~ubuntu-branches/ubuntu/raring/heimdal/raring

« back to all changes in this revision

Viewing changes to doc/standardisation/draft-ietf-cat-kerberos-pk-init-09.txt

  • Committer: Bazaar Package Importer
  • Author(s): Jelmer Vernooij
  • Date: 2011-07-21 17:40:58 UTC
  • mfrom: (1.1.12 upstream) (2.4.10 experimental)
  • Revision ID: james.westby@ubuntu.com-20110721174058-byiuowgocek307cs
Tags: 1.5~pre2+git20110720-2
Fix dependency on pthreads when building on Linux 3.0.

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
 
1
INTERNET-DRAFT                                                Brian Tung
 
2
draft-ietf-cat-kerberos-pk-init-09.txt                   Clifford Neuman
 
3
Updates: RFC 1510                                                    ISI
 
4
expires December 1, 1999                                     Matthew Hur
 
5
                                                   CyberSafe Corporation
 
6
                                                           Ari Medvinsky
 
7
                                                                  Excite
 
8
                                                         Sasha Medvinsky
 
9
                                                      General Instrument
 
10
                                                               John Wray
 
11
                                                   Iris Associates, Inc.
 
12
                                                        Jonathan Trostle
 
13
                                                                   Cisco
 
14
 
 
15
    Public Key Cryptography for Initial Authentication in Kerberos
 
16
 
 
17
0.  Status Of This Memo
 
18
 
 
19
    This document is an Internet-Draft and is in full conformance with
 
20
    all provisions of Section 10 of RFC 2026.  Internet-Drafts are
 
21
    working documents of the Internet Engineering Task Force (IETF),
 
22
    its areas, and its working groups.  Note that other groups may also
 
23
    distribute working documents as Internet-Drafts.
 
24
 
 
25
    Internet-Drafts are draft documents valid for a maximum of six
 
26
    months and may be updated, replaced, or obsoleted by other
 
27
    documents at any time.  It is inappropriate to use Internet-Drafts
 
28
    as reference material or to cite them other than as "work in
 
29
    progress."
 
30
 
 
31
 
 
32
    The list of current Internet-Drafts can be accessed at
 
33
    http://www.ietf.org/ietf/1id-abstracts.txt
 
34
 
 
35
    The list of Internet-Draft Shadow Directories can be accessed at
 
36
    http://www.ietf.org/shadow.html.
 
37
 
 
38
    To learn the current status of any Internet-Draft, please check
 
39
    the "1id-abstracts.txt" listing contained in the Internet-Drafts
 
40
    Shadow Directories on ftp.ietf.org (US East Coast),
 
41
    nic.nordu.net (Europe), ftp.isi.edu (US West Coast), or
 
42
    munnari.oz.au (Pacific Rim).
 
43
 
 
44
    The distribution of this memo is unlimited.  It is filed as
 
45
    draft-ietf-cat-kerberos-pk-init-09.txt, and expires December 1,
 
46
    1999.  Please send comments to the authors.
 
47
 
 
48
1.  Abstract
 
49
 
 
50
    This document defines extensions (PKINIT) to the Kerberos protocol
 
51
    specification (RFC 1510 [1]) to provide a method for using public
 
52
    key cryptography during initial authentication.  The methods
 
53
    defined specify the ways in which preauthentication data fields and
 
54
    error data fields in Kerberos messages are to be used to transport
 
55
    public key data.
 
56
 
 
57
2.  Introduction
 
58
 
 
59
    The popularity of public key cryptography has produced a desire for
 
60
    its support in Kerberos [2].  The advantages provided by public key
 
61
    cryptography include simplified key management (from the Kerberos
 
62
    perspective) and the ability to leverage existing and developing
 
63
    public key certification infrastructures.
 
64
 
 
65
    Public key cryptography can be integrated into Kerberos in a number
 
66
    of ways.  One is to associate a key pair with each realm, which can
 
67
    then be used to facilitate cross-realm authentication; this is the
 
68
    topic of another draft proposal.  Another way is to allow users with
 
69
    public key certificates to use them in initial authentication.  This
 
70
    is the concern of the current document.
 
71
 
 
72
    PKINIT utilizes Diffie-Hellman keys in combination with digital
 
73
    signature keys as the primary, required mechanism.  It also allows
 
74
    for the use of RSA keys.  Note that PKINIT supports the use of
 
75
    separate signature and encryption keys.
 
76
 
 
77
    PKINIT enables access to Kerberos-secured services based on initial
 
78
    authentication utilizing public key cryptography.  PKINIT utilizes
 
79
    standard public key signature and encryption data formats within the
 
80
    standard Kerberos messages.  The basic mechanism is as follows:  The
 
81
    user sends a request to the KDC as before, except that if that user
 
82
    is to use public key cryptography in the initial authentication
 
83
    step, his certificate and a signature accompany the initial request
 
84
    in the preauthentication fields.  Upon receipt of this request, the
 
85
    KDC verifies the certificate and issues a ticket granting ticket
 
86
    (TGT) as before, except that the encPart from the AS-REP message
 
87
    carrying the TGT is now encrypted utilizing either a Diffie-Hellman
 
88
    derived key or the user's public key.  This message is authenticated
 
89
    utilizing the public key signature of the KDC.
 
90
 
 
91
    The PKINIT specification may also be used as a building block for
 
92
    other specifications.  PKCROSS [3] utilizes PKINIT for establishing
 
93
    the inter-realm key and associated inter-realm policy to be applied
 
94
    in issuing cross realm service tickets.  As specified in [4],
 
95
    anonymous Kerberos tickets can be issued by applying a NULL
 
96
    signature in combination with Diffie-Hellman in the PKINIT exchange.
 
97
    Additionally, the PKINIT specification may be used for direct peer
 
98
    to peer authentication without contacting a central KDC. This
 
99
    application of PKINIT is described in PKTAPP [5] and is based on
 
100
    concepts introduced in [6, 7]. For direct client-to-server
 
101
    authentication, the client uses PKINIT to authenticate to the end
 
102
    server (instead of a central KDC), which then issues a ticket for
 
103
    itself.  This approach has an advantage over TLS [8] in that the
 
104
    server does not need to save state (cache session keys).
 
105
    Furthermore, an additional benefit is that Kerberos tickets can
 
106
    facilitate delegation (see [9]).
 
107
 
 
108
3.  Proposed Extensions
 
109
 
 
110
    This section describes extensions to RFC 1510 for supporting the
 
111
    use of public key cryptography in the initial request for a ticket
 
112
    granting ticket (TGT).
 
113
 
 
114
    In summary, the following change to RFC 1510 is proposed:
 
115
 
 
116
        * Users may authenticate using either a public key pair or a
 
117
          conventional (symmetric) key.  If public key cryptography is
 
118
          used, public key data is transported in preauthentication
 
119
          data fields to help establish identity.  The user presents
 
120
          a public key certificate and obtains an ordinary TGT that may
 
121
          be used for subsequent authentication, with such
 
122
          authentication using only conventional cryptography.
 
123
 
 
124
    Section 3.1 provides definitions to help specify message formats.
 
125
    Section 3.2 describes the extensions for the initial authentication
 
126
    method.
 
127
 
 
128
3.1.  Definitions
 
129
 
 
130
    The extensions involve new preauthentication fields; we introduce
 
131
    the following preauthentication types:
 
132
 
 
133
        PA-PK-AS-REQ                            14
 
134
        PA-PK-AS-REP                            15
 
135
 
 
136
    The extensions also involve new error types; we introduce the
 
137
    following types:
 
138
 
 
139
        KDC_ERR_CLIENT_NOT_TRUSTED              62
 
140
        KDC_ERR_KDC_NOT_TRUSTED                 63
 
141
        KDC_ERR_INVALID_SIG                     64
 
142
        KDC_ERR_KEY_TOO_WEAK                    65
 
143
        KDC_ERR_CERTIFICATE_MISMATCH            66
 
144
        KDC_ERR_CANT_VERIFY_CERTIFICATE         70
 
145
        KDC_ERR_INVALID_CERTIFICATE             71
 
146
        KDC_ERR_REVOKED_CERTIFICATE             72
 
147
        KDC_ERR_REVOCATION_STATUS_UNKNOWN       73
 
148
        KDC_ERR_REVOCATION_STATUS_UNAVAILABLE   74
 
149
        KDC_ERR_CLIENT_NAME_MISMATCH            75
 
150
        KDC_ERR_KDC_NAME_MISMATCH               76
 
151
 
 
152
    We utilize the following typed data for errors:
 
153
 
 
154
        TD-PKINIT-CMS-CERTIFICATES             101
 
155
        TD-KRB-PRINCIPAL                       102
 
156
        TD-KRB-REALM                           103
 
157
        TD-TRUSTED-CERTIFIERS                  104
 
158
        TD-CERTIFICATE-INDEX                   105
 
159
 
 
160
    We utilize the following encryption types (which map directly to
 
161
    OIDs):
 
162
 
 
163
        dsaWithSHA1-CmsOID                       9
 
164
        md5WithRSAEncryption-CmsOID             10
 
165
        sha1WithRSAEncryption-CmsOID            11
 
166
        rc2CBC-EnvOID                           12
 
167
        rsaEncryption-EnvOID (PKCS#1 v1.5)      13
 
168
        rsaES-OAEP-ENV-OID   (PKCS#1 v2.0)      14
 
169
        des-ede3-cbc-Env-OID                    15
 
170
 
 
171
    These mappings are provided so that a client may send the
 
172
    appropriate enctypes in the AS-REQ message in order to indicate
 
173
    support for the corresponding OIDs (for performing PKINIT).
 
174
 
 
175
    In many cases, PKINIT requires the encoding of an X.500 name as a
 
176
    Realm.  In these cases, the realm will be represented using a
 
177
    different style, specified in RFC 1510 with the following example:
 
178
 
 
179
        NAMETYPE:rest/of.name=without-restrictions
 
180
 
 
181
    For a realm derived from an X.500 name, NAMETYPE will have the value
 
182
    X500-RFC2253.  The full realm name will appear as follows:
 
183
 
 
184
        X500-RFC2253:RFC2253Encode(DistinguishedName)
 
185
 
 
186
    where DistinguishedName is an X.500 name, and RFC2253Encode is a
 
187
    readable UTF encoding of an X.500 name, as defined by
 
188
    RFC 2253 [14] (part of LDAPv3).
 
189
 
 
190
    To ensure that this encoding is unique, we add the following rule
 
191
    to those specified by RFC 2253:
 
192
 
 
193
        The order in which the attributes appear in the RFC 2253
 
194
        encoding must be the reverse of the order in the ASN.1
 
195
        encoding of the X.500 name that appears in the public key
 
196
        certificate. The order of the relative distinguished names
 
197
        (RDNs), as well as the order of the AttributeTypeAndValues
 
198
        within each RDN, will be reversed. (This is despite the fact
 
199
        that an RDN is defined as a SET of AttributeTypeAndValues, where
 
200
        an order is normally not important.)
 
201
 
 
202
    Similarly, PKINIT may require the encoding of an X.500 name as a
 
203
    PrincipalName.  In these cases, the name-type of the principal name
 
204
    shall be set to KRB_NT-X500-PRINCIPAL.  This new name type is
 
205
    defined as:
 
206
 
 
207
        KRB_NT_X500_PRINCIPAL    6
 
208
 
 
209
    The name-string shall be set as follows:
 
210
 
 
211
        RFC2253Encode(DistinguishedName)
 
212
 
 
213
    as described above.
 
214
 
 
215
    RFC 1510 specifies the ASN.1 structure for PrincipalName as follows:
 
216
 
 
217
        PrincipalName ::=   SEQUENCE {
 
218
                        name-type[0]     INTEGER,
 
219
                        name-string[1]   SEQUENCE OF GeneralString
 
220
        }
 
221
 
 
222
    For the purposes of encoding an X.500 name within this structure,
 
223
    the name-string shall be encoded as a single GeneralString.
 
224
 
 
225
    Note that name mapping may be required or optional based on
 
226
    policy.
 
227
 
 
228
3.1.1.  Encryption and Key Formats
 
229
 
 
230
    In the exposition below, we use the terms public key and private
 
231
    key generically.  It should be understood that the term "public
 
232
    key" may be used to refer to either a public encryption key or a
 
233
    signature verification key, and that the term "private key" may be
 
234
    used to refer to either a private decryption key or a signature
 
235
    generation key.  The fact that these are logically distinct does
 
236
    not preclude the assignment of bitwise identical keys.
 
237
 
 
238
    In the case of Diffie-Hellman, the key shall be produced from the
 
239
    agreed bit string as follows:
 
240
 
 
241
        * Truncate the bit string to the appropriate length.
 
242
        * Rectify parity in each byte (if necessary) to obtain the key.
 
243
 
 
244
    For instance, in the case of a DES key, we take the first eight
 
245
    bytes of the bit stream, and then adjust the least significant bit
 
246
    of each byte to ensure that each byte has odd parity.
 
247
 
 
248
3.1.2. Algorithm Identifiers
 
249
 
 
250
    PKINIT does not define, but does permit, the algorithm identifiers
 
251
    listed below.
 
252
 
 
253
3.1.2.1. Signature Algorithm Identifiers
 
254
 
 
255
    The following signature algorithm identifiers specified in [11] and
 
256
    in [15] shall be used with PKINIT:
 
257
 
 
258
    id-dsa-with-sha1       (DSA with SHA1)
 
259
    md5WithRSAEncryption   (RSA with MD5)
 
260
    sha-1WithRSAEncryption (RSA with SHA1)
 
261
 
 
262
3.1.2.2 Diffie-Hellman Key Agreement Algorithm Identifier
 
263
 
 
264
    The following algorithm identifier shall be used within the
 
265
    SubjectPublicKeyInfo data structure: dhpublicnumber
 
266
 
 
267
    This identifier and the associated algorithm parameters are
 
268
    specified in RFC 2459 [15].
 
269
 
 
270
3.1.2.3. Algorithm Identifiers for RSA Encryption
 
271
 
 
272
    These algorithm identifiers are used inside the EnvelopedData data
 
273
    structure, for encrypting the temporary key with a public key:
 
274
 
 
275
        rsaEncryption (RSA encryption, PKCS#1 v1.5)
 
276
        id-RSAES-OAEP (RSA encryption, PKCS#1 v2.0)
 
277
 
 
278
    Both of the above RSA encryption schemes are specified in [16].
 
279
    Currently, only PKCS#1 v1.5 is specified by CMS [11], although the
 
280
    CMS specification says that it will likely include PKCS#1 v2.0 in
 
281
    the future.  (PKCS#1 v2.0 addresses adaptive chosen ciphertext
 
282
    vulnerability discovered in PKCS#1 v1.5.)
 
283
 
 
284
3.1.2.4. Algorithm Identifiers for Encryption with Secret Keys
 
285
 
 
286
    These algorithm identifiers are used inside the EnvelopedData data
 
287
    structure in the PKINIT Reply, for encrypting the reply key with the
 
288
    temporary key:
 
289
        des-ede3-cbc (3-key 3-DES, CBC mode)
 
290
        rc2-cbc      (RC2, CBC mode)
 
291
 
 
292
    The full definition of the above algorithm identifiers and their
 
293
    corresponding parameters (an IV for block chaining) is provided in
 
294
    the CMS specification [11].
 
295
 
 
296
3.2.  Public Key Authentication
 
297
 
 
298
    Implementation of the changes in this section is REQUIRED for
 
299
    compliance with PKINIT.
 
300
 
 
301
    It is assumed that all public keys are signed by some certification
 
302
    authority (CA).  The initial authentication request is sent as per
 
303
    RFC 1510, except that a preauthentication field containing data
 
304
    signed by the user's private key accompanies the request:
 
305
 
 
306
    PA-PK-AS-REQ ::= SEQUENCE {
 
307
                                -- PA TYPE 14
 
308
        signedAuthPack          [0] SignedData
 
309
                                    -- defined in CMS [11]
 
310
                                    -- AuthPack (below) defines the data
 
311
                                    -- that is signed
 
312
        trustedCertifiers       [1] SEQUENCE OF TrustedCas OPTIONAL,
 
313
                                    -- CAs that the client trusts
 
314
        kdcCert                 [2] IssuerAndSerialNumber OPTIONAL
 
315
                                    -- as defined in CMS [11]
 
316
                                    -- specifies a particular KDC
 
317
                                    -- certificate if the client
 
318
                                    -- already has it;
 
319
                                    -- must be accompanied by
 
320
                                    -- a single trustedCertifier
 
321
        encryptionCert          [3] IssuerAndSerialNumber OPTIONAL
 
322
                                    -- For example, this may be the
 
323
                                    -- client's Diffie-Hellman
 
324
                                    -- certificate, or it may be the
 
325
                                    -- client's RSA encryption
 
326
                                    -- certificate.
 
327
    }
 
328
 
 
329
    TrustedCas ::= CHOICE {
 
330
        principalName         [0] KerberosName,
 
331
                                  -- as defined below
 
332
        caName                [1] Name
 
333
                                  -- fully qualified X.500 name
 
334
                                  -- as defined by X.509
 
335
        issuerAndSerial       [2] IssuerAndSerialNumber OPTIONAL
 
336
                                  -- Since a CA may have a number of
 
337
                                  -- certificates, only one of which
 
338
                                  -- a client trusts
 
339
    }
 
340
 
 
341
    Usage of SignedData:
 
342
    The SignedData data type is specified in the Cryptographic
 
343
    Message Syntax, a product of the S/MIME working group of the IETF.
 
344
    - The encapContentInfo field must contain the PKAuthenticator
 
345
      and, optionally, the client's Diffie Hellman public value.
 
346
      - The eContentType field shall contain the OID value for
 
347
        id-data: iso(1) member-body(2) us(840) rsadsi(113549)
 
348
        pkcs(1) pkcs7(7) data(1)
 
349
      - The eContent field is data of the type AuthPack (below).
 
350
    - The signerInfos field contains the signature of AuthPack.
 
351
    - The Certificates field, when non-empty, contains the client's
 
352
      certificate chain.  If present, the KDC uses the public key from
 
353
      the client's certificate to verify the signature in the request.
 
354
      Note that the client may pass different certificates that are used
 
355
      for signing or for encrypting.  Thus, the KDC may utilize a
 
356
      different client certificate for signature verification than the
 
357
      one it uses to encrypt the reply to the client.  For example, the
 
358
      client may place a Diffie-Hellman certificate in this field in
 
359
      order to convey its static Diffie Hellman certificate to the KDC
 
360
      enable static-ephemeral Diffie-Hellman mode for the reply.  As
 
361
      another example, the client may place an RSA encryption
 
362
      certificate in this field.
 
363
 
 
364
    AuthPack ::= SEQUENCE {
 
365
        pkAuthenticator         [0] PKAuthenticator,
 
366
        clientPublicValue       [1] SubjectPublicKeyInfo OPTIONAL
 
367
                                    -- if client is using Diffie-Hellman
 
368
    }
 
369
 
 
370
    PKAuthenticator ::= SEQUENCE {
 
371
        kdcName                 [0] PrincipalName,
 
372
        kdcRealm                [1] Realm,
 
373
        cusec                   [2] INTEGER,
 
374
                                    -- for replay prevention
 
375
        ctime                   [3] KerberosTime,
 
376
                                    -- for replay prevention
 
377
        nonce                   [4] INTEGER
 
378
    }
 
379
 
 
380
    SubjectPublicKeyInfo ::= SEQUENCE {
 
381
        algorithm                   AlgorithmIdentifier,
 
382
                                    -- dhKeyAgreement
 
383
        subjectPublicKey            BIT STRING
 
384
                                    -- for DH, equals
 
385
                                    -- public exponent (INTEGER encoded
 
386
                                    -- as payload of BIT STRING)
 
387
    }   -- as specified by the X.509 recommendation [10]
 
388
 
 
389
    AlgorithmIdentifier ::= SEQUENCE {
 
390
        algorithm                   ALGORITHM.&id,
 
391
        parameters                  ALGORITHM.&type
 
392
    }   -- as specified by the X.509 recommendation [10]
 
393
 
 
394
    If the client passes an issuer and serial number in the request,
 
395
    the KDC is requested to use the referred-to certificate.  If none
 
396
    exists, then the KDC returns an error of type
 
397
    KDC_ERR_CERTIFICATE_MISMATCH.  It also returns this error if, on the
 
398
    other hand, the client does not pass any trustedCertifiers,
 
399
    believing that it has the KDC's certificate, but the KDC has more
 
400
    than one certificate.  The KDC should include information in the
 
401
    KRB-ERROR message that indicates the KDC certificate(s) that a
 
402
    client may utilize.  This data is specified in the e-data, which
 
403
    is defined in RFC 1510 revisions as a SEQUENCE of TypedData:
 
404
 
 
405
    TypedData ::=  SEQUENCE {
 
406
                    data-type      [0] INTEGER,
 
407
                    data-value     [1] OCTET STRING,
 
408
    } -- per Kerberos RFC 1510 revisions
 
409
 
 
410
    where:
 
411
    data-type = TD-PKINIT-CMS-CERTIFICATES = 101
 
412
    data-value = CertificateSet // as specified by CMS [11]
 
413
 
 
414
    The PKAuthenticator carries information to foil replay attacks,
 
415
    to bind the request and response.  The PKAuthenticator is signed
 
416
    with the private key corresponding to the public key in the
 
417
    certificate found in userCert (or cached by the KDC).
 
418
 
 
419
    The trustedCertifiers field contains a list of certification
 
420
    authorities trusted by the client, in the case that the client does
 
421
    not possess the KDC's public key certificate.  If the KDC has no
 
422
    certificate signed by any of the trustedCertifiers, then it returns
 
423
    an error of type KDC_ERR_KDC_NOT_TRUSTED.
 
424
 
 
425
    KDCs should try to (in order of preference):
 
426
    1. Use the KDC certificate identified by the serialNumber included
 
427
       in the client's request.
 
428
    2. Use a certificate issued to the KDC by the client's CA (if in the
 
429
       middle of a CA key roll-over, use the KDC cert issued under same
 
430
       CA key as user cert used to verify request).
 
431
    3. Use a certificate issued to the KDC by one of the client's
 
432
       trustedCertifier(s);
 
433
    If the KDC is unable to comply with any of these options, then the
 
434
    KDC returns an error message of type KDC_ERR_KDC_NOT_TRUSTED to the
 
435
    client.
 
436
 
 
437
    Upon receipt of the AS_REQ with PA-PK-AS-REQ pre-authentication
 
438
    type, the KDC attempts to verify the user's certificate chain
 
439
    (userCert), if one is provided in the request.  This is done by
 
440
    verifying the certification path against the KDC's policy of
 
441
    legitimate certifiers.  This may be based on a certification
 
442
    hierarchy, or it may be simply a list of recognized certifiers in a
 
443
    system like PGP.
 
444
 
 
445
    If the client's certificate chain contains no certificate signed by
 
446
    a CA trusted by the KDC, then the KDC sends back an error message
 
447
    of type KDC_ERR_CANT_VERIFY_CERTIFICATE.  The accompanying e-data
 
448
    is a SEQUENCE of one TypedData (with type TD-TRUSTED-CERTIFIERS=104)
 
449
    whose data-value is an OCTET STRING which is the DER encoding of
 
450
 
 
451
        TrustedCertifiers ::= SEQUENCE OF PrincipalName
 
452
                              -- X.500 name encoded as a principal name
 
453
                              -- see Section 3.1
 
454
 
 
455
    If the signature on one of the certificates in the client's chain
 
456
    fails verification, then the KDC returns an error of type
 
457
    KDC_ERR_INVALID_CERTIFICATE.  The accompanying e-data is a SEQUENCE
 
458
    of one TypedData (with type TD-CERTIFICATE-INDEX=105) whose
 
459
    data-value is an OCTET STRING which is the DER encoding of
 
460
 
 
461
        CertificateIndex  ::= INTEGER
 
462
                              -- 0 = 1st certificate,
 
463
                              --     (in order of encoding)
 
464
                              -- 1 = 2nd certificate, etc
 
465
 
 
466
    The KDC may also check whether any of the certificates in the
 
467
    client's chain has been revoked.  If one of the certificates has
 
468
    been revoked, then the KDC returns an error of type
 
469
    KDC_ERR_REVOKED_CERTIFICATE; if such a query reveals that the
 
470
    certificate's revocation status is unknown, the KDC returns an
 
471
    error of type KDC_ERR_REVOCATION_STATUS_UNKNOWN; if the revocation
 
472
    status is unavailable, the KDC returns an error of type
 
473
    KDC_ERR_REVOCATION_STATUS_UNAVAILABLE.  In any of these three
 
474
    cases, the affected certificate is identified by the accompanying
 
475
    e-data, which contains a CertificateIndex as described for
 
476
    KDC_ERR_INVALID_CERTIFICATE.
 
477
 
 
478
    If the certificate chain can be verified, but the name of the
 
479
    client in the certificate does not match the client's name in the
 
480
    request, then the KDC returns an error of type
 
481
    KDC_ERR_CLIENT_NAME_MISMATCH.  There is no accompanying e-data
 
482
    field in this case.
 
483
 
 
484
    Finally, if the certificate chain is verified, but the KDC's name
 
485
    or realm as given in the PKAuthenticator does not match the KDC's
 
486
    actual principal name, then the KDC returns an error of type
 
487
    KDC_ERR_KDC_NAME_MISMATCH.  The accompanying e-data field is again
 
488
    a SEQUENCE of one TypedData (with type TD-KRB-PRINCIPAL=102 or
 
489
    TD-KRB-REALM=103 as appropriate) whose data-value is an OCTET
 
490
    STRING whose data-value is the DER encoding of a PrincipalName or
 
491
    Realm as defined in RFC 1510 revisions.
 
492
 
 
493
    Even if all succeeds, the KDC may--for policy reasons--decide not
 
494
    to trust the client.  In this case, the KDC returns an error message
 
495
    of type KDC_ERR_CLIENT_NOT_TRUSTED.
 
496
 
 
497
    If a trust relationship exists, the KDC then verifies the client's
 
498
    signature on AuthPack.  If that fails, the KDC returns an error
 
499
    message of type KDC_ERR_INVALID_SIG.  Otherwise, the KDC uses the
 
500
    timestamp (ctime and cusec) in the PKAuthenticator to assure that
 
501
    the request is not a replay.  The KDC also verifies that its name
 
502
    is specified in the PKAuthenticator.
 
503
 
 
504
    If the clientPublicValue field is filled in, indicating that the
 
505
    client wishes to use Diffie-Hellman key agreement, then the KDC
 
506
    checks to see that the parameters satisfy its policy.  If they do
 
507
    not (e.g., the prime size is insufficient for the expected
 
508
    encryption type), then the KDC sends back an error message of type
 
509
    KDC_ERR_KEY_TOO_WEAK.  Otherwise, it generates its own public and
 
510
    private values for the response.
 
511
 
 
512
    The KDC also checks that the timestamp in the PKAuthenticator is
 
513
    within the allowable window and that the principal name and realm
 
514
    are correct.  If the local (server) time and the client time in the
 
515
    authenticator differ by more than the allowable clock skew, then the
 
516
    KDC returns an error message of type KRB_AP_ERR_SKEW.
 
517
 
 
518
    Assuming no errors, the KDC replies as per RFC 1510, except as
 
519
    follows.  The user's name in the ticket is determined by the
 
520
    following decision algorithm:
 
521
 
 
522
        1.  If the KDC has a mapping from the name in the certificate
 
523
            to a Kerberos name, then use that name.
 
524
            Else
 
525
        2.  If the certificate contains a Kerberos name in an extension
 
526
            field, and local KDC policy allows, then use that name.
 
527
            Else
 
528
        3.  Use the name as represented in the certificate, mapping
 
529
            as necessary (e.g., as per RFC 2253 for X.500 names).  In
 
530
            this case the realm in the ticket shall be the name of the
 
531
            certification authority that issued the user's certificate.
 
532
 
 
533
    The KDC encrypts the reply not with the user's long-term key, but
 
534
    with a random key generated only for this particular response.  This
 
535
    random key is sealed in the preauthentication field:
 
536
 
 
537
    PA-PK-AS-REP ::= CHOICE {
 
538
                            -- PA TYPE 15
 
539
        dhSignedData       [0] SignedData,
 
540
                            -- Defined in CMS and used only with
 
541
                            -- Diffie-Helman key exchange
 
542
                            -- This choice MUST be supported
 
543
                            -- by compliant implementations.
 
544
        encKeyPack         [1] EnvelopedData,
 
545
                            -- Defined in CMS
 
546
                            -- The temporary key is encrypted
 
547
                            -- using the client public key
 
548
                            -- key
 
549
                            -- SignedReplyKeyPack, encrypted
 
550
                            -- with the temporary key, is also
 
551
                            -- included.
 
552
    }
 
553
 
 
554
    Usage of SignedData:
 
555
    If the Diffie-Hellman option is used, dhSignedData in PA-PK-AS-REP
 
556
    provides authenticated Diffie-Hellman parameters of the KDC.  The
 
557
    reply key used to encrypt part of the KDC reply message is derived
 
558
    from the Diffie-Hellman exchange:
 
559
    - Both the KDC and the client calculate a secret value (g^ab mod p),
 
560
      where a is the client's private exponent and b is the KDC's
 
561
      private exponent.
 
562
    - Both the KDC and the client take the first N bits of this secret
 
563
      value and convert it into a reply key.  N depends on the reply key
 
564
      type.
 
565
    - If the reply key is DES, N=64 bits, where some of the bits are
 
566
      replaced with parity bits, according to FIPS PUB 74.
 
567
    - If the reply key is (3-key) 3-DES, N=192 bits, where some of the
 
568
      bits are replaced with parity bits, according to FIPS PUB 74.
 
569
    - The encapContentInfo field must contain the KdcDHKeyInfo as
 
570
      defined below.
 
571
      - The eContentType field shall contain the OID value for
 
572
        id-data: iso(1) member-body(2) us(840) rsadsi(113549)
 
573
        pkcs(1) pkcs7(7) data(1)
 
574
    - The certificates field must contain the certificates necessary
 
575
      for the client to establish trust in the KDC's certificate
 
576
      based on the list of trusted certifiers sent by the client in
 
577
      the PA-PK-AS-REQ.  This field may be empty if the client did
 
578
      not send to the KDC a list of trusted certifiers (the
 
579
      trustedCertifiers field was empty, meaning that the client
 
580
      already possesses the KDC's certificate).
 
581
    - The signerInfos field is a SET that must contain at least one
 
582
      member, since it contains the actual signature.
 
583
 
 
584
    Usage of EnvelopedData:
 
585
    The EnvelopedData data type is specified in the Cryptographic
 
586
    Message Syntax, a product of the S/MIME working group of the IETF.
 
587
    It contains an temporary key encrypted with the PKINIT
 
588
    client's public key.  It also contains a signed and encrypted
 
589
    reply key.
 
590
    - The originatorInfo field is not required, since that information
 
591
      may be presented in the signedData structure that is encrypted
 
592
      within the encryptedContentInfo field.
 
593
    - The optional unprotectedAttrs field is not required for PKINIT.
 
594
    - The recipientInfos field is a SET which must contain exactly one
 
595
      member of the KeyTransRecipientInfo type for encryption
 
596
      with an RSA public key.
 
597
         - The encryptedKey field (in KeyTransRecipientInfo) contains
 
598
           the temporary key which is encrypted with the PKINIT client's
 
599
           public key.
 
600
    - The encryptedContentInfo field contains the signed and encrypted
 
601
      reply key.
 
602
      - The contentType field shall contain the OID value for
 
603
        id-signedData: iso(1) member-body(2) us(840) rsadsi(113549)
 
604
        pkcs(1) pkcs7(7) signedData(2)
 
605
      - The encryptedContent field is encrypted data of the CMS type
 
606
        signedData as specified below.
 
607
        - The encapContentInfo field must contains the ReplyKeyPack.
 
608
          - The eContentType field shall contain the OID value for
 
609
            id-data: iso(1) member-body(2) us(840) rsadsi(113549)
 
610
            pkcs(1) pkcs7(7) data(1)
 
611
          - The eContent field is data of the type ReplyKeyPack (below).
 
612
        - The certificates field must contain the certificates necessary
 
613
          for the client to establish trust in the KDC's certificate
 
614
          based on the list of trusted certifiers sent by the client in
 
615
          the PA-PK-AS-REQ.  This field may be empty if the client did
 
616
          not send to the KDC a list of trusted certifiers (the
 
617
          trustedCertifiers field was empty, meaning that the client
 
618
          already possesses the KDC's certificate).
 
619
        - The signerInfos field is a SET that must contain at least one
 
620
          member, since it contains the actual signature.
 
621
 
 
622
    KdcDHKeyInfo ::= SEQUENCE {
 
623
                              -- used only when utilizing Diffie-Hellman
 
624
      nonce                 [0] INTEGER,
 
625
                                -- binds responce to the request
 
626
      subjectPublicKey      [2] BIT STRING
 
627
                                -- Equals public exponent (g^a mod p)
 
628
                                -- INTEGER encoded as payload of
 
629
                                -- BIT STRING
 
630
    }
 
631
 
 
632
    ReplyKeyPack ::= SEQUENCE {
 
633
                              -- not used for Diffie-Hellman
 
634
        replyKey             [0] EncryptionKey,
 
635
                                 -- used to encrypt main reply
 
636
                                 -- ENCTYPE is at least as strong as
 
637
                                 -- ENCTYPE of session key
 
638
        nonce                [1] INTEGER,
 
639
                                 -- binds response to the request
 
640
                                 -- must be same as the nonce
 
641
                                 -- passed in the PKAuthenticator
 
642
    }
 
643
 
 
644
 
 
645
    Since each certifier in the certification path of a user's
 
646
    certificate is essentially a separate realm, the name of each
 
647
    certifier must be added to the transited field of the ticket.  The
 
648
    format of these realm names is defined in Section 3.1 of this
 
649
    document.  If applicable, the transit-policy-checked flag should be
 
650
    set in the issued ticket.
 
651
 
 
652
    The KDC's certificate must bind the public key to a name derivable
 
653
    from the name of the realm for that KDC.  X.509 certificates shall
 
654
    contain the principal name of the KDC as the SubjectAltName version
 
655
    3 extension. Below is the definition of this version 3 extension, as
 
656
    specified by the X.509 standard:
 
657
 
 
658
        subjectAltName EXTENSION ::= {
 
659
            SYNTAX GeneralNames
 
660
            IDENTIFIED BY id-ce-subjectAltName
 
661
        }
 
662
 
 
663
        GeneralNames ::= SEQUENCE SIZE(1..MAX) OF GeneralName
 
664
 
 
665
        GeneralName ::= CHOICE {
 
666
            otherName       [0] INSTANCE OF OTHER-NAME,
 
667
            ...
 
668
        }
 
669
 
 
670
        OTHER-NAME ::= TYPE-IDENTIFIER
 
671
 
 
672
    In this definition, otherName is a name of any form defined as an
 
673
    instance of the OTHER-NAME information object class. For the purpose
 
674
    of specifying a Kerberos principal name, INSTANCE OF OTHER-NAME will
 
675
    be chosen and replaced by the type KerberosName:
 
676
 
 
677
        KerberosName ::= SEQUENCE {
 
678
          realm           [0] Realm,
 
679
                              -- as define in RFC 1510
 
680
          principalName   [1] PrincipalName,
 
681
                              -- as define in RFC 1510
 
682
        }
 
683
 
 
684
    This specific syntax is identified within subjectAltName by setting
 
685
    the OID id-ce-subjectAltName to krb5PrincipalName, where (from the
 
686
    Kerberos specification) we have
 
687
 
 
688
        krb5 OBJECT IDENTIFIER ::= { iso (1)
 
689
                                     org (3)
 
690
                                     dod (6)
 
691
                                     internet (1)
 
692
                                     security (5)
 
693
                                     kerberosv5 (2) }
 
694
 
 
695
        krb5PrincipalName OBJECT IDENTIFIER ::= { krb5 2 }
 
696
 
 
697
    This specification may also be used to specify a Kerberos name
 
698
    within the user's certificate.
 
699
 
 
700
    If a non-KDC X.509 certificate contains the principal name within
 
701
    the subjectAltName version 3 extension , that name may utilize
 
702
    KerberosName as defined below, or, in the case of an S/MIME
 
703
    certificate [17], may utilize the email address.  If the KDC
 
704
    is presented with as S/MIME certificate, then the email address
 
705
    within subjectAltName will be interpreted as a principal and realm
 
706
    separated by the "@" sign, or as a name that needs to be
 
707
    canonicalized.  If the resulting name does not correspond to a
 
708
    registered principal name, then the principal name is formed as
 
709
    defined in section 3.1.
 
710
 
 
711
    The client then extracts the random key used to encrypt the main
 
712
    reply.  This random key (in encPaReply) is encrypted with either the
 
713
    client's public key or with a key derived from the DH values
 
714
    exchanged between the client and the KDC.
 
715
 
 
716
3.2.2. Required Algorithms
 
717
 
 
718
    Not all of the algorithms in the PKINIT protocol specification have
 
719
    to be implemented in order to comply with the proposed standard.
 
720
    Below is a list of the required algorithms:
 
721
 
 
722
    - Diffie-Hellman public/private key pairs
 
723
      - utilizing Diffie-Hellman ephemeral-ephemeral mode
 
724
    - SHA1 digest and DSA for signatures
 
725
    - 3-key triple DES keys derived from the Diffie-Hellman Exchange
 
726
    - 3-key triple DES Temporary and Reply keys
 
727
 
 
728
4.  Logistics and Policy
 
729
 
 
730
    This section describes a way to define the policy on the use of
 
731
    PKINIT for each principal and request.
 
732
 
 
733
    The KDC is not required to contain a database record for users
 
734
    who use public key authentication.  However, if these users are
 
735
    registered with the KDC, it is recommended that the database record
 
736
    for these users be modified to an additional flag in the attributes
 
737
    field to indicate that the user should authenticate using PKINIT.
 
738
    If this flag is set and a request message does not contain the
 
739
    PKINIT preauthentication field, then the KDC sends back as error of
 
740
    type KDC_ERR_PREAUTH_REQUIRED indicating that a preauthentication
 
741
    field of type PA-PK-AS-REQ must be included in the request.
 
742
 
 
743
5.  Security Considerations
 
744
 
 
745
    PKINIT raises a few security considerations, which we will address
 
746
    in this section.
 
747
 
 
748
    First of all, PKINIT introduces a new trust model, where KDCs do not
 
749
    (necessarily) certify the identity of those for whom they issue
 
750
    tickets.  PKINIT does allow KDCs to act as their own CAs, in order
 
751
    to simplify key management, but one of the additional benefits is to
 
752
    align Kerberos authentication with a global public key
 
753
    infrastructure.  Anyone using PKINIT in this way must be aware of
 
754
    how the certification infrastructure they are linking to works.
 
755
 
 
756
    Secondly, PKINIT also introduces the possibility of interactions
 
757
    between different cryptosystems, which may be of widely varying
 
758
    strengths.  Many systems, for instance, allow the use of 512-bit
 
759
    public keys.  Using such keys to wrap data encrypted under strong
 
760
    conventional cryptosystems, such as triple-DES, is inappropriate;
 
761
    it adds a weak link to a strong one at extra cost.  Implementors
 
762
    and administrators should take care to avoid such wasteful and
 
763
    deceptive interactions.
 
764
 
 
765
    Lastly, PKINIT calls for randomly generated keys for conventional
 
766
    cryptosystems.  Many such systems contain systematically "weak"
 
767
    keys.  PKINIT implementations MUST avoid use of these keys, either
 
768
    by discarding those keys when they are generated, or by fixing them
 
769
    in some way (e.g., by XORing them with a given mask).  These
 
770
    precautions vary from system to system; it is not our intention to
 
771
    give an explicit recipe for them here.
 
772
 
 
773
6.  Transport Issues
 
774
 
 
775
    Certificate chains can potentially grow quite large and span several
 
776
    UDP packets; this in turn increases the probability that a Kerberos
 
777
    message involving PKINIT extensions will be broken in transit.  In
 
778
    light of the possibility that the Kerberos specification will
 
779
    require KDCs to accept requests using TCP as a transport mechanism,
 
780
    we make the same recommendation with respect to the PKINIT
 
781
    extensions as well.
 
782
 
 
783
7.  Bibliography
 
784
 
 
785
    [1] J. Kohl, C. Neuman.  The Kerberos Network Authentication Service
 
786
    (V5).  Request for Comments 1510.
 
787
 
 
788
    [2] B.C. Neuman, Theodore Ts'o. Kerberos: An Authentication Service
 
789
    for Computer Networks, IEEE Communications, 32(9):33-38.  September
 
790
    1994.
 
791
 
 
792
    [3] B. Tung, T. Ryutov, C. Neuman, G. Tsudik, B. Sommerfeld,
 
793
    A. Medvinsky, M. Hur.  Public Key Cryptography for Cross-Realm
 
794
    Authentication in Kerberos.
 
795
    draft-ietf-cat-kerberos-pk-cross-04.txt
 
796
 
 
797
    [4] A. Medvinsky, J. Cargille, M. Hur.  Anonymous Credentials in
 
798
    Kerberos.
 
799
    draft-ietf-cat-kerberos-anoncred-00.txt
 
800
 
 
801
    [5] A. Medvinsky, M. Hur, B. Clifford Neuman.  Public Key Utilizing
 
802
    Tickets for Application Servers (PKTAPP).
 
803
    draft-ietf-cat-pktapp-00.txt
 
804
 
 
805
    [6] M. Sirbu, J. Chuang.  Distributed Authentication in Kerberos
 
806
    Using Public Key Cryptography.  Symposium On Network and Distributed
 
807
    System Security, 1997.
 
808
 
 
809
    [7] B. Cox, J.D. Tygar, M. Sirbu.  NetBill Security and Transaction
 
810
    Protocol.  In Proceedings of the USENIX Workshop on Electronic
 
811
    Commerce, July 1995.
 
812
 
 
813
    [8] T. Dierks, C. Allen.  The TLS Protocol, Version 1.0
 
814
    Request for Comments 2246, January 1999.
 
815
 
 
816
    [9] B.C. Neuman, Proxy-Based Authorization and Accounting for
 
817
    Distributed Systems.  In Proceedings of the 13th International
 
818
    Conference on Distributed Computing Systems, May 1993.
 
819
 
 
820
    [10] ITU-T (formerly CCITT) Information technology - Open Systems
 
821
    Interconnection - The Directory: Authentication Framework
 
822
    Recommendation X.509 ISO/IEC 9594-8
 
823
 
 
824
    [11] R. Housley. Cryptographic Message Syntax.
 
825
    draft-ietf-smime-cms-13.txt, April 1999.
 
826
 
 
827
    [12] PKCS #7: Cryptographic Message Syntax Standard,
 
828
    An RSA Laboratories Technical Note Version 1.5
 
829
    Revised November 1, 1993
 
830
 
 
831
    [13] R. Rivest, MIT Laboratory for Computer Science and RSA Data
 
832
    Security, Inc. A Description of the RC2(r) Encryption Algorithm
 
833
    March 1998.
 
834
    Request for Comments 2268.
 
835
 
 
836
    [14] M. Wahl, S. Kille, T. Howes. Lightweight Directory Access
 
837
    Protocol (v3): UTF-8 String Representation of Distinguished Names.
 
838
    Request for Comments 2253.
 
839
 
 
840
    [15] R. Housley, W. Ford, W. Polk, D. Solo. Internet X.509 Public
 
841
    Key Infrastructure, Certificate and CRL Profile, January 1999.
 
842
    Request for Comments 2459.
 
843
 
 
844
    [16] B. Kaliski, J. Staddon. PKCS #1: RSA Cryptography
 
845
    Specifications, October 1998.
 
846
    Request for Comments 2437.
 
847
 
 
848
    [17] S. Dusse, P. Hoffman, B. Ramsdell, J. Weinstein.
 
849
    S/MIME Version 2 Certificate Handling, March 1998.
 
850
    Request for Comments 2312
 
851
 
 
852
8.  Acknowledgements
 
853
 
 
854
    Some of the ideas on which this proposal is based arose during
 
855
    discussions over several years between members of the SAAG, the IETF
 
856
    CAT working group, and the PSRG, regarding integration of Kerberos
 
857
    and SPX.  Some ideas have also been drawn from the DASS system.
 
858
    These changes are by no means endorsed by these groups.  This is an
 
859
    attempt to revive some of the goals of those groups, and this
 
860
    proposal approaches those goals primarily from the Kerberos
 
861
    perspective.  Lastly, comments from groups working on similar ideas
 
862
    in DCE have been invaluable.
 
863
 
 
864
9.  Expiration Date
 
865
 
 
866
    This draft expires December 1, 1999.
 
867
 
 
868
10. Authors
 
869
 
 
870
    Brian Tung
 
871
    Clifford Neuman
 
872
    USC Information Sciences Institute
 
873
    4676 Admiralty Way Suite 1001
 
874
    Marina del Rey CA 90292-6695
 
875
    Phone: +1 310 822 1511
 
876
    E-mail: {brian, bcn}@isi.edu
 
877
 
 
878
    Matthew Hur
 
879
    CyberSafe Corporation
 
880
    1605 NW Sammamish Road
 
881
    Issaquah WA 98027-5378
 
882
    Phone: +1 425 391 6000
 
883
    E-mail: matt.hur@cybersafe.com
 
884
 
 
885
    Ari Medvinsky
 
886
    Excite
 
887
    555 Broadway
 
888
    Redwood City, CA 94063
 
889
    Phone +1 650 569 2119
 
890
    E-mail: amedvins@excitecorp.com
 
891
 
 
892
    Sasha Medvinsky
 
893
    General Instrument
 
894
    6450 Sequence Drive
 
895
    San Diego, CA 92121
 
896
    Phone +1 619 404 2825
 
897
    E-mail: smedvinsky@gi.com
 
898
 
 
899
    John Wray
 
900
    Iris Associates, Inc.
 
901
    5 Technology Park Dr.
 
902
    Westford, MA 01886
 
903
    E-mail: John_Wray@iris.com
 
904
 
 
905
    Jonathan Trostle
 
906
    170 W. Tasman Dr.
 
907
    San Jose, CA 95134
 
908
    E-mail: jtrostle@cisco.com