993, 
1252          <http://www.ietf.org/rfc/rfc1423.txt>.
1254    [19]  Myers, J.G., "SMTP Service Extension for Authentication", RFC
1255          2554, March 1999.
1258 Authors' Addresses
1260    K.R.  Burdis
1261    Rhodes University
1262    Computer Science Department
1263    Grahamstown  6139
1264    ZA
1266    EMail: keith@rucus.ru.ac.za
1267    URI:   http://www.cryptix.org/~keith/
1270    Raif S. Naffah
1271    Forge Research Pty. Limited
1272    Suite 116, Bay 9
1273    Locomotive Workshop,
1274    Australian Technology Park
1275    Cornwallis Street
1276    Eveleigh, NSW  1430
1277    AU
1279    EMail: raif@forge.com.au
1280    URI:   http://www.cryptix.org/~raif/
1287 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 23]
1289 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
1292 Appendix A. Modulus and Generator values
1294    Modulus (N) and generator (g) values for various modulus lengths are
1295    given below.  In each case the modulus is a large safe prime and the
1296    generator is a primitve root of GF(n) [12].  These values are taken
1297    from software developed by Tom Wu and Eugene Jhong for the Stanford
1298    SRP distribution [14].
1301       [264 bits]
1302         Modulus (base 16) =
1303           115B8B692E0E045692CF280B436735C77A5A9E8A9E7ED56C965F87DB5B2A2ECE
1304           3
1305         Generator = 2
1307       [384 bits]
1308         Modulus (base 16) =
1309           8025363296FB943FCE54BE717E0E2958A02A9672EF561953B2BAA3BAACC3ED57
1310           54EB764C7AB7184578C57D5949CCB41B
1311         Generator = 2
1313       [512 bits]
1314         Modulus (base 16) =
1315           D4C7F8A2B32C11B8FBA9581EC4BA4F1B04215642EF7355E37C0FC0443EF756EA
1316           2C6B8EEB755A1C723027663CAA265EF785B8FF6A9B35227A52D86633DBDFCA43
1317         Generator = 2
1319       [640 bits]
1320         Modulus (base 16) =
1321           C94D67EB5B1A2346E8AB422FC6A0EDAEDA8C7F894C9EEEC42F9ED250FD7F0046
1322           E5AF2CF73D6B2FA26BB08033DA4DE322E144E7A8E9B12A0E4637F6371F34A207
1323           1C4B3836CBEEAB15034460FAA7ADF483
1324         Generator = 2
1326       [768 bits]
1327         Modulus (base 16) =
1328           B344C7C4F8C495031BB4E04FF8F84EE95008163940B9558276744D91F7CC9F40
1329           2653BE7147F00F576B93754BCDDF71B636F2099E6FFF90E79575F3D0DE694AFF
1330           737D9BE9713CEF8D837ADA6380B1093E94B6A529A8C6C2BE33E0867C60C3262B
1331         Generator = 2
1333       [1024 bits]
1334         Modulus (base 16) =
1335           EEAF0AB9ADB38DD69C33F80AFA8FC5E86072618775FF3C0B9EA2314C9C256576
1336           D674DF7496EA81D3383B4813D692C6E0E0D5D8E250B98BE48E495C1D6089DAD1
1337           5DC7D7B46154D6B6CE8EF4AD69B15D4982559B297BCF1885C529F566660E57EC
1338           68EDBC3C05726CC02FD4CBF4976EAA9AFD5138FE8376435B9FC61D2FC0EB06E3
1339         Generator = 2
1343 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 24]
1345 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
1348       [1280 bits]
1349         Modulus (base 16) =
1350           D77946826E811914B39401D56A0A7843A8E7575D738C672A090AB1187D690DC4
1351           3872FC06A7B6A43F3B95BEAEC7DF04B9D242EBDC481111283216CE816E004B78
1352           6C5FCE856780D41837D95AD787A50BBE90BD3A9C98AC0F5FC0DE744B1CDE1891
1353           690894BC1F65E00DE15B4B2AA6D87100C9ECC2527E45EB849DEB14BB2049B163
1354           EA04187FD27C1BD9C7958CD40CE7067A9C024F9B7C5A0B4F5003686161F0605B
1355         Generator = 2
1357       [1536 bits]
1358         Modulus (base 16) =
1359           9DEF3CAFB939277AB1F12A8617A47BBBDBA51DF499AC4C80BEEEA9614B19CC4D
1360           5F4F5F556E27CBDE51C6A94BE4607A291558903BA0D0F84380B655BB9A22E8DC
1361           DF028A7CEC67F0D08134B1C8B97989149B609E0BE3BAB63D47548381DBC5B1FC
1362           764E3F4B53DD9DA1158BFD3E2B9C8CF56EDF019539349627DB2FD53D24B7C486
1363           65772E437D6C7F8CE442734AF7CCB7AE837C264AE3A9BEB87F8A2FE9B8B5292E
1364           5A021FFF5E91479E8CE7A28C2442C6F315180F93499A234DCF76E3FED135F9BB
1365         Generator = 2
1367       [2048 bits]
1368         Modulus (base 16) =
1369           AC6BDB41324A9A9BF166DE5E1389582FAF72B6651987EE07FC3192943DB56050
1370           A37329CBB4A099ED8193E0757767A13DD52312AB4B03310DCD7F48A9DA04FD50
1371           E8083969EDB767B0CF6095179A163AB3661A05FBD5FAAAE82918A9962F0B93B8
1372           55F97993EC975EEAA80D740ADBF4FF747359D041D5C33EA71D281E446B14773B
1373           CA97B43A23FB801676BD207A436C6481F1D2B9078717461A5B9D32E688F87748
1374           544523B524B0D57D5EA77A2775D2ECFA032CFBDBF52FB3786160279004E57AE6
1375           AF874E7303CE53299CCC041C7BC308D82A5698F3A8D0C38271AE35F8E9DBFBB6
1376           94B5C803D89F7AE435DE236D525F54759B65E372FCD68EF20FA7111F9E4AFF73
1377         Generator = 2
1399 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 25]
1401 Internet-Draft    Secure Remote Password SASL Mechanism     January 2001
1404 Full Copyright Statement
1406    Copyright (C) The Internet Society (2001). All Rights Reserved.
1408    This document and translations of it may be copied and furnished to
1409    others, and derivative works that comment on or otherwise explain it
1410    or assist in its implementation may be prepared, copied, published
1411    and distributed, in whole or in part, without restriction of any
1412    kind, provided that the above copyright notice and this paragraph
1413    are included on all such copies and derivative works. However, this
1414    document itself may not be modified in any way, such as by removing
1415    the copyright notice or references to the Internet Society or other
1416    Internet organizations, except as needed for the purpose of
1417    developing Internet standards in which case the procedures for
1418    copyrights defined in the Internet Standards process must be
1419    followed, or as required to translate it into languages other than
1420    English.
1422    The limited permissions granted above are perpetual and will not be
1423    revoked by the Internet Society or its successors or assigns.
1425    This document and the information contained herein is provided on an
1426    "AS IS" basis and THE INTERNET SOCIETY AND THE INTERNET ENGINEERING
1427    TASK FORCE DISCLAIMS ALL WARRANTIES, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING
1428    BUT NOT LIMITED TO ANY WARRANTY THAT THE USE OF THE INFORMATION
1429    HEREIN WILL NOT INFRINGE ANY RIGHTS OR ANY IMPLIED WARRANTIES OF
1430    MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
1432 Acknowledgement
1434    Funding for the RFC editor function is currently provided by the
1435    Internet Society.
1455 Burdis & Naffah           Expires July 2, 2001                 [Page 26]