Oops, forgot to actually add krb5-plugin.7
[heimdal.git] / doc / standardisation / draft-ietf-cat-kerberos-pk-init-04.txt
blobf26cc722d992900a70394114f850d95c514f8843
1 INTERNET-DRAFT                                              Brian Tung
2 draft-ietf-cat-kerberos-pk-init-04.txt                 Clifford Neuman
3 Updates: RFC 1510                                                  ISI
4 expires January 31, 1998                                     John Wray
5                                          Digital Equipment Corporation
6                                                          Ari Medvinsky
7                                                            Matthew Hur
8                                                  CyberSafe Corporation
9                                                       Jonathan Trostle
10                                                                 Novell
13     Public Key Cryptography for Initial Authentication in Kerberos
16 0.  Status Of This Memo
18     This document is an Internet-Draft.  Internet-Drafts are working
19     documents of the Internet Engineering Task Force (IETF), its
20     areas, and its working groups.  Note that other groups may also
21     distribute working documents as 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
25     documents at any time.  It is inappropriate to use Internet-Drafts
26     as reference material or to cite them other than as "work in
27     progress."
29     To learn the current status of any Internet-Draft, please check
30     the "1id-abstracts.txt" listing contained in the Internet-Drafts
31     Shadow Directories on ds.internic.net (US East Coast),
32     nic.nordu.net (Europe), ftp.isi.edu (US West Coast), or
33     munnari.oz.au (Pacific Rim).
35     The distribution of this memo is unlimited.  It is filed as
36     draft-ietf-cat-kerberos-pk-init-04.txt, and expires January 31,
37     1998.  Please send comments to the authors.
40 1.  Abstract
42     This document defines extensions (PKINIT) to the Kerberos protocol
43     specification (RFC 1510 [1]) to provide a method for using public
44     key cryptography during initial authentication.  The methods
45     defined specify the ways in which preauthentication data fields and
46     error data fields in Kerberos messages are to be used to transport
47     public key data.
50 2.  Introduction
52     The popularity of public key cryptography has produced a desire for
53     its support in Kerberos [2].  The advantages provided by public key
54     cryptography include simplified key management (from the Kerberos
55     perspective) and the ability to leverage existing and developing
56     public key certification infrastructures.
58     Public key cryptography can be integrated into Kerberos in a number
59     of ways.  One is to associate a key pair with each realm, which can
60     then be used to facilitate cross-realm authentication; this is the
61     topic of another draft proposal.  Another way is to allow users with
62     public key certificates to use them in initial authentication.  This
63     is the concern of the current document.
65     One of the guiding principles in the design of PKINIT is that
66     changes should be as minimal as possible.  As a result, the basic
67     mechanism of PKINIT is as follows:  The user sends a request to the
68     KDC as before, except that if that user is to use public key
69     cryptography in the initial authentication step, his certificate
70     accompanies the initial request, in the preauthentication fields.
72     Upon receipt of this request, the KDC verifies the certificate and
73     issues a ticket granting ticket (TGT) as before, except that instead
74     of being encrypted in the user's long-term key (which is derived
75     from a password), it is encrypted in a randomly-generated key.  This
76     random key is in turn encrypted using the public key from the
77     certificate that came with the request and signed using the KDC's
78     private key, and accompanies the reply, in the preauthentication
79     fields.
81     PKINIT also allows for users with only digital signature keys to
82     authenticate using those keys, and for users to store and retrieve
83     private keys on the KDC.
85     The PKINIT specification may also be used for direct peer to peer
86     authentication without contacting a central KDC. This application
87     of PKINIT is described in PKTAPP [4] and is based on concepts
88     introduced in [5, 6]. For direct client-to-server authentication,
89     the client uses PKINIT to authenticate to the end server (instead
90     of a central KDC), which then issues a ticket for itself.  This
91     approach has an advantage over SSL [7] in that the server does not
92     need to save state (cache session keys).  Furthermore, an
93     additional benefit is that Kerberos tickets can facilitate
94     delegation (see [8]).
97 3.  Proposed Extensions
99     This section describes extensions to RFC 1510 for supporting the
100     use of public key cryptography in the initial request for a ticket
101     granting ticket (TGT).
103     In summary, the following changes to RFC 1510 are proposed:
105         --> Users may authenticate using either a public key pair or a
106             conventional (symmetric) key.  If public key cryptography is
107             used, public key data is transported in preauthentication
108             data fields to help establish identity.
109         --> Users may store private keys on the KDC for retrieval during
110             Kerberos initial authentication.
112     This proposal addresses two ways that users may use public key
113     cryptography for initial authentication.  Users may present public
114     key certificates, or they may generate their own session key,
115     signed by their digital signature key.  In either case, the end
116     result is that the user obtains an ordinary TGT that may be used for
117     subsequent authentication, with such authentication using only
118     conventional cryptography.
120     Section 3.1 provides definitions to help specify message formats.
121     Section 3.2 and 3.3 describe the extensions for the two initial
122     authentication methods.  Section 3.4 describes a way for the user to
123     store and retrieve his private key on the KDC, as an adjunct to the
124     initial authentication.
127 3.1.  Definitions
129     The extensions involve new encryption methods; we propose the
130     addition of the following types:
132         dsa-sign                                8
133         rsa-priv                                9
134         rsa-pub                                 10
135         rsa-pub-md5                             11
136         rsa-pub-sha1                            12
138     The proposal of these encryption types notwithstanding, we do not
139     mandate the use of any particular public key encryption method.
141     The extensions involve new preauthentication fields; we propose the
142     addition of the following types:
144         PA-PK-AS-REQ                            14
145         PA-PK-AS-REP                            15
146         PA-PK-AS-SIGN                           16
147         PA-PK-KEY-REQ                           17
148         PA-PK-KEY-REP                           18
150     The extensions also involve new error types; we propose the addition
151     of the following types:
153         KDC_ERR_CLIENT_NOT_TRUSTED              62
154         KDC_ERR_KDC_NOT_TRUSTED                 63
155         KDC_ERR_INVALID_SIG                     64
156         KDC_ERR_KEY_TOO_WEAK                    65
158     In many cases, PKINIT requires the encoding of an X.500 name as a
159     Realm.  In these cases, the realm will be represented using a
160     different style, specified in RFC 1510 with the following example:
162         NAMETYPE:rest/of.name=without-restrictions
164     For a realm derived from an X.500 name, NAMETYPE will have the value
165     X500-ASN1-BASE64.  The full realm name will appear as follows:
167         X500-ASN1-BASE64:Base64Encode(DistinguishedName)
169     where Base64 is an ASCII encoding of binary data as per RFC 1521,
170     and DistinguishedName is the ASN.1 encoding of the X.500
171     Distinguished Name from the X.509 certificate.
173     Similarly, PKINIT may require the encoding of an X.500 name as a
174     PrincipalName.  In these cases, the name-type of the principal name
175     shall be set to NT-X500-PRINCIPAL, and the name-string shall be set
176     as follows:
178         Base64Encode(DistinguishedName)
180     as described above.
182     [Similar description needed on how realm names and principal names
183     are to be derived from PGP names.]
186 3.1.1.  Encryption and Key Formats
188     In the exposition below, we use the terms public key and private
189     key generically.  It should be understood that the term "public
190     key" may be used to refer to either a public encryption key or a
191     signature verification key, and that the term "private key" may be
192     used to refer to either a private decryption key or a signature
193     generation key.  The fact that these are logically distinct does
194     not preclude the assignment of bitwise identical keys.
196     All additional symmetric keys specified in this draft shall use the
197     same encryption type as the session key in the response from the
198     KDC.  These include the temporary keys used to encrypt the signed
199     random key encrypting the response, as well as the key derived from
200     Diffie-Hellman agreement.  In the case of Diffie-Hellman, the key
201     shall be produced from the agreed bit string as follows:
203         * Truncate the bit string to the appropriate length.
204         * Rectify parity in each byte (if necessary) to obtain the key.
206     For instance, in the case of a DES key, we take the first eight
207     bytes of the bit stream, and then adjust the least significant bit
208     of each byte to ensure that each byte has odd parity.
210     RFC 1510, Section 6.1, defines EncryptedData as follows:
212         EncryptedData ::= SEQUENCE {
213             etype               [0] INTEGER,
214             kvno                [1] INTEGER OPTIONAL,
215             cipher              [2] OCTET STRING
216                                     -- is CipherText
217         }
219     RFC 1510 suggests that ciphertext is coded as follows:
221         CipherText ::= ENCRYPTED SEQUENCE {
222             confounder          [0] UNTAGGED OCTET STRING(conf_length)
223                                     OPTIONAL,
224             check               [1] UNTAGGED OCTET STRING(checksum_length)
225                                     OPTIONAL,
226             msg-seq             [2] MsgSequence,
227             pad                 [3] UNTAGGED OCTET STRING(pad_length)
228                                     OPTIONAL
229         }
231     The PKINIT protocol introduces several new types of encryption.
232     Data that is encrypted with a public key will allow only the check
233     optional field, as it is defined above. This type of the checksum
234     will be specified in the etype field, together with the encryption
235     type.
237     In order to identify the checksum type, etype will have the
238     following values:
240                 rsa-pub-MD5
241                 rsa-pub-SHA1
243     In the case that etype is set to rsa-pub, the optional 'check'
244     field will not be provided.
246     Data that is encrypted with a private key will not use any optional
247     fields. PKINIT uses private key encryption only for signatures,
248     which are encrypted checksums. Therefore, the optional check field
249     is not needed.
252 3.2.  Standard Public Key Authentication
254     Implementation of the changes in this section is REQUIRED for
255     compliance with PKINIT.
257     It is assumed that all public keys are signed by some certification
258     authority (CA).  The initial authentication request is sent as per
259     RFC 1510, except that a preauthentication field containing data
260     signed by the user's private key accompanies the request:
262     PA-PK-AS-REQ ::= SEQUENCE {
263                                 -- PA TYPE 14
264         signedAuthPack          [0] SignedAuthPack
265         userCert                [1] SEQUENCE OF Certificate OPTIONAL,
266                                     -- the user's certificate chain
267         trustedCertifiers       [2] SEQUENCE OF PrincipalName OPTIONAL
268                                     -- CAs that the client trusts
269     }
271     SignedAuthPack ::= SEQUENCE {
272         authPack                [0] AuthPack,
273         authPackSig             [1] Signature,
274                                     -- of authPack
275                                     -- using user's private key
276     }
278     AuthPack ::= SEQUENCE {
279         pkAuthenticator         [0] PKAuthenticator,
280         clientPublicValue       [1] SubjectPublicKeyInfo OPTIONAL
281                                     -- if client is using Diffie-Hellman
282     }
284     PKAuthenticator ::= SEQUENCE {
285         kdcName                 [0] PrincipalName,
286         kdcRealm                [1] Realm,
287         cusec                   [2] INTEGER,
288                                     -- for replay prevention
289         ctime                   [3] KerberosTime,
290                                     -- for replay prevention
291         nonce                   [4] INTEGER
292     }
294     Signature ::= SEQUENCE {
295         signedHash              [0] EncryptedData
296                                     -- of type Checksum
297     }
299     Checksum ::= SEQUENCE {
300         cksumtype               [0] INTEGER,
301         checksum                [1] OCTET STRING
302     }   -- as specified by RFC 1510
304     SubjectPublicKeyInfo ::= SEQUENCE {
305         algorithm               [0] AlgorithmIdentifier,
306         subjectPublicKey        [1] BIT STRING
307                                     -- for DH, equals
308                                     -- public exponent (INTEGER encoded
309                                     -- as payload of BIT STRING)
310     }   -- as specified by the X.509 recommendation [9]
312     AlgorithmIdentifier ::= SEQUENCE {
313         algorithm               [0] ALGORITHM.&id,
314                                     -- for DH, equals
315                                     -- dhKeyAgreement
316                                     -- ({iso(1) member-body(2) US(840)
317                                     -- rsadsi(113549) pkcs(1) pkcs-3(3)
318                                     -- 1})
319         parameters              [1] ALGORITHM.&type
320                                     -- for DH, is DHParameter 
321     }   -- as specified by the X.509 recommendation [9]
323     DHParameter ::= SEQUENCE {
324         prime                   [0] INTEGER,
325                                     -- p
326         base                    [1] INTEGER,
327                                     -- g
328         privateValueLength      [2] INTEGER OPTIONAL
329     }
331     Certificate ::= SEQUENCE {
332         certType                [0] INTEGER,
333                                     -- type of certificate
334                                     -- 1 = X.509v3 (DER encoding)
335                                     -- 2 = PGP (per PGP specification)
336         certData                [1] OCTET STRING
337                                     -- actual certificate
338                                     -- type determined by certType
339     }
341     The PKAuthenticator carries information to foil replay attacks,
342     to bind the request and response, and to optionally pass the
343     client's Diffie-Hellman public value (i.e. for using DSA in
344     combination with Diffie-Hellman).  The PKAuthenticator is signed
345     with the private key corresponding to the public key in the
346     certificate found in userCert (or cached by the KDC).
348     In the PKAuthenticator, the client may specify the KDC name in one
349     of two ways:
351         * The Kerberos principal name krbtgt/<realm_name>@<realm_name>,
352           where <realm_name> is replaced by the applicable realm name.
353         * The name in the KDC's certificate (e.g., an X.500 name, or a
354           PGP name).
356     Note that the first case requires that the certificate name and the
357     Kerberos principal name be bound together (e.g., via an X.509v3
358     extension).
360     The userCert field is a sequence of certificates, the first of which
361     must be the user's public key certificate. Any subsequent
362     certificates will be certificates of the certifiers of the user's
363     certificate.  These cerificates may be used by the KDC to verify the
364     user's public key.  This field may be left empty if the KDC already
365     has the user's certificate.
367     The trustedCertifiers field contains a list of certification
368     authorities trusted by the client, in the case that the client does
369     not possess the KDC's public key certificate.
371     Upon receipt of the AS_REQ with PA-PK-AS-REQ pre-authentication
372     type, the KDC attempts to verify the user's certificate chain
373     (userCert), if one is provided in the request.  This is done by
374     verifying the certification path against the KDC's policy of
375     legitimate certifiers.  This may be based on a certification
376     hierarchy, or it may be simply a list of recognized certifiers in a
377     system like PGP.
379     If verification of the user's certificate fails, the KDC sends back
380     an error message of type KDC_ERR_CLIENT_NOT_TRUSTED.  The e-data
381     field contains additional information pertaining to this error, and
382     is formatted as follows:
384         METHOD-DATA ::= SEQUENCE {
385             method-type         [0] INTEGER,
386                                     -- 1 = cannot verify public key
387                                     -- 2 = invalid certificate
388                                     -- 3 = revoked certificate
389                                     -- 4 = invalid KDC name
390             method-data         [1] OCTET STRING OPTIONAL
391         } -- syntax as for KRB_AP_ERR_METHOD (RFC 1510)
393     The values for the method-type and method-data fields are described
394     in Section 3.2.1.
396     If trustedCertifiers is provided in the PA-PK-AS-REQ, the KDC
397     verifies that it has a certificate issued by one of the certifiers
398     trusted by the client.  If it does not have a suitable certificate,
399     the KDC returns an error message of type KDC_ERR_KDC_NOT_TRUSTED to
400     the client. 
402     If a trust relationship exists, the KDC then verifies the client's
403     signature on PKAuthenticator.  If that fails, the KDC returns an
404     error message of type KDC_ERR_INVALID_SIG.  Otherwise, the KDC uses
405     the timestamp in the PKAuthenticator to assure that the request is
406     not a replay.   The KDC also verifies that its name is specified in
407     the PKAuthenticator.
409     If the clientPublicValue field is filled in, indicating that the
410     client wishes to use Diffie-Hellman key agreement, then the KDC
411     checks to see that the parameters satisfy its policy.  If they do
412     not (e.g., the prime size is insufficient for the expected
413     encryption type), then the KDC sends back an error message of type
414     KDC_ERR_KEY_TOO_WEAK.  Otherwise, it generates its own public and
415     private values for the response.
417     The KDC also checks that the timestamp in the PKAuthenticator is
418     within the allowable window.  If the local (server) time and the
419     client time in the authenticator differ by more than the allowable
420     clock skew, then the KDC returns an error message of type
421     KRB_AP_ERR_SKEW.
423     Assuming no errors, the KDC replies as per RFC 1510, except as
424     follows:  The user's name in the ticket is as represented in the
425     certificate, unless a Kerberos principal name is bound to the name
426     in the certificate (e.g., via an X.509v3 extension).  The user's
427     realm in the ticket shall be the name of the Certification
428     Authority that issued the user's public key certificate.
430     The KDC encrypts the reply not with the user's long-term key, but
431     with a random key generated only for this particular response.  This
432     random key is sealed in the preauthentication field:
434     PA-PK-AS-REP ::= SEQUENCE {
435                                 -- PA TYPE 15
436         encSignedReplyKeyPack   [0] EncryptedData,
437                                     -- of type SignedReplyKeyPack
438                                     -- using the temporary key
439                                     -- in encTmpKey
440         encTmpKeyPack           [1] EncryptedData,
441                                     -- of type TmpKeyPack
442                                     -- using either the client public
443                                     -- key or the Diffie-Hellman key
444                                     -- specified by SignedDHPublicValue
445         signedKDCPublicValue    [2] SignedKDCPublicValue OPTIONAL
446                                     -- if one was passed in the request
447         kdcCert                 [3] SEQUENCE OF Certificate OPTIONAL,
448                                     -- the KDC's certificate chain
449     }
451     SignedReplyKeyPack ::= SEQUENCE {
452         replyKeyPack            [0] ReplyKeyPack,
453         replyKeyPackSig         [1] Signature,
454                                     -- of replyEncKeyPack
455                                     -- using KDC's private key
456     }
458     ReplyKeyPack ::= SEQUENCE {
459         replyKey                [0] EncryptionKey,
460                                     -- used to encrypt main reply
461         nonce                   [1] INTEGER
462                                     -- binds response to the request
463                                     -- must be same as the nonce
464                                     -- passed in the PKAuthenticator
465     }
467     TmpKeyPack ::= SEQUENCE {
468         tmpKey                  [0] EncryptionKey,
469                                     -- used to encrypt the
470                                     -- SignedReplyKeyPack
471     }
472         
473     SignedKDCPublicValue ::= SEQUENCE {
474         kdcPublicValue          [0] SubjectPublicKeyInfo,
475                                     -- as described above
476         kdcPublicValueSig       [1] Signature
477                                     -- of kdcPublicValue
478                                     -- using KDC's private key
479     }
481     The kdcCert field is a sequence of certificates, the first of which
482     must be the KDC's public key certificate.  Any subsequent
483     certificates will be certificates of the certifiers of the KDC's
484     certificate.  The last of these must have as its certifier one of
485     the certifiers sent to the KDC in the PA-PK-AS-REQ.  These
486     cerificates may be used by the client to verify the KDC's public
487     key.  This field is empty if the client did not send to the KDC a
488     list of trusted certifiers (the trustedCertifiers field was empty).
489     
490     Since each certifier in the certification path of a user's
491     certificate is essentially a separate realm, the name of each
492     certifier shall be added to the transited field of the ticket.  The
493     format of these realm names is defined in Section 3.1 of this
494     document.  If applicable, the transit-policy-checked flag should be
495     set in the issued ticket.
497     The KDC's certificate must bind the public key to a name derivable
498     from the name of the realm for that KDC.  For an X.509 certificate,
499     this is done as follows.  The certificate will contain a
500     distinguished X.500 name contains, in addition to other attributes,
501     an extended attribute, called principalName, with the KDC's
502     principal name as its value (as the text string
503     krbtgt/<realm_name>@<realm_name>, where <realm_name> is the realm
504     name of the KDC):
506         principalName ATTRIBUTE ::= {
507             WITH SYNTAX PrintableString(SIZE(1..ub-prinicipalName))
508             EQUALITY MATCHING RULE  caseExactMatch
509             ORDERING MATCHING RULE  caseExactOrderingMatch
510             SINGLE VALUE            TRUE
511             ID                      id-at-principalName
512         }
514         ub-principalName INTEGER ::= 1024
516         id-at OBJECT IDENTIFIER ::= {joint-iso-ccitt(2) ds(5) 4}
518         id-at-principalName OBJECT IDENTIFIER ::= {id-at 60}
520     where ATTRIBUTE is as defined in X.501, and the matching rules are
521     as defined in X.520.
523     [Still need to register principalName.]
525     [Still need to discuss what is done for a PGP certificate.]
527     The client then extracts the random key used to encrypt the main
528     reply.  This random key (in encPaReply) is encrypted with either the
529     client's public key or with a key derived from the DH values
530     exchanged between the client and the KDC.
533 3.2.1.  Additional Information for Errors
535     This section describes the interpretation of the method-type and
536     method-data fields of the KDC_ERR_CLIENT_NOT_TRUSTED error.
538     If method-type=1, the client's public key certificate chain does not
539     contain a certificate that is signed by a certification authority
540     trusted by the KDC.  The format of the method-data field will be an
541     ASN.1 encoding of a list of trusted certifiers, as defined above:
543         TrustedCertifiers ::= SEQUENCE OF PrincipalName
545     If method-type=2, the signature on one of the certificates in the
546     chain cannot be verified.  The format of the method-data field will
547     be an ASN.1 encoding of the integer index of the certificate in
548     question:
550         CertificateIndex ::= INTEGER
551                              -- 0 = 1st certificate,
552                              -- 1 = 2nd certificate, etc
554     If method-type=3, one of the certificates in the chain has been
555     revoked.  The format of the method-data field will be an ASN.1
556     encoding of the integer index of the certificate in question:
558         CertificateIndex ::= INTEGER
559                              -- 0 = 1st certificate,
560                              -- 1 = 2nd certificate, etc
562     If method-type=4, the KDC name or realm in the PKAuthenticator does
563     not match the principal name of the KDC.  There is no method-data
564     field in this case.
567 3.3.  Digital Signature
569     Implementation of the changes in this section are OPTIONAL for
570     compliance with PKINIT.
572     We offer this option with the warning that it requires the client to
573     generate a random key; the client may not be able to guarantee the
574     same level of randomness as the KDC.
576     If the user registered, or presents a certificate for, a digital
577     signature key with the KDC instead of an encryption key, then a
578     separate exchange must be used.  The client sends a request for a
579     TGT as usual, except that it (rather than the KDC) generates the
580     random key that will be used to encrypt the KDC response.  This key
581     is sent to the KDC along with the request in a preauthentication
582     field, encrypted with the KDC's public key:
584     PA-PK-AS-SIGN ::= SEQUENCE {
585                                 -- PA TYPE 16
586         encSignedRandomKeyPack  [0] EncryptedData,
587                                     -- of type SignedRandomKeyPack
588                                     -- using the key in encTmpKeyPack
589         encTmpKeyPack           [1] EncryptedData,
590                                     -- of type TmpKeyPack
591                                     -- using the KDC's public key
592         userCert                [2] SEQUENCE OF Certificate OPTIONAL
593                                     -- the user's certificate chain
594     }
596     SignedRandomKeyPack ::= SEQUENCE {
597         randomkeyPack           [0] RandomKeyPack,
598         randomkeyPackSig        [1] Signature
599                                     -- of keyPack
600                                     -- using user's private key
601     }
603     RandomKeyPack ::= SEQUENCE {
604         randomKey               [0] EncryptionKey,
605                                     -- will be used to encrypt reply
606         randomKeyAuth           [1] PKAuthenticator
607                                     -- nonce copied from AS-REQ
608     }
610     If the KDC does not accept client-generated random keys as a matter
611     of policy, then it sends back an error message of type
612     KDC_ERR_KEY_TOO_WEAK.  Otherwise, it extracts the random key as
613     follows.
615     Upon receipt of the PA-PK-AS-SIGN, the KDC decrypts then verifies
616     the randomKey.  It then replies as per RFC 1510, except that the
617     reply is encrypted not with a password-derived user key, but with
618     the randomKey sent in the request.  Since the client already knows
619     this key, there is no need to accompany the reply with an extra
620     preauthentication field.  The transited field of the ticket should
621     specify the certification path as described in Section 3.2.
624 3.4.  Retrieving the User's Private Key from the KDC
626     Implementation of the changes described in this section are OPTIONAL
627     for compliance with PKINIT.
629     When the user's private key is not stored local to the user, he may
630     choose to store the private key (normally encrypted using a
631     password-derived key) on the KDC.  In this case, the client makes a
632     request as described above, except that instead of preauthenticating
633     with his private key, he uses a symmetric key shared with the KDC.
635     For simplicity's sake, this shared key is derived from the password-
636     derived key used to encrypt the private key, in such a way that the
637     KDC can authenticate the user with the shared key without being able
638     to extract the private key.
640     We provide this option to present the user with an alternative to
641     storing the private key on local disk at each machine where he
642     expects to authenticate himself using PKINIT.  It should be noted
643     that it replaces the added risk of long-term storage of the private
644     key on possibly many workstations with the added risk of storing the
645     private key on the KDC in a form vulnerable to brute-force attack.
647     Denote by K1 the symmetric key used to encrypt the private key.
648     Then construct symmetric key K2 as follows:
650         * Perform a hash on K1.
651         * Truncate the digest to Length(K1) bytes.
652         * Rectify parity in each byte (if necessary) to obtain K2.
654     The KDC stores K2, the public key, and the encrypted private key.
655     This key pair is designated as the "primary" key pair for that user.
656     This primary key pair is the one used to perform initial
657     authentication using the PA-PK-AS-REP preauthentication field.  If
658     he desires, he may also store additional key pairs on the KDC; these
659     may be requested in addition to the primary.  When the client
660     requests initial authentication using public key cryptography, it
661     must then include in its request, instead of a PA-PK-AS-REQ, the
662     following preauthentication sequence:
664     PA-PK-KEY-REQ ::= SEQUENCE {
665                                 -- PA TYPE 17
666         signedPKAuth            [0] SignedPKAuth,
667         trustedCertifiers       [1] SEQUENCE OF PrincipalName OPTIONAL,
668                                     -- CAs that the client trusts
669         keyIDList               [2] SEQUENCE OF Checksum OPTIONAL
670                                     -- payload is hash of public key
671                                     -- corresponding to desired
672                                     -- private key
673                                     -- if absent, KDC will return all
674                                     -- stored private keys
675     }
677     SignedPKAuth ::= SEQUENCE {
678         pkAuth                  [0] PKAuthenticator,
679         pkAuthSig               [1] Signature
680                                     -- of pkAuth
681                                     -- using the symmetric key K2
682     }
684     If a keyIDList is present, the first identifier should indicate
685     the primary private key.  No public key certificate is required,
686     since the KDC stores the public key along with the private key.
687     If there is no keyIDList, all the user's private keys are returned.
689     Upon receipt, the KDC verifies the signature using K2.  If the
690     verification fails, the KDC sends back an error of type
691     KDC_ERR_INVALID_SIG.  If the signature verifies, but the requested
692     keys are not found on the KDC, then the KDC sends back an error of
693     type KDC_ERR_PREAUTH_FAILED.  If all checks out, the KDC responds as
694     described in Section 3.2, except that in addition, the KDC appends
695     the following preauthentication sequence:
697     PA-PK-KEY-REP ::= SEQUENCE {
698                                 -- PA TYPE 18
699         encKeyRep               [0] EncryptedData
700                                     -- of type EncKeyReply
701                                     -- using the symmetric key K2
702     }
704     EncKeyReply ::= SEQUENCE {
705         keyPackList             [0] SEQUENCE OF KeyPack,
706                                     -- the first KeyPair is
707                                     -- the primary key pair
708         nonce                   [1] INTEGER
709                                     -- binds reply to request
710                                     -- must be identical to the nonce
711                                     -- sent in the SignedAuthPack
712     }
714     KeyPack ::= SEQUENCE {
715         keyID                   [0] Checksum,
716         encPrivKey              [1] OCTET STRING
717     }
719     Upon receipt of the reply, the client extracts the encrypted private
720     keys (and may store them, at the client's option).  The primary
721     private key, which must be the first private key in the keyPack
722     SEQUENCE, is used to decrypt the random key in the PA-PK-AS-REP;
723     this key in turn is used to decrypt the main reply as described in
724     Section 3.2.
727 4.  Logistics and Policy
729     This section describes a way to define the policy on the use of
730     PKINIT for each principal and request.
732     The KDC is not required to contain a database record for users
733     that use either the Standard Public Key Authentication or Public Key
734     Authentication with a Digital Signature.  However, if these users
735     are registered with the KDC, it is recommended that the database
736     record for these users be modified to include three additional flags
737     in the attributes field.
739     The first flag, use_standard_pk_init, indicates that the user should
740     authenticate using standard PKINIT as described in Section 3.2.  The
741     second flag, use_digital_signature, indicates that the user should
742     authenticate using digital signature PKINIT as described in Section
743     3.3.  The third flag, store_private_key, indicates that the user
744     has stored his private key on the KDC and should retrieve it using
745     the exchange described in Section 3.4.
747     If one of the preauthentication fields defined above is included in
748     the request, then the KDC shall respond as described in Sections 3.2
749     through 3.4, ignoring the aforementioned database flags.  If more
750     than one of the preauthentication fields is present, the KDC shall
751     respond with an error of type KDC_ERR_PREAUTH_FAILED.
753     In the event that none of the preauthentication fields defined above
754     are included in the request, the KDC checks to see if any of the
755     above flags are set.  If the first flag is set, then it sends back
756     an error of type KDC_ERR_PREAUTH_REQUIRED indicating that a
757     preauthentication field of type PA-PK-AS-REQ must be included in the
758     request.
760     Otherwise, if the first flag is clear, but the second flag is set,
761     then the KDC sends back an error of type KDC_ERR_PREAUTH_REQUIRED
762     indicating that a preauthentication field of type PA-PK-AS-SIGN must
763     be included in the request.
765     Lastly, if the first two flags are clear, but the third flag is set,
766     then the KDC sends back an error of type KDC_ERR_PREAUTH_REQUIRED
767     indicating that a preauthentication field of type PA-PK-KEY-REQ must
768     be included in the request.
771 5.  Dependence on Transport Mechanisms
773     Certificate chains can potentially grow quite large and span several
774     UDP packets; this in turn increases the probability that a Kerberos
775     message involving PKINIT extensions will be broken in transit.  In
776     light of the possibility that the Kerberos specification will
777     allow TCP as a transport mechanism, we solicit discussion on whether
778     using PKINIT should encourage the use of TCP.
781 6.  Bibliography
783     [1] J. Kohl, C. Neuman.  The Kerberos Network Authentication Service
784     (V5).  Request for Comments 1510.
786     [2] B.C. Neuman, Theodore Ts'o. Kerberos: An Authentication Service
787     for Computer Networks, IEEE Communications, 32(9):33-38.  September
788     1994.
790     [3] A. Medvinsky, M. Hur.  Addition of Kerberos Cipher Suites to
791     Transport Layer Security (TLS).
792     draft-ietf-tls-kerb-cipher-suites-00.txt
794     [4] A. Medvinsky, M. Hur, B. Clifford Neuman.  Public Key Utilizing
795     Tickets for Application Servers (PKTAPP).
796     draft-ietf-cat-pktapp-00.txt
798     [5] M. Sirbu, J. Chuang.  Distributed Authentication in Kerberos
799     Using Public Key Cryptography.  Symposium On Network and Distributed
800     System Security, 1997.
802     [6] B. Cox, J.D. Tygar, M. Sirbu.  NetBill Security and Transaction 
803     Protocol.  In Proceedings of the USENIX Workshop on Electronic
804     Commerce, July 1995.
806     [7] Alan O. Freier, Philip Karlton and Paul C. Kocher.  The SSL
807     Protocol, Version 3.0 - IETF Draft. 
809     [8] B.C. Neuman, Proxy-Based Authorization and Accounting for 
810     Distributed Systems.  In Proceedings of the 13th International 
811     Conference on Distributed Computing Systems, May 1993.
813     [9] ITU-T (formerly CCITT) Information technology - Open Systems
814     Interconnection - The Directory: Authentication Framework
815     Recommendation X.509 ISO/IEC 9594-8
818 7.  Acknowledgements
820     Sasha Medvinsky contributed several ideas to the protocol changes
821     and specifications in this document.  His additions have been most
822     appreciated.
824     Some of the ideas on which this proposal is based arose during
825     discussions over several years between members of the SAAG, the IETF
826     CAT working group, and the PSRG, regarding integration of Kerberos
827     and SPX.  Some ideas have also been drawn from the DASS system.
828     These changes are by no means endorsed by these groups.  This is an
829     attempt to revive some of the goals of those groups, and this
830     proposal approaches those goals primarily from the Kerberos
831     perspective.  Lastly, comments from groups working on similar ideas
832     in DCE have been invaluable.
835 8.  Expiration Date
837     This draft expires January 31, 1997.
840 9.  Authors
842     Brian Tung
843     Clifford Neuman
844     USC Information Sciences Institute
845     4676 Admiralty Way Suite 1001
846     Marina del Rey CA 90292-6695
847     Phone: +1 310 822 1511
848     E-mail: {brian, bcn}@isi.edu
850     John Wray
851     Digital Equipment Corporation
852     550 King Street, LKG2-2/Z7
853     Littleton, MA 01460
854     Phone: +1 508 486 5210
855     E-mail: wray@tuxedo.enet.dec.com
857     Ari Medvinsky
858     Matthew Hur
859     CyberSafe Corporation
860     1605 NW Sammamish Road Suite 310
861     Issaquah WA 98027-5378
862     Phone: +1 206 391 6000
863     E-mail: {ari.medvinsky, matt.hur}@cybersafe.com
865     Jonathan Trostle
866     Novell Corporation
867     Provo UT
868     E-mail: jtrostle@novell.com