[HEIMDAL-646] malloc(0) checks for AIX
[heimdal.git] / doc / standardisation / draft-ietf-cat-kerberos-pk-init-16.txt
blob10dd60299ac7c10e547b3e547d73e89008a8d9c2
1 INTERNET-DRAFT                                                Brian Tung
2 draft-ietf-cat-kerberos-pk-init-16.txt                   Clifford Neuman
3 Updates: RFC 1510bis                                             USC/ISI
4 expires March 12, 2002                                       Matthew Hur
5                                                    Microsoft Corporation
6                                                            Ari Medvinsky
7                                                    Liberate Technologies
8                                                          Sasha Medvinsky
9                                                           Motorola, Inc.
10                                                                John Wray
11                                                    Iris Associates, Inc.
12                                                         Jonathan Trostle
14     Public Key Cryptography for Initial Authentication in Kerberos
16 0.  Status Of This Memo
18     This document is an Internet-Draft and is in full conformance with
19     all provisions of Section 10 of RFC 2026.  Internet-Drafts are
20     working documents of the Internet Engineering Task Force (IETF),
21     its areas, and its working groups.  Note that other groups may also
22     distribute working documents as Internet-Drafts.
24     Internet-Drafts are draft documents valid for a maximum of six
25     months and may be updated, replaced, or obsoleted by other
26     documents at any time.  It is inappropriate to use Internet-Drafts
27     as reference material or to cite them other than as "work in
28     progress."
30     The list of current Internet-Drafts can be accessed at
31     http://www.ietf.org/ietf/1id-abstracts.txt
33     The list of Internet-Draft Shadow Directories can be accessed at
34     http://www.ietf.org/shadow.html.
36     To learn the current status of any Internet-Draft, please check
37     the "1id-abstracts.txt" listing contained in the Internet-Drafts
38     Shadow Directories on ftp.ietf.org (US East Coast),
39     nic.nordu.net (Europe), ftp.isi.edu (US West Coast), or
40     munnari.oz.au (Pacific Rim).
42     The distribution of this memo is unlimited.  It is filed as
43     draft-ietf-cat-kerberos-pk-init-16.txt, and expires March 12,
44     2002.  Please send comments to the authors.
46 1.  Abstract
48     This document defines extensions (PKINIT) to the Kerberos protocol
49     specification (RFC 1510bis [1]) to provide a method for using public
50     key cryptography during initial authentication.  The methods
51     defined specify the ways in which preauthentication data fields and
52     error data fields in Kerberos messages are to be used to transport
53     public key data.
55 2.  Introduction
57     The popularity of public key cryptography has produced a desire for
58     its support in Kerberos [2].  The advantages provided by public key
59     cryptography include simplified key management (from the Kerberos
60     perspective) and the ability to leverage existing and developing
61     public key certification infrastructures.
63     Public key cryptography can be integrated into Kerberos in a number
64     of ways.  One is to associate a key pair with each realm, which can
65     then be used to facilitate cross-realm authentication; this is the
66     topic of another draft proposal.  Another way is to allow users with
67     public key certificates to use them in initial authentication.  This
68     is the concern of the current document.
70     PKINIT utilizes ephemeral-ephemeral Diffie-Hellman keys in
71     combination with RSA keys as the primary, required mechanism.  Note
72     that PKINIT supports the use of separate signature and encryption
73     keys.
75     PKINIT enables access to Kerberos-secured services based on initial
76     authentication utilizing public key cryptography.  PKINIT utilizes
77     standard public key signature and encryption data formats within the
78     standard Kerberos messages.  The basic mechanism is as follows:  The
79     user sends an AS-REQ message to the KDC as before, except that if that
80     user is to use public key cryptography in the initial authentication
81     step, his certificate and a signature accompany the initial request
82     in the preauthentication fields.  Upon receipt of this request, the
83     KDC verifies the certificate and issues a ticket granting ticket
84     (TGT) as before, except that the encPart from the AS-REP message
85     carrying the TGT is now encrypted utilizing either a Diffie-Hellman
86     derived key or the user's public key.  This message is authenticated
87     utilizing the public key signature of the KDC.
89     Note that PKINIT does not require the use of certificates.  A KDC
90     may store the public key of a principal as part of that principal's
91     record.  In this scenario, the KDC is the trusted party that vouches
92     for the principal (as in a standard, non-cross realm, Kerberos
93     environment).  Thus, for any principal, the KDC may maintain a
94     symmetric key, a public key, or both.
96     The PKINIT specification may also be used as a building block for
97     other specifications.  PKINIT may be utilized to establish
98     inter-realm keys for the purposes of issuing cross-realm service
99     tickets.  It may also be used to issue anonymous Kerberos tickets
100     using the Diffie-Hellman option.  Efforts are under way to draft
101     specifications for these two application protocols.
103     Additionally, the PKINIT specification may be used for direct peer
104     to peer authentication without contacting a central KDC. This
105     application of PKINIT is based on concepts introduced in [6, 7].
106     For direct client-to-server authentication, the client uses PKINIT
107     to authenticate to the end server (instead of a central KDC), which
108     then issues a ticket for itself.  This approach has an advantage
109     over TLS [5] in that the server does not need to save state (cache
110     session keys).  Furthermore, an additional benefit is that Kerberos
111     tickets can facilitate delegation (see [6]).
113 3.  Proposed Extensions
115     This section describes extensions to RFC 1510bis for supporting the
116     use of public key cryptography in the initial request for a ticket
117     granting ticket (TGT).
119     In summary, the following change to RFC 1510bis is proposed:
121         * Users may authenticate using either a public key pair or a
122           conventional (symmetric) key.  If public key cryptography is
123           used, public key data is transported in preauthentication
124           data fields to help establish identity.  The user presents
125           a public key certificate and obtains an ordinary TGT that may
126           be used for subsequent authentication, with such
127           authentication using only conventional cryptography.
129     Section 3.1 provides definitions to help specify message formats.
130     Section 3.2 describes the extensions for the initial authentication
131     method.
133 3.1.  Definitions
135     The extensions involve new preauthentication fields; we introduce
136     the following preauthentication types:
138         PA-PK-AS-REQ                            14
139         PA-PK-AS-REP                            15
141     The extensions also involve new error types; we introduce the
142     following types:
144         KDC_ERR_CLIENT_NOT_TRUSTED              62
145         KDC_ERR_KDC_NOT_TRUSTED                 63
146         KDC_ERR_INVALID_SIG                     64
147         KDC_ERR_KEY_TOO_WEAK                    65
148         KDC_ERR_CERTIFICATE_MISMATCH            66
149         KDC_ERR_CANT_VERIFY_CERTIFICATE         70
150         KDC_ERR_INVALID_CERTIFICATE             71
151         KDC_ERR_REVOKED_CERTIFICATE             72
152         KDC_ERR_REVOCATION_STATUS_UNKNOWN       73
153         KDC_ERR_REVOCATION_STATUS_UNAVAILABLE   74
154         KDC_ERR_CLIENT_NAME_MISMATCH            75
155         KDC_ERR_KDC_NAME_MISMATCH               76
157     We utilize the following typed data for errors:
159         TD-PKINIT-CMS-CERTIFICATES             101
160         TD-DH-PARAMETERS                       102
161         TD-TRUSTED-CERTIFIERS                  104
162         TD-CERTIFICATE-INDEX                   105
164     We utilize the following encryption types (which map directly to
165     OIDs):
167         dsaWithSHA1-CmsOID                       9
168         md5WithRSAEncryption-CmsOID             10
169         sha1WithRSAEncryption-CmsOID            11
170         rc2CBC-EnvOID                           12
171         rsaEncryption-EnvOID (PKCS#1 v1.5)      13
172         rsaES-OAEP-ENV-OID   (PKCS#1 v2.0)      14
173         des-ede3-cbc-Env-OID                    15
175     These mappings are provided so that a client may send the
176     appropriate enctypes in the AS-REQ message in order to indicate
177     support for the corresponding OIDs (for performing PKINIT).  The
178     above encryption types are utilized only within CMS structures
179     within the PKINIT preauthentication fields. Their use within
180     the Kerberos EncryptedData structure is unspecified.
182     In many cases, PKINIT requires the encoding of the X.500 name of a
183     certificate authority as a Realm.  When such a name appears as
184     a realm it will be represented using the "Other" form of the realm
185     name as specified in the naming constraints section of RFC 1510bis.
186     For a realm derived from an X.500 name, NAMETYPE will have the value
187     X500-RFC2253.  The full realm name will appear as follows:
189         <nametype> + ":" + <string>
191     where nametype is "X500-RFC2253" and string is the result of doing
192     an RFC2253 encoding of the distinguished name, i.e.
194         "X500-RFC2253:" + RFC2253Encode(DistinguishedName)
196     where DistinguishedName is an X.500 name, and RFC2253Encode is a
197     function returing a readable UTF encoding of an X.500 name, as
198     defined by RFC 2253 [11] (part of LDAPv3 [15]).
200     Each component of a DistinguishedName is called a
201     RelativeDistinguishedName, where a RelativeDistinguishedName is a
202     SET OF AttributeTypeAndValue.  RFC 2253 does not specify the order
203     in which to encode the elements of the RelativeDistinguishedName and
204     so to ensure that this encoding is unique, we add the following rule
205     to those specified by RFC 2253:
206      
207         When converting a multi-valued RelativeDistinguishedName
208         to a string, the output consists of the string encodings
209         of each AttributeTypeAndValue, in the same order as
210         specified by the DER encoding.    
212     Similarly, in cases where the KDC does not provide a specific
213     policy-based mapping from the X.500 name or X.509 Version 3
214     SubjectAltName extension in the user's certificate to a Kerberos
215     principal name, PKINIT requires the direct encoding of the X.500
216     name as a PrincipalName.  In this case, the name-type of the
217     principal name MUST be set to KRB_NT-X500-PRINCIPAL.  This new
218     name type is defined in RFC 1510bis as:
220         KRB_NT_X500_PRINCIPAL    6
222     For this type, the name-string MUST be set as follows:
224         RFC2253Encode(DistinguishedName)
226     as described above.  When this name type is used, the principal's
227     realm MUST be set to the certificate authority's distinguished
228     name using the X500-RFC2253 realm name format described earlier in
229     this section.
231     Note that the same string may be represented using several different
232     ASN.1 data types.  As the result, the reverse conversion from an
233     RFC2253-encoded principal name back to an X.500 name may not be
234     unique and may result in an X.500 name that is not the same as the
235     original X.500 name found in the client certificate.
237     RFC 1510bis describes an alternate encoding of an X.500 name into a
238     realm name.  However, as described in RFC 1510bis, the alternate
239     encoding does not guarantee a unique mapping from a
240     DistinguishedName inside a certificate into a realm name and
241     similarly cannot be used to produce a unique principal name.  PKINIT
242     therefore uses an RFC 2253-based name mapping approach, as specified
243     above.
245     RFC 1510bis specifies the ASN.1 structure for PrincipalName as follows:
247         PrincipalName ::=   SEQUENCE {
248                         name-type[0]     INTEGER,
249                         name-string[1]   SEQUENCE OF GeneralString
250         }
252     The following rules relate to the the matching of PrincipalNames
253     with regard to the PKI name constraints for CAs as laid out in RFC
254     2459 [12].  In order to be regarded as a match (for permitted and
255     excluded name trees), the following MUST be satisfied.
257         1.  If the constraint is given as a user plus realm name, or
258             as a client principal name plus realm name (as specified in
259             RFC 1510bis), the realm name MUST be valid (see 2.a-d below)
260             and the match MUST be exact, byte for byte.
262         2.  If the constraint is given only as a realm name, matching
263             depends on the type of the realm:
265             a.  If the realm contains a colon (':') before any equal
266                 sign ('='), it is treated as a realm of type Other,
267                 and MUST match exactly, byte for byte.
269             b.  Otherwise, if the realm name conforms to rules regarding
270                 the format of DNS names, it is considered a realm name of
271                 type Domain.  The constraint may be given as a realm
272                 name 'FOO.BAR', which matches any PrincipalName within
273                 the realm 'FOO.BAR' but not those in subrealms such as
274                 'CAR.FOO.BAR'.  A constraint of the form '.FOO.BAR'
275                 matches PrincipalNames in subrealms of the form
276                 'CAR.FOO.BAR' but not the realm 'FOO.BAR' itself.
278             c.  Otherwise, the realm name is invalid and does not match
279                 under any conditions.
281 3.1.1.  Encryption and Key Formats
283     In the exposition below, we use the terms public key and private
284     key generically.  It should be understood that the term "public
285     key" may be used to refer to either a public encryption key or a
286     signature verification key, and that the term "private key" may be
287     used to refer to either a private decryption key or a signature
288     generation key.  The fact that these are logically distinct does
289     not preclude the assignment of bitwise identical keys for RSA
290     keys.
292     In the case of Diffie-Hellman, the key is produced from the agreed
293     bit string as follows:
295         * Truncate the bit string to the required length.
296         * Apply the specific cryptosystem's random-to-key function.
298     Appropriate key constraints for each valid cryptosystem are given
299     in RFC 1510bis.
301 3.1.2. Algorithm Identifiers
303     PKINIT does not define, but does permit, the algorithm identifiers
304     listed below.
306 3.1.2.1. Signature Algorithm Identifiers
308     The following signature algorithm identifiers specified in [8] and
309     in [12] are used with PKINIT:
311     sha-1WithRSAEncryption (RSA with SHA1)
312     md5WithRSAEncryption   (RSA with MD5)
313     id-dsa-with-sha1       (DSA with SHA1)
315 3.1.2.2 Diffie-Hellman Key Agreement Algorithm Identifier
317     The following algorithm identifier shall be used within the
318     SubjectPublicKeyInfo data structure: dhpublicnumber
320     This identifier and the associated algorithm parameters are
321     specified in RFC 2459 [12].
323 3.1.2.3. Algorithm Identifiers for RSA Encryption
325     These algorithm identifiers are used inside the EnvelopedData data
326     structure, for encrypting the temporary key with a public key:
328         rsaEncryption (RSA encryption, PKCS#1 v1.5)
329         id-RSAES-OAEP (RSA encryption, PKCS#1 v2.0)
331     Both of the above RSA encryption schemes are specified in [13].
332     Currently, only PKCS#1 v1.5 is specified by CMS [8], although the
333     CMS specification says that it will likely include PKCS#1 v2.0 in
334     the future.  (PKCS#1 v2.0 addresses adaptive chosen ciphertext
335     vulnerability discovered in PKCS#1 v1.5.)
337 3.1.2.4. Algorithm Identifiers for Encryption with Secret Keys
339     These algorithm identifiers are used inside the EnvelopedData data
340     structure in the PKINIT Reply, for encrypting the reply key with the
341     temporary key:
342         des-ede3-cbc (3-key 3-DES, CBC mode)
343         rc2-cbc      (RC2, CBC mode)
345     The full definition of the above algorithm identifiers and their
346     corresponding parameters (an IV for block chaining) is provided in
347     the CMS specification [8].
349 3.2.  Public Key Authentication
351     Implementation of the changes in this section is REQUIRED for
352     compliance with PKINIT.
354 3.2.1.  Client Request
356     Public keys may be signed by some certification authority (CA), or
357     they may be maintained by the KDC in which case the KDC is the
358     trusted authority.  Note that the latter mode does not require the
359     use of certificates.
361     The initial authentication request is sent as per RFC 1510bis, except
362     that a preauthentication field containing data signed by the user's
363     private key accompanies the request:
365     PA-PK-AS-REQ ::= SEQUENCE {
366                                 -- PA TYPE 14
367         signedAuthPack          [0] ContentInfo,
368                                     -- Defined in CMS [8];
369                                     -- SignedData OID is {pkcs7 2}
370                                     -- AuthPack (below) defines the
371                                     -- data that is signed.
372         trustedCertifiers       [1] SEQUENCE OF TrustedCas OPTIONAL,
373                                     -- This is a list of CAs that the
374                                     -- client trusts and that certify
375                                     -- KDCs.
376         kdcCert                 [2] IssuerAndSerialNumber OPTIONAL
377                                     -- As defined in CMS [8];
378                                     -- specifies a particular KDC
379                                     -- certificate if the client
380                                     -- already has it.
381         encryptionCert          [3] IssuerAndSerialNumber OPTIONAL
382                                     -- For example, this may be the
383                                     -- client's Diffie-Hellman
384                                     -- certificate, or it may be the
385                                     -- client's RSA encryption
386                                     -- certificate.
387     }
389     TrustedCas ::= CHOICE {
390         principalName         [0] KerberosName,
391                                   -- as defined below
392         caName                [1] Name
393                                   -- fully qualified X.500 name
394                                   -- as defined by X.509
395         issuerAndSerial       [2] IssuerAndSerialNumber
396                                   -- Since a CA may have a number of
397                                   -- certificates, only one of which
398                                   -- a client trusts
399     }
401     The type of the ContentInfo in the signedAuthPack is SignedData.
402     Its usage is as follows:
404         The SignedData data type is specified in the Cryptographic
405         Message Syntax, a product of the S/MIME working group of the
406         IETF.  The following describes how to fill in the fields of
407         this data:
409         1.  The encapContentInfo field MUST contain the PKAuthenticator
410             and, optionally, the client's Diffie Hellman public value.
412             a.  The eContentType field MUST contain the OID value for
413                 pkauthdata: iso (1) org (3) dod (6) internet (1)
414                 security (5) kerberosv5 (2) pkinit (3) pkauthdata (1)
416             b.  The eContent field is data of the type AuthPack (below).
418         2.  The signerInfos field contains the signature of AuthPack.
420         3.  The Certificates field, when non-empty, contains the client's
421             certificate chain.  If present, the KDC uses the public key
422             from the client's certificate to verify the signature in the
423             request.  Note that the client may pass different certificate
424             chains that are used for signing or for encrypting.  Thus,
425             the KDC may utilize a different client certificate for
426             signature verification than the one it uses to encrypt the
427             reply to the client.  For example, the client may place a
428             Diffie-Hellman certificate in this field in order to convey
429             its static Diffie Hellman certificate to the KDC to enable
430             static-ephemeral Diffie-Hellman mode for the reply; in this
431             case, the client does NOT place its public value in the
432             AuthPack (defined below).  As another example, the client may
433             place an RSA encryption certificate in this field.  However,
434             there MUST always be (at least) a signature certificate.
436         4.  When a DH key is being used, the public exponent is provided
437             in the subjectPublicKey field of the SubjectPublicKeyInfo and
438             the DH parameters are supplied as a DomainParameters in the
439             AlgorithmIdentitfier parameters.  The DH paramters SHOULD be
440             chosen from the First and Second defined Oakley Groups [The
441             Internet Key Exchange (IKE) RFC-2409], if a server will not
442             accept either of these groups, it will respond with a krb-
443             error of KDC_ERR_KEY_TOO_WEAK.  The accompanying e-data is
444             a SEQUENCE of TypedData that includes type 
445             TD-DH-PARAMETERS (102) whose data-value is DomainParameters
446             with appropriate Diffie-Hellman parameters for the client to
447             use.
449         5.  The KDC may wish to use cached Diffie-Hellman parameters
450             (see Section 3.2.2, KDC Response).  To indicate acceptance
451             of cached parameters, the client sends zero in the nonce
452             field of the PKAuthenticator.  Zero is not a valid value
453             for this field under any other circumstances.  If cached
454             parameters are used, the client and the KDC MUST perform
455             key derivation (for the appropriate cryptosystem) on the
456             resulting encryption key, as specified in RFC 1510bis.  (With
457             a zero nonce, message binding is performed using the nonce
458             in the main request, which must be encrypted using the
459             encapsulated reply key.)
461     AuthPack ::= SEQUENCE {
462         pkAuthenticator         [0] PKAuthenticator,
463         clientPublicValue       [1] SubjectPublicKeyInfo OPTIONAL
464                                     -- if client is using Diffie-Hellman
465                                     -- (ephemeral-ephemeral only)
466     }
468     PKAuthenticator ::= SEQUENCE {
469         cusec                   [0] INTEGER,
470                                     -- for replay prevention as in RFC 1510bis
471         ctime                   [1] KerberosTime,
472                                     -- for replay prevention as in RFC 1510bis
473         nonce                   [2] INTEGER,
474                                     -- zero only if client will accept
475                                     -- cached DH parameters from KDC;
476                                     -- must be non-zero otherwise
477         pachecksum              [3] Checksum
478                                     -- Checksum over KDC-REQ-BODY
479                                     -- Defined by Kerberos spec;
480                                     -- must be unkeyed, e.g. sha1 or rsa-md5
481     }
483     SubjectPublicKeyInfo ::= SEQUENCE {
484         algorithm                   AlgorithmIdentifier,
485                                     -- dhPublicNumber
486         subjectPublicKey            BIT STRING
487                                     -- for DH, equals
488                                     -- public exponent (INTEGER encoded
489                                     -- as payload of BIT STRING)
490     }   -- as specified by the X.509 recommendation [7]
492     AlgorithmIdentifier ::= SEQUENCE {
493         algorithm                   OBJECT IDENTIFIER,
494                                     -- for dhPublicNumber, this is
495                                     -- { iso (1) member-body (2) US (840)
496                                     -- ansi-x942(10046) number-type(2) 1 }
497                                     -- from RFC 2459 [12]
498         parameters                  ANY DEFINED by algorithm OPTIONAL
499                                     -- for dhPublicNumber, this is
500                                     -- DomainParameters
501     }   -- as specified by the X.509 recommendation [7]
503     DomainParameters ::= SEQUENCE {
504         p                           INTEGER, -- odd prime, p=jq +1
505         g                           INTEGER, -- generator, g
506         q                           INTEGER, -- factor of p-1
507         j                           INTEGER OPTIONAL, -- subgroup factor
508         validationParms             ValidationParms OPTIONAL
509     }   -- as defined in RFC 2459 [12]
511     ValidationParms ::= SEQUENCE {
512         seed                        BIT STRING,
513                                     -- seed for the system parameter
514                                     -- generation process
515         pgenCounter                 INTEGER
516                                     -- integer value output as part
517                                     -- of the of the system parameter
518                                     -- prime generation process
519     }   -- as defined in RFC 2459 [12]
521     If the client passes an issuer and serial number in the request,
522     the KDC is requested to use the referred-to certificate.  If none
523     exists, then the KDC returns an error of type
524     KDC_ERR_CERTIFICATE_MISMATCH.  It also returns this error if, on the
525     other hand, the client does not pass any trustedCertifiers,
526     believing that it has the KDC's certificate, but the KDC has more
527     than one certificate.  The KDC should include information in the
528     KRB-ERROR message that indicates the KDC certificate(s) that a
529     client may utilize.  This data is specified in the e-data, which
530     is defined in RFC 1510bis revisions as a SEQUENCE of TypedData:
532     TypedData ::=  SEQUENCE {
533                     data-type      [0] INTEGER,
534                     data-value     [1] OCTET STRING,
535     } -- per Kerberos RFC 1510bis
537     where one of the TypedData elements is:
538     data-type = TD-PKINIT-CMS-CERTIFICATES = 101
539     data-value = CertificateSet // as specified by CMS [8]
541     The PKAuthenticator carries information to foil replay attacks, to
542     bind the pre-authentication data to the KDC-REQ-BODY, and to bind the
543     request and response.  The PKAuthenticator is signed with the client's
544     signature key.
546 3.2.2.  KDC Response
548     Upon receipt of the AS_REQ with PA-PK-AS-REQ pre-authentication
549     type, the KDC attempts to verify the client's certificate chain, if
550     one is provided in the request.  This is done by verifying the
551     certification path against the KDC's policy of legitimate
552     certifiers.
554     If the KDC cannot find a trusted client certificate chain within
555     the PA-PK-AS-REQ, then the KDC sends back an error message of type
556     KDC_ERR_CANT_VERIFY_CERTIFICATE.  Certificate chain validation is
557     defined in RFC 2459 [12].  The accompanying e-data for this error
558     code is a SEQUENCE of TypedData that includes type
559     TD-TRUSTED-CERTIFIERS (104) whose data-value is an OCTET STRING
560     which is the DER encoding of
562         TrustedCertifiers ::= SEQUENCE OF PrincipalName
563                               -- X.500 name encoded as a principal name
564                               -- see Section 3.1
566     If while verifying a certificate chain the KDC determines that the
567     signature on one of the certificates in the CertificateSet from
568     the signedAuthPack fails verification, then the KDC returns an
569     error of type KDC_ERR_INVALID_CERTIFICATE.  The accompanying
570     e-data is a SEQUENCE of TypedData that includes type
571     TD-CERTIFICATE-INDEX (105) whose data-value is an OCTET STRING
572     which is the DER encoding of the index into the CertificateSet
573     ordered as sent by the client.
575         CertificateIndex  ::= INTEGER
576                               -- 0 = 1st certificate,
577                               --     (in order of encoding)
578                               -- 1 = 2nd certificate, etc
580     The KDC may also check whether any of the certificates in the
581     client's chain has been revoked.  If one of the certificates has
582     been revoked, then the KDC returns an error of type
583     KDC_ERR_REVOKED_CERTIFICATE; if such a query reveals that
584     the certificate's revocation status is unknown or not
585     available, then if required by policy, the KDC returns the
586     appropriate error of type KDC_ERR_REVOCATION_STATUS_UNKNOWN or
587     KDC_ERR_REVOCATION_STATUS_UNAVAILABLE.  In any of these three
588     cases, the affected certificate is identified by the accompanying
589     e-data, which contains a CertificateIndex as described for
590     KDC_ERR_INVALID_CERTIFICATE.
592     If the certificate chain can be verified, but the name of the
593     client in the certificate does not match the client's name in the
594     request, then the KDC returns an error of type
595     KDC_ERR_CLIENT_NAME_MISMATCH.  There is no accompanying e-data
596     field in this case.
598     Even if all succeeds, the KDC may--for policy reasons--decide not
599     to trust the client.  In this case, the KDC returns an error message
600     of type KDC_ERR_CLIENT_NOT_TRUSTED.  One specific case of this is
601     the presence or absence of an Enhanced Key Usage (EKU) OID within
602     the certificate extensions.  The rules regarding acceptability of
603     an EKU sequence (or the absence of any sequence) are a matter of
604     local policy.  For the benefit of implementers, we define a PKINIT
605     EKU OID as the following: iso (1) org (3) dod (6) internet (1)
606     security (5) kerberosv5 (2) pkinit (3) pkekuoid (2).
608     If a trust relationship exists, the KDC then verifies the client's
609     signature on AuthPack.  If that fails, the KDC returns an error
610     message of type KDC_ERR_INVALID_SIG.  Otherwise, the KDC uses the
611     timestamp (ctime and cusec) in the PKAuthenticator to assure that
612     the request is not a replay.  The KDC also verifies that its name
613     is specified in the PKAuthenticator.
615     If the clientPublicValue field is filled in, indicating that the
616     client wishes to use Diffie-Hellman key agreement, then the KDC
617     checks to see that the parameters satisfy its policy.  If they do
618     not (e.g., the prime size is insufficient for the expected
619     encryption type), then the KDC sends back an error message of type
620     KDC_ERR_KEY_TOO_WEAK.  The accompanying e-data is a SEQUENCE of
621     TypedData that includes type TD-DH-PARAMETERS (102) whose data-value
622     is DomainParameters with appropriate Diffie-Hellman parameters for
623     the client to retry the request.  Otherwise, it generates its own
624     public and private values for the response.
626     The KDC also checks that the timestamp in the PKAuthenticator is
627     within the allowable window and that the principal name and realm
628     are correct.  If the local (server) time and the client time in the
629     authenticator differ by more than the allowable clock skew, then the
630     KDC returns an error message of type KRB_AP_ERR_SKEW as defined in
631     RFC 1510bis.
633     Assuming no errors, the KDC replies as per RFC 1510bis, except as
634     follows.  The user's name in the ticket is determined by the
635     following decision algorithm:
637         1.  If the KDC has a mapping from the name in the certificate
638             to a Kerberos name, then use that name.
639             Else
640         2.  If the certificate contains the SubjectAltName extention
641             and the local KDC policy defines a mapping from the
642             SubjectAltName to a Kerberos name, then use that name.
643             Else
644         3.  Use the name as represented in the certificate, mapping
645             as necessary (e.g., as per RFC 2253 for X.500 names).  In
646             this case the realm in the ticket MUST be the name of the
647             certifier that issued the user's certificate.
649     Note that a principal name may be carried in the subjectAltName
650     field of a certificate. This name may be mapped to a principal
651     record in a security database based on local policy, for example
652     the subjectAltName may be kerberos/principal@realm format.  In
653     this case the realm name is not that of the CA but that of the
654     local realm doing the mapping (or some realm name chosen by that
655     realm).
657     If a non-KDC X.509 certificate contains the principal name within
658     the subjectAltName version 3 extension, that name may utilize
659     KerberosName as defined below, or, in the case of an S/MIME
660     certificate [14], may utilize the email address.  If the KDC
661     is presented with an S/MIME certificate, then the email address
662     within subjectAltName will be interpreted as a principal and realm
663     separated by the "@" sign, or as a name that needs to be mapped
664     according to local policy.  If the resulting name does not correspond
665     to a registered principal name, then the principal name is formed as
666     defined in section 3.1.
668     The trustedCertifiers field contains a list of certification
669     authorities trusted by the client, in the case that the client does
670     not possess the KDC's public key certificate.  If the KDC has no
671     certificate signed by any of the trustedCertifiers, then it returns
672     an error of type KDC_ERR_KDC_NOT_TRUSTED.
674     KDCs should try to (in order of preference):
675     1. Use the KDC certificate identified by the serialNumber included
676        in the client's request.
677     2. Use a certificate issued to the KDC by one of the client's
678        trustedCertifier(s);
679     If the KDC is unable to comply with any of these options, then the
680     KDC returns an error message of type KDC_ERR_KDC_NOT_TRUSTED to the
681     client.
683     The KDC encrypts the reply not with the user's long-term key, but
684     with the Diffie Hellman derived key or a random key generated
685     for this particular response which is carried in the padata field of
686     the TGS-REP message.
688     PA-PK-AS-REP ::= CHOICE {
689                             -- PA TYPE 15
690         dhSignedData       [0] ContentInfo,
691                             -- Defined in CMS [8] and used only with
692                             -- Diffie-Hellman key exchange (if the
693                             -- client public value was present in the
694                             -- request).
695                             -- SignedData OID is {pkcs7 2}
696                             -- This choice MUST be supported
697                             -- by compliant implementations.
698         encKeyPack         [1] ContentInfo
699                             -- Defined in CMS [8].
700                             -- The temporary key is encrypted
701                             -- using the client public key
702                             -- key.
703                             -- EnvelopedData OID is {pkcs7 3}
704                             -- SignedReplyKeyPack, encrypted
705                             -- with the temporary key, is also
706                             -- included.
707     }
709     The type of the ContentInfo in the dhSignedData is SignedData.
710     Its usage is as follows:
712         When the Diffie-Hellman option is used, dhSignedData in
713         PA-PK-AS-REP provides authenticated Diffie-Hellman parameters
714         of the KDC.  The reply key used to encrypt part of the KDC reply
715         message is derived from the Diffie-Hellman exchange:
717         1.  Both the KDC and the client calculate a secret value
718             (g^ab mod p), where a is the client's private exponent and
719             b is the KDC's private exponent.
721         2.  Both the KDC and the client take the first N bits of this
722             secret value and convert it into a reply key.  N depends on
723             the reply key type.
725             a.  For example, if the reply key is DES, N=64 bits, where
726                 some of the bits are replaced with parity bits, according
727                 to FIPS PUB 74.
729             b.  As another example, if the reply key is (3-key) 3-DES,
730                 N=192 bits, where some of the bits are replaced with
731                 parity bits, according to FIPS PUB 74.
733         3.  The encapContentInfo field MUST contain the KdcDHKeyInfo as
734             defined below.
736             a.  The eContentType field MUST contain the OID value for
737                 pkdhkeydata: iso (1) org (3) dod (6) internet (1)
738                 security (5) kerberosv5 (2) pkinit (3) pkdhkeydata (2)
740             b.  The eContent field is data of the type KdcDHKeyInfo
741                 (below).
743         4.  The certificates field MUST contain the certificates
744             necessary for the client to establish trust in the KDC's
745             certificate based on the list of trusted certifiers sent by
746             the client in the PA-PK-AS-REQ.  This field may be empty if
747             the client did not send to the KDC a list of trusted
748             certifiers (the trustedCertifiers field was empty, meaning
749             that the client already possesses the KDC's certificate).
751         5.  The signerInfos field is a SET that MUST contain at least
752             one member, since it contains the actual signature.
754         6.  If the client indicated acceptance of cached Diffie-Hellman
755             parameters from the KDC, and the KDC supports such an option
756             (for performance reasons), the KDC should return a zero in
757             the nonce field and include the expiration time of the
758             parameters in the dhKeyExpiration field.  If this time is
759             exceeded, the client SHOULD NOT use the reply.  If the time
760             is absent, the client SHOULD NOT use the reply and MAY
761             resubmit a request with a non-zero nonce (thus indicating
762             non-acceptance of cached Diffie-Hellman parameters).  As
763             indicated above in Section 3.2.1, Client Request, when the
764             KDC uses cached parameters, the client and the KDC MUST
765             perform key derivation (for the appropriate cryptosystem)
766             on the resulting encryption key, as specified in RFC 1510bis.
768     KdcDHKeyInfo ::= SEQUENCE {
769                               -- used only when utilizing Diffie-Hellman
770       subjectPublicKey      [0] BIT STRING,
771                                 -- Equals public exponent (g^a mod p)
772                                 -- INTEGER encoded as payload of
773                                 -- BIT STRING
774       nonce                 [1] INTEGER,
775                                 -- Binds response to the request
776                                 -- Exception: Set to zero when KDC
777                                 -- is using a cached DH value
778       dhKeyExpiration       [2] KerberosTime OPTIONAL
779                                 -- Expiration time for KDC's cached
780                                 -- DH value
781     }
783     The type of the ContentInfo in the encKeyPack is EnvelopedData.  Its
784     usage is as follows:
786         The EnvelopedData data type is specified in the Cryptographic
787         Message Syntax, a product of the S/MIME working group of the
788         IETF.  It contains a temporary key encrypted with the PKINIT
789         client's public key.  It also contains a signed and encrypted
790         reply key.
792         1.  The originatorInfo field is not required, since that
793             information may be presented in the signedData structure
794             that is encrypted within the encryptedContentInfo field.
796         2.  The optional unprotectedAttrs field is not required for
797             PKINIT.
799         3.  The recipientInfos field is a SET which MUST contain exactly
800             one member of the KeyTransRecipientInfo type for encryption
801             with a public key.
803             a.  The encryptedKey field (in KeyTransRecipientInfo)
804                 contains the temporary key which is encrypted with the
805                 PKINIT client's public key.
807         4.  The encryptedContentInfo field contains the signed and
808             encrypted reply key.
810             a.  The contentType field MUST contain the OID value for
811                 id-signedData: iso (1) member-body (2) us (840)
812                 rsadsi (113549) pkcs (1) pkcs7 (7) signedData (2)
814             b.  The encryptedContent field is encrypted data of the CMS
815                 type signedData as specified below.
817                 i.  The encapContentInfo field MUST contains the
818                     ReplyKeyPack.
820                     * The eContentType field MUST contain the OID value
821                       for pkrkeydata: iso (1) org (3) dod (6) internet (1)
822                       security (5) kerberosv5 (2) pkinit (3) pkrkeydata (3)
824                     * The eContent field is data of the type ReplyKeyPack
825                       (below).
827                 ii.  The certificates field MUST contain the certificates
828                      necessary for the client to establish trust in the
829                      KDC's certificate based on the list of trusted
830                      certifiers sent by the client in the PA-PK-AS-REQ.
831                      This field may be empty if the client did not send
832                      to the KDC a list of trusted certifiers (the
833                      trustedCertifiers field was empty, meaning that the
834                      client already possesses the KDC's certificate).
836                 iii.  The signerInfos field is a SET that MUST contain at
837                       least one member, since it contains the actual
838                       signature.
840     ReplyKeyPack ::= SEQUENCE {
841                               -- not used for Diffie-Hellman
842         replyKey             [0] EncryptionKey,
843                                  -- from RFC 1510bis
844                                  -- used to encrypt main reply
845                                  -- ENCTYPE is at least as strong as
846                                  -- ENCTYPE of session key
847         nonce                [1] INTEGER,
848                                  -- binds response to the request
849                                  -- must be same as the nonce
850                                  -- passed in the PKAuthenticator
851     }
854 3.2.2.1. Use of transited Field
856     Since each certifier in the certification path of a user's
857     certificate is equivalent to a separate Kerberos realm, the name
858     of each certifier in the certificate chain MUST be added to the
859     transited field of the ticket.  The format of these realm names is
860     defined in Section 3.1 of this document.  If applicable, the
861     transit-policy-checked flag should be set in the issued ticket.
864 3.2.2.2. Kerberos Names in Certificates
866     The KDC's certificate(s) MUST bind the public key(s) of the KDC to
867     a name derivable from the name of the realm for that KDC.  X.509
868     certificates MUST contain the principal name of the KDC (defined in
869     RFC 1510bis) as the SubjectAltName version 3 extension.  Below is
870     the definition of this version 3 extension, as specified by the
871     X.509 standard:
873         subjectAltName EXTENSION ::= {
874             SYNTAX GeneralNames
875             IDENTIFIED BY id-ce-subjectAltName
876         }
878         GeneralNames ::= SEQUENCE SIZE(1..MAX) OF GeneralName
880         GeneralName ::= CHOICE {
881             otherName       [0] OtherName,
882             ...
883         }
885         OtherName ::= SEQUENCE {
886             type-id         OBJECT IDENTIFIER,
887             value           [0] EXPLICIT ANY DEFINED BY type-id
888         }
890     For the purpose of specifying a Kerberos principal name, the value
891     in OtherName MUST be a KerberosName, defined as follows:
893         KerberosName ::= SEQUENCE {
894             realm           [0] Realm,
895             principalName   [1] PrincipalName
896         }
898     This specific syntax is identified within subjectAltName by setting
899     the type-id in OtherName to krb5PrincipalName, where (from the
900     Kerberos specification) we have
902         krb5 OBJECT IDENTIFIER ::= { iso (1)
903                                      org (3)
904                                      dod (6)
905                                      internet (1)
906                                      security (5)
907                                      kerberosv5 (2) }
909         krb5PrincipalName OBJECT IDENTIFIER ::= { krb5 2 }
911     (This specification may also be used to specify a Kerberos name
912     within the user's certificate.)  The KDC's certificate may be signed
913     directly by a CA, or there may be intermediaries if the server resides
914     within a large organization, or it may be unsigned if the client
915     indicates possession (and trust) of the KDC's certificate.
917     Note that the KDC's principal name has the instance equal to the
918     realm, and those fields should be appropriately set in the realm
919     and principalName fields of the KerberosName.  This is the case
920     even when obtaining a cross-realm ticket using PKINIT.
923 3.2.3. Client Extraction of Reply
925     The client then extracts the random key used to encrypt the main
926     reply.  This random key (in encPaReply) is encrypted with either the
927     client's public key or with a key derived from the DH values
928     exchanged between the client and the KDC.  The client uses this
929     random key to decrypt the main reply, and subsequently proceeds as
930     described in RFC 1510bis.
932 3.2.4. Required Algorithms
934     Not all of the algorithms in the PKINIT protocol specification have
935     to be implemented in order to comply with the proposed standard.
936     Below is a list of the required algorithms:
938     * Diffie-Hellman public/private key pairs
939         * utilizing Diffie-Hellman ephemeral-ephemeral mode
940     * SHA1 digest and RSA for signatures
941     * SHA1 digest for the Checksum in the PKAuthenticator
942         * using Kerberos checksum type 'sha1'
943     * 3-key triple DES keys derived from the Diffie-Hellman Exchange
944     * 3-key triple DES Temporary and Reply keys
946 4.  Logistics and Policy
948     This section describes a way to define the policy on the use of
949     PKINIT for each principal and request.
951     The KDC is not required to contain a database record for users
952     who use public key authentication.  However, if these users are
953     registered with the KDC, it is recommended that the database record
954     for these users be modified to an additional flag in the attributes
955     field to indicate that the user should authenticate using PKINIT.
956     If this flag is set and a request message does not contain the
957     PKINIT preauthentication field, then the KDC sends back as error of
958     type KDC_ERR_PREAUTH_REQUIRED indicating that a preauthentication
959     field of type PA-PK-AS-REQ must be included in the request.
961 5.  Security Considerations
963     PKINIT raises a few security considerations, which we will address
964     in this section.
966     First of all, PKINIT extends the cross-realm model to the public
967     key infrastructure.  Anyone using PKINIT must be aware of how the
968     certification infrastructure they are linking to works.
970     Also, as in standard Kerberos, PKINIT presents the possibility of
971     interactions between different cryptosystems of varying strengths,
972     and this now includes public-key cryptosystems.  Many systems, for
973     instance, allow the use of 512-bit public keys.  Using such keys
974     to wrap data encrypted under strong conventional cryptosystems,
975     such as triple-DES, may be inappropriate.
977     Care should be taken in how certificates are choosen for the purposes
978     of authentication using PKINIT. Some local policies require that key
979     escrow be applied for certain certificate types. People deploying
980     PKINIT should be aware of the implications of using certificates that
981     have escrowed keys for the purposes of authentication.
983     As described in Section 3.2, PKINIT allows for the caching of the
984     Diffie-Hellman parameters on the KDC side, for performance reasons.
985     For similar reasons, the signed data in this case does not vary from
986     message to message, until the cached parameters expire.  Because of
987     the persistence of these parameters, the client and the KDC are to
988     use the appropriate key derivation measures (as described in RFC
989     1510bis) when using cached DH parameters.
991     PKINIT does not provide for a "return routability test" to prevent
992     attackers from mounting a denial of service attack on the KDC by
993     causing it to perform needless expensive cryptographic operations.
994     Strictly speaking, this is also true of base Kerberos, although the
995     potential cost is not as great in base Kerberos, because it does
996     not make use of public key cryptography.
998     Lastly, PKINIT calls for randomly generated keys for conventional
999     cryptosystems.  Many such systems contain systematically "weak"
1000     keys.  For recommendations regarding these weak keys, see RFC
1001     1510bis.
1003 6.  Transport Issues
1005     Certificate chains can potentially grow quite large and span several
1006     UDP packets; this in turn increases the probability that a Kerberos
1007     message involving PKINIT extensions will be broken in transit.  In
1008     light of the possibility that the Kerberos specification will
1009     require KDCs to accept requests using TCP as a transport mechanism,
1010     we make the same recommendation with respect to the PKINIT
1011     extensions as well.
1013 7.  Bibliography
1015     [1] J. Kohl, C. Neuman.  The Kerberos Network Authentication Service
1016     (V5).  Request for Comments 1510.
1018     [2] B.C. Neuman, Theodore Ts'o. Kerberos: An Authentication Service
1019     for Computer Networks, IEEE Communications, 32(9):33-38.  September
1020     1994.
1022     [3] M. Sirbu, J. Chuang.  Distributed Authentication in Kerberos
1023     Using Public Key Cryptography.  Symposium On Network and Distributed
1024     System Security, 1997.
1026     [4] B. Cox, J.D. Tygar, M. Sirbu.  NetBill Security and Transaction
1027     Protocol.  In Proceedings of the USENIX Workshop on Electronic
1028     Commerce, July 1995.
1030     [5] T. Dierks, C. Allen.  The TLS Protocol, Version 1.0
1031     Request for Comments 2246, January 1999.
1033     [6] B.C. Neuman, Proxy-Based Authorization and Accounting for
1034     Distributed Systems.  In Proceedings of the 13th International
1035     Conference on Distributed Computing Systems, May 1993.
1037     [7] ITU-T (formerly CCITT) Information technology - Open Systems
1038     Interconnection - The Directory: Authentication Framework
1039     Recommendation X.509 ISO/IEC 9594-8
1041     [8] R. Housley. Cryptographic Message Syntax.
1042     draft-ietf-smime-cms-13.txt, April 1999, approved for publication
1043     as RFC.
1045     [9] PKCS #7: Cryptographic Message Syntax Standard,
1046     An RSA Laboratories Technical Note Version 1.5
1047     Revised November 1, 1993
1049     [10] R. Rivest, MIT Laboratory for Computer Science and RSA Data
1050     Security, Inc. A Description of the RC2(r) Encryption Algorithm
1051     March 1998.
1052     Request for Comments 2268.
1054     [11] M. Wahl, S. Kille, T. Howes. Lightweight Directory Access
1055     Protocol (v3): UTF-8 String Representation of Distinguished Names.
1056     Request for Comments 2253.
1058     [12] R. Housley, W. Ford, W. Polk, D. Solo. Internet X.509 Public
1059     Key Infrastructure, Certificate and CRL Profile, January 1999.
1060     Request for Comments 2459.
1062     [13] B. Kaliski, J. Staddon. PKCS #1: RSA Cryptography
1063     Specifications, October 1998.  Request for Comments 2437.
1065     [14] S. Dusse, P. Hoffman, B. Ramsdell, J. Weinstein.  S/MIME
1066     Version 2 Certificate Handling, March 1998.  Request for
1067     Comments 2312.
1069     [15] M. Wahl, T. Howes, S. Kille.  Lightweight Directory Access
1070     Protocol (v3), December 1997.  Request for Comments 2251.
1072     [16] ITU-T (formerly CCITT) Information Processing Systems - Open
1073     Systems Interconnection - Specification of Abstract Syntax Notation
1074     One (ASN.1) Rec. X.680 ISO/IEC 8824-1
1076     [17] PKCS #3: Diffie-Hellman Key-Agreement Standard, An RSA
1077     Laboratories Technical Note, Version 1.4, Revised November 1, 1993.
1079 8.  Acknowledgements
1081     Some of the ideas on which this proposal is based arose during
1082     discussions over several years between members of the SAAG, the IETF
1083     CAT working group, and the PSRG, regarding integration of Kerberos
1084     and SPX.  Some ideas have also been drawn from the DASS system.
1085     These changes are by no means endorsed by these groups.  This is an
1086     attempt to revive some of the goals of those groups, and this
1087     proposal approaches those goals primarily from the Kerberos
1088     perspective.  Lastly, comments from groups working on similar ideas
1089     in DCE have been invaluable.
1091 9.  Expiration Date
1093     This draft expires March 12, 2002.
1095 10. Authors
1097     Brian Tung
1098     Clifford Neuman
1099     USC Information Sciences Institute
1100     4676 Admiralty Way Suite 1001
1101     Marina del Rey CA 90292-6695
1102     Phone: +1 310 822 1511
1103     E-mail: {brian, bcn}@isi.edu
1105     Matthew Hur
1106     Microsoft Corporation
1107     One Microsoft Way
1108     Redmond WA 98052
1109     Phone: +1 425 707 3336
1110     E-mail: matthur@microsoft.com
1112     Ari Medvinsky
1113     Liberate Technologies
1114     2 Circle Star Way
1115     San Carlos CA 94070
1116     E-mail: ari@liberate.com
1118     Sasha Medvinsky
1119     Motorola, Inc.
1120     6450 Sequence Drive
1121     San Diego, CA 92121
1122     +1 858 404 2367
1123     E-mail: smedvinsky@gi.com
1125     John Wray
1126     Iris Associates, Inc.
1127     5 Technology Park Dr.
1128     Westford, MA 01886
1129     E-mail: John_Wray@iris.com
1131     Jonathan Trostle
1132     E-mail: jtrostle@world.std.com