home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet Info 1997 December / Internet_Info_CD-ROM_Walnut_Creek_December_1997.iso / drafts / draft_s_z / draft-simpson-photuris-12.txt < prev    next >
Text File  |  1997-05-27  |  134KB  |  3,851 lines
  1.  
  2. Network Working Group                                  P Karn (Qualcomm)
  3. Internet Draft                                  W A Simpson (DayDreamer)
  4. expires in six months                                           May 1997
  5.  
  6.  
  7.                Photuris: Session Key Management Protocol
  8.                      draft-simpson-photuris-12.txt
  9.  
  10.  
  11. Status of this Memo
  12.  
  13.    This document is an Internet-Draft.  Internet Drafts are working doc-
  14.    uments of the Internet Engineering Task Force (IETF), its Areas, and
  15.    its Working Groups.  Note that other groups may also distribute work-
  16.    ing documents as Internet Drafts.
  17.  
  18.    Internet Drafts are draft documents valid for a maximum of six
  19.    months, and may be updated, replaced, or obsoleted by other documents
  20.    at any time.  It is not appropriate to use Internet Drafts as refer-
  21.    ence material, or to cite them other than as a ``working draft'' or
  22.    ``work in progress.''
  23.  
  24.    To learn the current status of any Internet-Draft, please check the
  25.    ``1id-abstracts.txt'' listing contained in the internet-drafts Shadow
  26.    Directories on:
  27.  
  28.       ftp.is.co.za (Africa)
  29.       nic.nordu.net (Europe)
  30.       ds.internic.net (US East Coast)
  31.       ftp.isi.edu (US West Coast)
  32.       munnari.oz.au (Pacific Rim)
  33.  
  34.    Distribution of this memo is unlimited.
  35.  
  36. Abstract
  37.  
  38.    Photuris is a session-key management protocol intended for use with
  39.    the IP Security Protocols (AH and ESP).  This document defines the
  40.    basic protocol mechanisms.
  41.  
  42.  
  43.  
  44.  
  45.  
  46.  
  47.  
  48.  
  49.  
  50.  
  51.  
  52.  
  53. Simpson & Karn            expires in six months                 [Page i]
  54. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  55.  
  56.  
  57. 1.  Introduction
  58.  
  59.    Photuris [Firefly] establishes short-lived session-keys between two
  60.    parties, without passing the session-keys across the Internet.  These
  61.    session-keys directly replace the long-lived secret-keys (such as
  62.    passwords and passphrases) that have been historically configured for
  63.    security purposes.
  64.  
  65.    The basic Photuris protocol utilizes the previously configured
  66.    secret-keys for identification of the parties.  This is intended to
  67.    speed deployment and reduce administrative configuration changes.
  68.  
  69.    This document is primarily intended for implementing the Photuris
  70.    protocol.  It does not detail service and application interface defi-
  71.    nitions, although it does mention some basic policy areas as required
  72.    for the proper implementation and operation of the protocol mecha-
  73.    nisms.
  74.  
  75.    Since the basic Photuris protocol is extensible, new data types and
  76.    protocol behaviour should be expected.  The implementor is especially
  77.    cautioned not to depend on values that appear in examples to be cur-
  78.    rent or complete, since their purpose is primarily pedagogical.
  79.  
  80.  
  81. 1.1.  Terminology
  82.  
  83.    In this document, the key words "MAY", "MUST, "MUST NOT", "optional",
  84.    "recommended", "SHOULD", and "SHOULD NOT", are to be interpreted as
  85.    described in [RFC-2119].
  86.  
  87.  
  88.    exchange-value   The publically distributable value used to calculate
  89.                     a shared-secret.  As used in this document, refers
  90.                     to a Diffie-Hellman exchange, not the public part of
  91.                     a public/private key-pair.
  92.  
  93.    private-key      A value that is kept secret, and is part of an asym-
  94.                     metric public/private key-pair.
  95.  
  96.    public-key       A publically distributable value that is part of an
  97.                     asymmetric public/private key-pair.
  98.  
  99.    secret-key       A symmetric key that is not publically dis-
  100.                     tributable.  As used in this document, this is dis-
  101.                     tinguished from an asymmetric public/private key-
  102.                     pair.  An example is a user password.
  103.  
  104.  
  105.  
  106.  
  107.  
  108. Simpson & Karn            expires in six months                 [Page 1]
  109. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  110.  
  111.  
  112.    Security Association
  113.                     A collection of parameters describing the security
  114.                     relationship between two nodes.  These parameters
  115.                     include the identities of the parties, the transform
  116.                     (including algorithm and algorithm mode), the key(s)
  117.                     (such as a session-key, secret-key, or appropriate
  118.                     public/private key-pair), and possibly other infor-
  119.                     mation such as sensitivity labelling.  For further
  120.                     details, see [RFC-1825].
  121.  
  122.    Security Parameters Index (SPI)
  123.                     A number that indicates the Security Association.
  124.                     The number is relative to the IP Destination, which
  125.                     is the SPI Owner.
  126.  
  127.    session-key      A key that is independently derived from a shared-
  128.                     secret by the parties, and used for keying one
  129.                     direction of traffic.  This key is changed fre-
  130.                     quently.
  131.  
  132.    shared-secret    As used in this document, the calculated result of
  133.                     the Photuris exchange.
  134.  
  135.    SPI Owner        The party that corresponds to the IP Destination;
  136.                     the intended recipient of a protected datagram.
  137.  
  138.    SPI User         The party that corresponds to the IP Source; the
  139.                     sender of a protected datagram.
  140.  
  141.    transform        A cryptographic manipulation of a particular set of
  142.                     data.  As used in this document, refers to certain
  143.                     well-specified methods (which are defined else-
  144.                     where).  For example, AH-MD5 [RFC-1828] transforms
  145.                     an IP datagram into a cryptographic hash, and ESP-
  146.                     DES-CBC [RFC-1829] transforms plaintext to cipher-
  147.                     text and back again.
  148.  
  149.    Implementors will find details of cryptographic hashing (such as
  150.    MD5), encryption algorithms and modes (such as DES), digital signa-
  151.    tures (such as DSS), and other algorithms in [Schneier95].
  152.  
  153.  
  154.  
  155.  
  156.  
  157.  
  158.  
  159.  
  160.  
  161.  
  162.  
  163. Simpson & Karn            expires in six months                 [Page 2]
  164. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  165.  
  166.  
  167. 1.2.  Protocol Overview
  168.  
  169.    The Photuris protocol consists of several simple phases:
  170.  
  171.    1. A "Cookie" Exchange guards against simple flooding attacks sent
  172.       with bogus IP Sources or UDP Ports.  Each party passes a "cookie"
  173.       to the other.
  174.  
  175.       In addition, supported exchange-schemes are offered by the Respon-
  176.       der for calculating a shared-secret.
  177.  
  178.    2. A Value Exchange establishes a shared-secret between the parties.
  179.       Each party passes an Exchange-Value to the other.  These values
  180.       are used to establish a shared-secret.  The Responder remains
  181.       stateless until a shared-secret has been created.
  182.  
  183.       In addition, supported attributes are offered by each party for
  184.       use in establishing new Security Associations.
  185.  
  186.    3. An Identification Exchange identifies the parties to each other,
  187.       and verifies the integrity of values sent in phases 1 and 2.
  188.  
  189.       In addition, the shared-secret provides a basis to generate sepa-
  190.       rate session-keys in each direction, which are in turn used for
  191.       conventional authentication or encryption.  Additional security
  192.       attributes are also exchanged as needed.
  193.  
  194.       This exchange may also be encrypted for party privacy protection
  195.       using an exchange session-key based on the shared-secret.  This
  196.       protects the identities of the parties, hides the security parame-
  197.       ter values, and improves security for the exchange protocol and
  198.       security transforms.  This (optional) facility is specified in
  199.       companion documents.
  200.  
  201.    4. Additional messages may be exchanged to periodically change the
  202.       session-keys, and to establish new or revised security parameters.
  203.  
  204.       These exchanges may also be encrypted for party privacy protection
  205.       in the same fashion as above.
  206.  
  207.    The sequence of message types and their purposes are summarized in
  208.    the diagram below.  The first three phases (cookie, exchange, and
  209.    identification) must be carried out in their entirety before any
  210.    security association can be used.
  211.  
  212.  
  213.  
  214.  
  215.  
  216.  
  217.  
  218. Simpson & Karn            expires in six months                 [Page 3]
  219. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  220.  
  221.  
  222.    Initiator                            Responder
  223.    =========                            =========
  224.    Cookie_Request                 ->
  225.                                    <-   Cookie_Response
  226.                                            offer schemes
  227.    Value_Request                  ->
  228.       pick scheme
  229.       offer value
  230.       offer attributes
  231.                                    <-   Value_Response
  232.                                            offer value
  233.                                            offer attributes
  234.  
  235.              [generate shared-secret from exchanged values]
  236.  
  237.  
  238.    Identity_Request               ->
  239.       make SPI
  240.       pick SPI attribute(s)
  241.       identify self
  242.       authenticate
  243.       (make protection key)
  244.       (encrypt message)
  245.                                    <-   Identity_Response
  246.                                            make SPI
  247.                                            pick SPI attribute(s)
  248.                                            identify self
  249.                                            authenticate
  250.                                            (make protection key)
  251.                                            (encrypt message)
  252.  
  253.                [make SPI session-keys in each direction]
  254.  
  255.  
  256.  
  257.  
  258.  
  259.  
  260.  
  261.  
  262.  
  263.  
  264.  
  265.  
  266.  
  267.  
  268.  
  269.  
  270.  
  271.  
  272.  
  273. Simpson & Karn            expires in six months                 [Page 4]
  274. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  275.  
  276.  
  277.    SPI User                             SPI Owner
  278.    ========                             =========
  279.    SPI_Needed                     ->
  280.       list SPI attribute(s)
  281.       make integrity key
  282.       authenticate
  283.       (encrypt message)
  284.                                    <-   SPI_Update
  285.                                            make SPI
  286.                                            pick SPI attribute(s)
  287.                                            make SPI session-key(s)
  288.                                            make integrity key
  289.                                            authenticate
  290.                                            (encrypt message)
  291.  
  292.    Either party may initiate an exchange at any time.  For example, the
  293.    Initiator need not be a "caller" in a telephony link.
  294.  
  295.    The Initiator is responsible for recovering from all message losses
  296.    by retransmission.
  297.  
  298.  
  299. 1.3.  Security Associations
  300.  
  301.    A Photuris exchange between two parties results in a pair of SPI val-
  302.    ues (one in each direction).  Each SPI is used in creating separate
  303.    session-key(s) in each direction.
  304.  
  305.    The SPI is assigned by the entity controlling the IP Destination: the
  306.    SPI Owner (receiver).  The parties use the combination of IP Destina-
  307.    tion and SPI to distinguish the correct Security Association.
  308.  
  309.    When both parties initiate Photuris exchanges concurrently, or one
  310.    party initiates more than one Photuris exchange, the Initiator Cook-
  311.    ies (and UDP Ports) keep the exchanges separate.  This results in
  312.    more than one initial SPI for each Destination.
  313.  
  314.    To create multiple Security Associations with different parameters,
  315.    the parties may also send SPI_Updates.
  316.  
  317.    There is no requirement that all such outstanding SPIs be used.  The
  318.    SPI User (sender) selects an appropriate SPI for each datagram trans-
  319.    mission.
  320.  
  321.  
  322.  
  323.  
  324.  
  325.  
  326.  
  327.  
  328. Simpson & Karn            expires in six months                 [Page 5]
  329. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  330.  
  331.  
  332.    Implementation Notes:
  333.  
  334.       The method used for SPI assignment is implementation dependent.
  335.       The only requirement is that the SPI be unique for the IP Destina-
  336.       tion.
  337.  
  338.       However, selection of a cryptographically random SPI value can
  339.       help prevent attacks that depend on a predicatable sequence of
  340.       values.  The implementor MUST NOT expect SPI values to have a par-
  341.       ticular order or range.
  342.  
  343.  
  344. 1.4.  LifeTimes
  345.  
  346.    The Photuris exchange results in two kinds of state, each with sepa-
  347.    rate LifeTimes.
  348.  
  349.    1) The Exchange LifeTime of the small amount of state associated with
  350.       the Photuris exchange itself.  This state may be viewed as between
  351.       Internet nodes.
  352.  
  353.    2) The SPI LifeTimes of the multiple Security Associations that are
  354.       established.  This state may be viewed as between users and nodes.
  355.  
  356.    The SPI LifeTimes may be shorter or longer than the Exchange Life-
  357.    Time.  These LifeTimes are not required to be related to each other.
  358.  
  359.    When an Exchange-Value expires (or is replaced by a newer value), any
  360.    unexpired derived SPIs are not affected.  This is important to allow
  361.    traffic to continue without interruption during new Photuris
  362.    exchanges.
  363.  
  364.  
  365. 1.4.1.  Exchange LifeTimes
  366.  
  367.    All retained exchange state of both parties has an associated
  368.    Exchange LifeTime, and is subject to periodic expiration.  This
  369.    depends on the physical and logistical security of the machine, and
  370.    is typically in the range of 10 minutes to one day (default 30 min-
  371.    utes).
  372.  
  373.    In addition, during a Photuris exchange, an Exchange TimeOut limits
  374.    the wait for the exchange to complete.  This timeout includes the
  375.    packet round trips, and the time for completing the Identification
  376.    Exchange calculations.  The time is bounded by both the maximum
  377.    amount of calculation delay expected for the processing power of an
  378.    unknown peer, and the minimum user expectation for results (default
  379.    60 seconds).
  380.  
  381.  
  382.  
  383. Simpson & Karn            expires in six months                 [Page 6]
  384. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  385.  
  386.  
  387.    These Exchange LifeTimes and TimeOuts are implementation dependent
  388.    and are not disclosed in any Photuris message.  The paranoid operator
  389.    will have a fairly short Exchange LifeTime, but it MUST NOT be less
  390.    than twice the Exchange TimeOut.
  391.  
  392.    To prevent synchronization between Photuris exchanges, the implemen-
  393.    tation SHOULD randomly vary each Exchange LifeTime within twice the
  394.    range of seconds that are required to calculate a new Exchange-Value.
  395.    For example, if the Responder uses a base Exchange LifeTime of 30
  396.    minutes, and takes 10 seconds to calculate the new Exchange-Value,
  397.    the equation might be (in milliseconds):
  398.  
  399.       1800000 + random(20000)
  400.  
  401.    The exchange-scheme, Exchange-Values, and resulting shared-secret MAY
  402.    be cached in short-term storage for the Exchange LifeTime.  When
  403.    repetitive Photuris exchanges occur between the same parties, and the
  404.    Exchange-Values are discovered to be unchanged, the previously com-
  405.    puted shared-secret can be used to rapidly generate new session-keys.
  406.  
  407.  
  408. 1.4.2.  SPI LifeTimes
  409.  
  410.    Each SPI has an associated LifeTime, specified by the SPI owner
  411.    (receiver).  This SPI LifeTime is usually related to the speed of the
  412.    link (typically 30 seconds to 30 minutes).
  413.  
  414.    The SPI can also be deleted by the SPI Owner using the SPI_Update.
  415.    Once the SPI has expired or been deleted, the parties cease using the
  416.    SPI.
  417.  
  418.    To prevent synchronization between multiple Photuris exchanges, the
  419.    implementation SHOULD randomly vary each SPI LifeTime by a few sec-
  420.    onds.
  421.  
  422.    There is no requirement that a long LifeTime be accepted by the SPI
  423.    User.  The SPI User might never use an established SPI, or cease
  424.    using the SPI at any time.
  425.  
  426.    When more than one unexpired SPI is available to the SPI User for the
  427.    same function, a common implementation technique is to select the SPI
  428.    with the greatest remaining LifeTime.  However, selecting randomly
  429.    among a large number of SPIs might provide some defense against traf-
  430.    fic analysis.
  431.  
  432.    To prevent resurrection of deleted or expired SPIs, SPI Owners SHOULD
  433.    remember those SPIs, but mark them as unusable until the Photuris
  434.    exchange shared-secret used to create them also expires and purges
  435.  
  436.  
  437.  
  438. Simpson & Karn            expires in six months                 [Page 7]
  439. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  440.  
  441.  
  442.    the associated state.
  443.  
  444.    When the SPI Owner detects an incoming SPI that has recently expired,
  445.    but the associated exchange state has not yet been purged, the imple-
  446.    mentation MAY accept the SPI.  The length of time allowed is highly
  447.    dependent on clock drift and variable packet round trip time, and is
  448.    therefore implementation dependent.
  449.  
  450.  
  451. 1.5.  Random Number Generation
  452.  
  453.    The security of Photuris critically depends on the quality of the
  454.    secret random numbers generated by each party.  A poor random number
  455.    generator at either party will compromise the shared-secret produced
  456.    by the algorithm.
  457.  
  458.    Generating cryptographic quality random numbers on a general purpose
  459.    computer without hardware assistance is a very tricky problem.  In
  460.    general, this requires using a cryptographic hashing function to
  461.    "distill" the entropy from a large number of semi-random external
  462.    events, such as the timing of key strokes.  An excellent discussion
  463.    can be found in [RFC-1750].
  464.  
  465.  
  466. 2.  Protocol Details
  467.  
  468.    The Initiator begins a Photuris exchange under several circumstances:
  469.  
  470.    -  The Initiator has a datagram that it wishes to send with privacy,
  471.       and has no current Photuris exchange state with the IP Destina-
  472.       tion.  This datagram is discarded, and a Cookie_Request is sent
  473.       instead.
  474.  
  475.    -  The Initiator has received the ICMP message [RFC-1812] Destination
  476.       Unreachable: Communication Administratively Prohibited (Type 3,
  477.       Code 13), and has no current Photuris exchange state with the ICMP
  478.       Source.
  479.  
  480.    -  The Initiator has received the ICMP message [RFC-xxxx] Security
  481.       Failures: Bad SPI (Type 40, Code 0), that matches current Photuris
  482.       exchange state with the ICMP Source.
  483.  
  484.    -  The Initiator has received the ICMP message [RFC-xxxx] Security
  485.       Failures: Need Authentication (Type 40, Code 4), and has no cur-
  486.       rent Photuris exchange state with the ICMP Source.
  487.  
  488.    -  The Initiator has received the ICMP message [RFC-xxxx] Security
  489.       Failures: Need Authorization (Type 40, Code 5), that matches
  490.  
  491.  
  492.  
  493. Simpson & Karn            expires in six months                 [Page 8]
  494. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  495.  
  496.  
  497.       current Photuris exchange state with the ICMP Source.
  498.  
  499.    When the event is an ICMP message, special care MUST be taken that
  500.    the ICMP message actually includes information that matches a previ-
  501.    ously sent IP datagram.  Otherwise, this could provide an opportunity
  502.    for a clogging attack, by stimulating a new Photuris Exchange.
  503.  
  504.  
  505. 2.1.  UDP
  506.  
  507.    All Photuris messages use the User Datagram Protocol header
  508.    [RFC-768].  The Initiator sends to UDP Destination Port 468.
  509.  
  510.    When replying to the Initiator, the Responder swaps the IP Source and
  511.    Destination, and the UDP Source and Destination Ports.
  512.  
  513.    The UDP checksum MUST be correctly calculated when sent.  When a mes-
  514.    sage is received with an incorrect UDP checksum, it is silently dis-
  515.    carded.
  516.  
  517.    Implementation Notes:
  518.  
  519.       It is expected that installation of Photuris will ensure that UDP
  520.       checksum calculations are enabled for the computer operating sys-
  521.       tem and later disabling by operators is prevented.
  522.  
  523.       When processing datagrams containing variable size values, the
  524.       length must be checked against the overall datagram length.  An
  525.       invalid size (too long or short) that causes a poorly coded
  526.       receiver to abort could be used as a denial of service attack.
  527.  
  528.  
  529.  
  530.  
  531.  
  532.  
  533.  
  534.  
  535.  
  536.  
  537.  
  538.  
  539.  
  540.  
  541.  
  542.  
  543.  
  544.  
  545.  
  546.  
  547.  
  548. Simpson & Karn            expires in six months                 [Page 9]
  549. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  550.  
  551.  
  552. 2.2.  Header Format
  553.  
  554.    All of the messages have a format similar to the following, as trans-
  555.    mitted left to right in network order (most significant to least sig-
  556.    nificant):
  557.  
  558.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  559.    |                                                               |
  560.    ~                       Initiator-Cookie                        ~
  561.    |                                                               |
  562.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  563.    |                                                               |
  564.    ~                       Responder-Cookie                        ~
  565.    |                                                               |
  566.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  567.    |     Type      |
  568.    +-+-+-+-+-+-+-+-+
  569.  
  570.  
  571.    Initiator-Cookie 16 octets.
  572.  
  573.    Responder-Cookie 16 octets.
  574.  
  575.    Type             one octet.  Each message type has a unique value.
  576.                     Initial values are assigned as follows:
  577.  
  578.                         0  Cookie_Request
  579.                         1  Cookie_Response
  580.                         2  Value_Request
  581.                         3  Value_Response
  582.                         4  Identity_Request
  583.                         5  Secret_Response (optional)
  584.                         6  Secret_Request (optional)
  585.                         7  Identity_Response
  586.                         8  SPI_Needed
  587.                         9  SPI_Update
  588.                        10  Bad_Cookie
  589.                        11  Resource_Limit
  590.                        12  Verification_Failure
  591.                        13  Message_Reject
  592.  
  593.  
  594.    Further details and differences are elaborated in the individual mes-
  595.    sages.
  596.  
  597.  
  598.  
  599.  
  600.  
  601.  
  602.  
  603. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 10]
  604. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  605.  
  606.  
  607. 2.3.  Variable Precision Numbers
  608.  
  609.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  610.    |             Size              |             Value ...
  611.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  612.  
  613.  
  614.    Size             two, four, or eight octets.  The number of signifi-
  615.                     cant bits used in the Value field.  Always transmit-
  616.                     ted most significant octet first.
  617.  
  618.                     When the Size is zero, no Value field is present;
  619.                     there are no significant bits.  This means "missing"
  620.                     or "null".  It should not be confused with the value
  621.                     zero, which includes an indication of the number of
  622.                     significant bits.
  623.  
  624.                     When the most significant octet is in the range 0
  625.                     through 254 (0xfe), the field is two octets.  Both
  626.                     octets are used to indicate the size of the Value
  627.                     field, which ranges from 1 to 65,279 significant
  628.                     bits (in 1 to 8,160 octets).
  629.  
  630.                     When the most significant octet is 255 (0xff), the
  631.                     field is four octets.  The remaining three octets
  632.                     are added to 65,280 to indicate the size of the
  633.                     Value field, which is limited to 16,776,959 signifi-
  634.                     cant bits (in 2,097,120 octets).
  635.  
  636.                     When the most significant two octets are 65,535
  637.                     (0xffff), the field is eight octets.  The remaining
  638.                     six octets are added to 16,776,960 to indicate the
  639.                     size of the Value field.  This is vastly too long
  640.                     for these UDP messages, but is included for com-
  641.                     pleteness.
  642.  
  643.    Value            Zero or more octets.  Always transmitted most sig-
  644.                     nificant octet first.
  645.  
  646.                     The bits used are right justified within octet
  647.                     boundaries; that is, any unused bits are in the most
  648.                     significant octet.  Unused bits are zero filled.
  649.  
  650.    Shortened forms SHOULD NOT be used when the Value includes a number
  651.    of leading zero significant bits.  The Size SHOULD indicate the cor-
  652.    rect number of significant bits.
  653.  
  654.  
  655.  
  656.  
  657.  
  658. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 11]
  659. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  660.  
  661.  
  662.    Implementation Note:
  663.  
  664.       The numbers are assumed to be unsigned.
  665.  
  666.  
  667. 2.4.  Exchange Schemes
  668.  
  669.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  670.    |            Scheme             |             Size              |
  671.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  672.    |             Value ...
  673.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  674.  
  675.  
  676.    Scheme           two octets.  A unique value indicating the exchange-
  677.                     scheme.  See the "Exchange Scheme List".
  678.  
  679.    Size             two octets, ranging from 0 to 65,279.  See "Variable
  680.                     Precision Number".
  681.  
  682.    Value            Zero or more octets.  See "Variable Precision Num-
  683.                     ber".
  684.  
  685.    The Size MUST NOT be assumed to be constant for a particular Scheme.
  686.    However, only one of each kind of Scheme will be present in any list
  687.    of schemes.
  688.  
  689.    Only one exchange-scheme (#2) is required to be supported, and SHOULD
  690.    be present in every Offered-Schemes list.
  691.  
  692.  
  693. 2.5.  Attributes
  694.  
  695.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  696.    |     Type      |    Length     |  Value(s) ...
  697.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  698.  
  699.  
  700.    Type             one octet.  A unique value indicating the kind of
  701.                     attribute.  See the "Attribute List" for details.
  702.  
  703.                     When the Type is zero (padding), no Length field is
  704.                     present (always zero).
  705.  
  706.    Length           one octet.  The size of the Value(s) field in
  707.                     octets.
  708.  
  709.                     When the Length is zero, no Value(s) field is
  710.  
  711.  
  712.  
  713. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 12]
  714. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  715.  
  716.  
  717.                     present.
  718.  
  719.    Value(s)         Zero or more octets.  See the "Attribute List" for
  720.                     details.
  721.  
  722.    The Length MUST NOT be assumed to be constant for a particular Type.
  723.    Multiple attributes of the same Type with varying Lengths MAY be pre-
  724.    sent in any list of attributes.
  725.  
  726.    Support is required for the "MD5-KDpKp Symmetric Verification" (#3)
  727.    and "MD5-KpDpKp Integrity" (#5) Attributes, and they SHOULD be pre-
  728.    sent in every Offered-Attributes list.
  729.  
  730.    Implementation Note:
  731.  
  732.       The authentication, compression, encryption and identification
  733.       mechanisms chosen, as well as the encapsulation modes (if any),
  734.       need not be the same in both directions.
  735.  
  736.  
  737. 3.  Cookie Exchange
  738.  
  739.    Initiator                            Responder
  740.    =========                            =========
  741.    Cookie_Request                 ->
  742.                                    <-   Cookie_Response
  743.                                            offer schemes
  744.  
  745.  
  746.  
  747. 3.0.1.  Send Cookie_Request
  748.  
  749.    The Initiator initializes local state, and generates a unique
  750.    "cookie".  The Initiator-Cookie MUST be different in each new
  751.    Cookie_Request between the same parties.  See "Cookie Generation" for
  752.    details.
  753.  
  754.    If the new Cookie_Request is in response to a message from a previous
  755.    exchange in which this party was the Responder, the Responder-Cookie
  756.    is set to the previous Initiator-Cookie, and the Counter is set to
  757.    zero.
  758.  
  759.       For example, a Bad_Cookie message is received from the Initiator.
  760.       That message has an Initiator-Cookie of A, and a Responder-Cookie
  761.       of B.  The Responder-Cookie is replaced with A, and a new Initia-
  762.       tor-Cookie C is generated.
  763.  
  764.    If any previous exchange between the peer IP nodes has not expired,
  765.  
  766.  
  767.  
  768. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 13]
  769. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  770.  
  771.  
  772.    the Responder-Cookie is set to the most recent Responder-Cookie, and
  773.    the request Counter is set to the corresponding Counter.
  774.  
  775.       For example, a new Virtual Private Network (VPN) tunnel is about
  776.       to be established to an existing partner.  The Counter is the same
  777.       value received in the prior Cookie_Response, the Responder-Cookie
  778.       remains B, and a new Initiator-Cookie C is generated.
  779.  
  780.    Otherwise, the Responder-Cookie and Counter are both set to zero.
  781.  
  782.       By default, the Initiator operates in the same manner as when all
  783.       of its previous exchange state has expired.  The Responder will
  784.       update the Counter appropriately when not all of its own exchange
  785.       state has expired.
  786.  
  787.    The Initiator also starts a retransmission timer.  If no valid
  788.    Cookie_Response arrives within the time limit, the same
  789.    Cookie_Request is retransmitted for the remaining number of Retrans-
  790.    missions.  The Initiator-Cookie value MUST be the same in each such
  791.    retransmission to the same IP Destination and UDP Port.
  792.  
  793.    When Retransmissions have been exceeded, if a Bad_Cookie message has
  794.    been received during the exchange, the Initiator SHOULD begin the
  795.    Photuris exchange again by sending a new Cookie_Request.
  796.  
  797.  
  798. 3.0.2.  Receive Cookie_Request
  799.  
  800.    On receipt of a Cookie_Request, the Responder determines whether
  801.    there are sufficient resources to begin another Photuris exchange.
  802.  
  803.    -  When too many SPI values are already in use for this particular
  804.       peer, or too many concurrent exchanges are in progress, or some
  805.       other resource limit is reached, a Resource_Limit message is sent.
  806.  
  807.    -  When any previous exchange initiated by this particular peer has
  808.       not exceeded the Exchange TimeOut, and the Responder-Cookie does
  809.       not specify one of these previous exchanges, a Resource_Limit mes-
  810.       sage is sent.
  811.  
  812.    Otherwise, the Responder returns a Cookie_Response.
  813.  
  814.    Note that the Responder creates no additional state at this time.
  815.  
  816.  
  817.  
  818.  
  819.  
  820.  
  821.  
  822.  
  823. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 14]
  824. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  825.  
  826.  
  827. 3.0.3.  Send Cookie_Response
  828.  
  829.    The IP Source for the Initiator is examined.  If any previous
  830.    exchange between the peer IP nodes has not expired, the response
  831.    Counter is set to the most recent exchange Counter plus one (allowing
  832.    for out of order retransmissions).  Otherwise, the response Counter
  833.    is set to the request Counter plus one.
  834.  
  835.    If (through rollover of the Counter) the new Counter value is zero
  836.    (modulo 256), the value is set to one.
  837.  
  838.    If this new Counter value matches some previous exchange initiated by
  839.    this particular peer that has not yet exceeded the Exchange TimeOut,
  840.    the Counter is incremented again, until a unique Counter value is
  841.    reached.
  842.  
  843.    Nota Bene:
  844.       No more than 254 concurrent exchanges between the same two peers
  845.       are supported.
  846.  
  847.    The Responder generates a unique cookie.  The Responder-Cookie value
  848.    in each successive response SHOULD be different.  See "Cookie Genera-
  849.    tion" for details.
  850.  
  851.    The exchange-schemes available between the peers are listed in the
  852.    Offered-Schemes.
  853.  
  854.  
  855. 3.0.4.  Receive Cookie_Response
  856.  
  857.    The Initiator validates the Initiator-Cookie, and the Offered-
  858.    Schemes.
  859.  
  860.    -  Whenever an invalid/expired Initiator-Cookie is detected, the mes-
  861.       sage is silently discarded.
  862.  
  863.    -  Whenever the variable length Offered-Schemes do not match the UDP
  864.       Length, or all Offered-Schemes are obviously defective and/or
  865.       insufficient for the purposes intended, the message is silently
  866.       discarded; the implementation SHOULD log the occurance, and notify
  867.       an operator as appropriate.
  868.  
  869.    -  Once a valid message has been received, later Cookie_Responses
  870.       with matching Initiator-Cookies are also silently discarded, until
  871.       a new Cookie_Request is sent.
  872.  
  873.    When the message is valid, an exchange-scheme is chosen from the list
  874.    of Offered-Schemes.
  875.  
  876.  
  877.  
  878. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 15]
  879. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  880.  
  881.  
  882.    This Scheme-Choice may affect the next Photuris message sent.  By
  883.    default, the next Photuris message is a Value_Request.
  884.  
  885.    Implementation Notes:
  886.  
  887.       Only the Initiator-Cookie is used to identify the exchange.  The
  888.       Counter and Responder-Cookie will both be different from the
  889.       Cookie_Request.
  890.  
  891.       Various proposals for extensions utilize the Scheme-Choice to
  892.       indicate a different message sequence.  Such mechanisms are out-
  893.       side the scope of this document.
  894.  
  895.  
  896. 3.1.  Cookie_Request
  897.  
  898.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  899.    |                                                               |
  900.    ~                       Initiator-Cookie                        ~
  901.    |                                                               |
  902.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  903.    |                                                               |
  904.    ~                       Responder-Cookie                        ~
  905.    |                                                               |
  906.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  907.    |     Type      |    Counter    |
  908.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  909.  
  910.  
  911.    Initiator-Cookie 16 octets.  A randomized value that identifies the
  912.                     exchange.  The value MUST NOT be zero.  See "Cookie
  913.                     Generation" for details.
  914.  
  915.    Responder-Cookie 16 octets.  Identifies a specific previous exchange.
  916.                     Copied from a previous Cookie_Response.
  917.  
  918.                     When zero, no previous exchange is specified.
  919.  
  920.                     When non-zero, and the Counter is zero, contains the
  921.                     Initiator-Cookie of a previous exchange.  The speci-
  922.                     fied party is requested to be the Responder in this
  923.                     exchange, to retain previous party pairings.
  924.  
  925.                     When non-zero, and the Counter is also non-zero,
  926.                     contains the Responder-Cookie of a previous
  927.                     exchange.  The specified party is requested to be
  928.                     the Responder in this exchange, to retain previous
  929.                     party pairings.
  930.  
  931.  
  932.  
  933. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 16]
  934. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  935.  
  936.  
  937.                     Also, can be used for bidirectional User, Transport,
  938.                     and Process oriented keying.  Such mechanisms are
  939.                     outside the scope of this document.
  940.  
  941.    Type             0
  942.  
  943.    Counter          one octet.  Indicates the number of the current
  944.                     exchange.  Copied from a previous Cookie_Response.
  945.  
  946.                     When zero, no previous Responder is specified.
  947.  
  948.  
  949.  
  950. 3.2.  Cookie_Response
  951.  
  952.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  953.    |                                                               |
  954.    ~                       Initiator-Cookie                        ~
  955.    |                                                               |
  956.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  957.    |                                                               |
  958.    ~                       Responder-Cookie                        ~
  959.    |                                                               |
  960.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  961.    |     Type      |    Counter    |  Offered-Schemes ...
  962.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  963.  
  964.  
  965.    Initiator-Cookie 16 octets.  Copied from the Cookie_Request.
  966.  
  967.    Responder-Cookie 16 octets.  A randomized value that identifies the
  968.                     exchange.  The value MUST NOT be zero.  See "Cookie
  969.                     Generation" for details.
  970.  
  971.    Type             1
  972.  
  973.    Counter          one octet.  Indicates the number of the current
  974.                     exchange.  Must be greater than zero.
  975.  
  976.    Offered-Schemes  A list of one or more exchange-schemes supported by
  977.                     the Responder, beginning with most preferred.
  978.  
  979.                     Each scheme is four or more octets (see "Exchange
  980.                     Scheme List").  Only one of each kind of Scheme may
  981.                     be offered.  The end of the list is indicated by the
  982.                     UDP Length.
  983.  
  984.  
  985.  
  986.  
  987.  
  988. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 17]
  989. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  990.  
  991.  
  992. 3.3.  Cookie Generation
  993.  
  994.    The exact technique by which a Photuris party generates a cookie is
  995.    implementation dependent.  The method chosen must satisfy some basic
  996.    requirements:
  997.  
  998.    1. The cookie MUST depend on the specific parties.  This prevents an
  999.       attacker from obtaining a cookie using a real IP address and UDP
  1000.       port, and then using it to swamp the victim with requests from
  1001.       randomly chosen IP addresses or ports.
  1002.  
  1003.    2. It MUST NOT be possible for anyone other than the issuing entity
  1004.       to generate cookies that will be accepted by that entity.  This
  1005.       implies that the issuing entity will use local secret information
  1006.       in the generation and subsequent verification of a cookie.  It
  1007.       must not be possible to deduce this secret information from any
  1008.       particular cookie.
  1009.  
  1010.    3. The cookie generation and verification methods MUST be fast to
  1011.       thwart attacks intended to sabotage CPU resources.
  1012.  
  1013.    A recommended technique is to use a cryptographic hashing function
  1014.    (such as MD5).
  1015.  
  1016.    An incoming cookie can be verified at any time by regenerating it
  1017.    locally from values contained in the incoming datagram and the local
  1018.    secret random value.
  1019.  
  1020.  
  1021. 3.3.1.  Initiator Cookie
  1022.  
  1023.    The Initiator secret value that affects its cookie SHOULD change for
  1024.    each new Photuris exchange, and is thereafter internally cached on a
  1025.    per Responder basis.  This provides improved synchronization and pro-
  1026.    tection against replay attacks.
  1027.  
  1028.    An alternative is to cache the cookie instead of the secret value.
  1029.    Incoming cookies can be compared directly without the computational
  1030.    cost of regeneration.
  1031.  
  1032.    It is recommended that the cookie be calculated over the secret
  1033.    value, the IP Source and Destination addresses, and the UDP Source
  1034.    and Destination ports.
  1035.  
  1036.  
  1037.  
  1038.  
  1039.  
  1040.  
  1041.  
  1042.  
  1043. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 18]
  1044. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1045.  
  1046.  
  1047. 3.3.2.  Responder Cookie
  1048.  
  1049.    The Responder secret value that affects its cookies MAY remain the
  1050.    same for many different Initiators.  However, this secret SHOULD be
  1051.    changed periodically to limit the time for use of its cookies (typi-
  1052.    cally each 60 seconds), and MUST be changed whenever any precalcu-
  1053.    lated Responder Exchange-Value is changed.
  1054.  
  1055.    The Responder-Cookie SHOULD include the Initiator-Cookie.  The
  1056.    Responder-Cookie MUST include the Counter (that it returned in the
  1057.    Cookie_Response).  This provides improved synchronization and protec-
  1058.    tion against replay attacks.
  1059.  
  1060.    It is recommended that the cookie be calculated over the secret
  1061.    value, the IP Source and Destination addresses, its own UDP Destina-
  1062.    tion port, the Counter, and the Initiator-Cookie.
  1063.  
  1064.    The cookie is not cached per Initiator to avoid saving state during
  1065.    the initial Cookie Exchange.  On receipt of a Value_Request, the
  1066.    Responder regenerates its cookie for validation.
  1067.  
  1068.    Once the Value_Response is sent, both Initiator and Responder cookies
  1069.    are cached to identify the exchange.
  1070.  
  1071.  
  1072. 4.  Value Exchange
  1073.  
  1074.    Initiator                            Responder
  1075.    =========                            =========
  1076.    Value_Request                  ->
  1077.       pick scheme
  1078.       offer value
  1079.       offer attributes
  1080.                                    <-   Value_Response
  1081.                                            offer value
  1082.                                            offer attributes
  1083.  
  1084.              [generate shared-secret from exchanged values]
  1085.  
  1086.  
  1087.  
  1088. 4.0.1.  Send Value_Request
  1089.  
  1090.    The Initiator generates an appropriate Exchange-Value for the Scheme-
  1091.    Choice.  This Exchange-Value may be precalculated and used for multi-
  1092.    ple Responders.
  1093.  
  1094.    The IP Destination for the Responder is examined, and the attributes
  1095.  
  1096.  
  1097.  
  1098. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 19]
  1099. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1100.  
  1101.  
  1102.    available between the parties are listed in the Offered-Attributes.
  1103.  
  1104.    The Initiator also starts a retransmission timer.  If no valid
  1105.    Value_Response arrives within the time limit, the same Value_Request
  1106.    is retransmitted for the remaining number of Retransmissions.
  1107.  
  1108.    When Retransmissions have been exceeded, if a Bad_Cookie message has
  1109.    been received during the exchange, the Initiator SHOULD begin the
  1110.    Photuris exchange again by sending a new Cookie_Request.
  1111.  
  1112.  
  1113. 4.0.2.  Receive Value_Request
  1114.  
  1115.    The Responder validates the Responder-Cookie, the Counter, the
  1116.    Scheme-Choice, the Exchange-Value, and the Offered-Attributes.
  1117.  
  1118.    -  Whenever an invalid/expired Responder-Cookie is detected, a
  1119.       Bad_Cookie message is sent.
  1120.  
  1121.    -  Whenever an invalid Scheme-Choice is detected, or the Exchange-
  1122.       Value is obviously defective, or the variable length Offered-
  1123.       Attributes do not match the UDP Length, the message is silently
  1124.       discarded; the implementation SHOULD log the occurance, and notify
  1125.       an operator as appropriate.
  1126.  
  1127.    When the message is valid, the Responder sets its Exchange timer to
  1128.    the Exchange TimeOut, and returns a Value_Response.
  1129.  
  1130.    The Responder keeps a copy of the incoming Value_Request cookie pair,
  1131.    and its Value_Response.  If a duplicate Value_Request is received, it
  1132.    merely resends its previous Value_Response, and takes no further
  1133.    action.
  1134.  
  1135.  
  1136. 4.0.3.  Send Value_Response
  1137.  
  1138.    The Responder generates an appropriate Exchange-Value for the Scheme-
  1139.    Choice.  This Exchange-Value may be precalculated and used for multi-
  1140.    ple Initiators.
  1141.  
  1142.    The IP Source for the Initiator is examined, and the attributes
  1143.    available between the parties are listed in the Offered-Attributes.
  1144.  
  1145.  
  1146.  
  1147.  
  1148.  
  1149.  
  1150.  
  1151.  
  1152.  
  1153. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 20]
  1154. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1155.  
  1156.  
  1157.    Implementation Notes:
  1158.  
  1159.       At this time, the Responder begins calculation of the shared-
  1160.       secret.  Calculation of the shared-secret is executed in parallel
  1161.       to minimize delay.
  1162.  
  1163.       This may take a substantial amount of time.  The implementor
  1164.       should ensure that retransmission is not blocked by this calcula-
  1165.       tion.  This is not usually a problem, as retransmission timeouts
  1166.       typically exceed calculation time.
  1167.  
  1168.  
  1169. 4.0.4.  Receive Value_Response
  1170.  
  1171.    The Initiator validates the pair of Cookies, the Exchange-Value, and
  1172.    the Offered-Attributes.
  1173.  
  1174.    -  Whenever an invalid/expired cookie is detected, the message is
  1175.       silently discarded.
  1176.  
  1177.    -  Whenever the Exchange-Value is obviously defective, or the vari-
  1178.       able length Offered-Attributes do not match the UDP Length, the
  1179.       message is silently discarded; the implementation SHOULD log the
  1180.       occurance, and notify an operator as appropriate.
  1181.  
  1182.    -  Once a valid message has been received, later Value_Responses with
  1183.       both matching cookies are also silently discarded, until a new
  1184.       Cookie_Request is sent.
  1185.  
  1186.    When the message is valid, the Initiator begins its parallel computa-
  1187.    tion of the shared-secret.
  1188.  
  1189.    When the Initiator completes computation, it sends an Iden-
  1190.    tity_Request to the Responder.
  1191.  
  1192.  
  1193.  
  1194.  
  1195.  
  1196.  
  1197.  
  1198.  
  1199.  
  1200.  
  1201.  
  1202.  
  1203.  
  1204.  
  1205.  
  1206.  
  1207.  
  1208. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 21]
  1209. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1210.  
  1211.  
  1212. 4.1.  Value_Request
  1213.  
  1214.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1215.    |                                                               |
  1216.    ~                       Initiator-Cookie                        ~
  1217.    |                                                               |
  1218.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1219.    |                                                               |
  1220.    ~                       Responder-Cookie                        ~
  1221.    |                                                               |
  1222.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1223.    |     Type      |    Counter    |         Scheme-Choice         |
  1224.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1225.    |                                                               |
  1226.    ~                   Initiator-Exchange-Value                    ~
  1227.    |                                                               |
  1228.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1229.    |  Initiator-Offered-Attributes ...
  1230.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-
  1231.  
  1232.  
  1233.    Initiator-Cookie 16 octets.  Copied from the Cookie_Response.
  1234.  
  1235.    Responder-Cookie 16 octets.  Copied from the Cookie_Response.
  1236.  
  1237.    Type             2
  1238.  
  1239.    Counter          one octet.  Copied from the Cookie_Response.
  1240.  
  1241.    Scheme-Choice    two octets.  A value selected by the Initiator from
  1242.                     the list of Offered-Schemes in the Cookie_Response.
  1243.  
  1244.                     Only the Scheme is specified; the Size will match
  1245.                     the Initiator-Exchange-Value, and the Value(s) are
  1246.                     implicit.
  1247.  
  1248.    Initiator-Exchange-Value
  1249.                     variable precision number.  Provided by the Initia-
  1250.                     tor for calculating a shared-secret between the par-
  1251.                     ties.  The Value format is indicated by the Scheme-
  1252.                     Choice.
  1253.  
  1254.                     The field may be any integral number of octets in
  1255.                     length, as indicated by its Size field.  It does not
  1256.                     require any particular alignment.  The 32-bit align-
  1257.                     ment shown is for convenience in the illustration.
  1258.  
  1259.  
  1260.  
  1261.  
  1262.  
  1263. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 22]
  1264. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1265.  
  1266.  
  1267.    Initiator-Offered-Attributes
  1268.                     A list of Security Parameter attributes supported by
  1269.                     the Initiator.
  1270.  
  1271.                     The contents and usage of this list are further
  1272.                     described in "Offered Attributes List".  The end of
  1273.                     the list is indicated by the UDP Length.
  1274.  
  1275.  
  1276.  
  1277. 4.2.  Value_Response
  1278.  
  1279.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1280.    |                                                               |
  1281.    ~                       Initiator-Cookie                        ~
  1282.    |                                                               |
  1283.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1284.    |                                                               |
  1285.    ~                       Responder-Cookie                        ~
  1286.    |                                                               |
  1287.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1288.    |     Type      |                    Reserved                   |
  1289.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1290.    |                                                               |
  1291.    ~                   Responder-Exchange-Value                    ~
  1292.    |                                                               |
  1293.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1294.    |  Responder-Offered-Attributes ...
  1295.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-
  1296.  
  1297.  
  1298.    Initiator-Cookie 16 octets.  Copied from the Value_Request.
  1299.  
  1300.    Responder-Cookie 16 octets.  Copied from the Value_Request.
  1301.  
  1302.    Type             3
  1303.  
  1304.    Reserved         Three octets.  For future use; MUST be set to zero
  1305.                     when transmitted, and MUST be ignored when received.
  1306.  
  1307.    Responder-Exchange-Value
  1308.                     variable precision number.  Provided by the Respon-
  1309.                     der for calculating a shared-secret between the par-
  1310.                     ties.  The Value format is indicated by the current
  1311.                     Scheme-Choice as indicated by the Value_Request.
  1312.  
  1313.                     The field may be any integral number of octets in
  1314.                     length, as indicated by its Size field.  It does not
  1315.  
  1316.  
  1317.  
  1318. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 23]
  1319. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1320.  
  1321.  
  1322.                     require any particular alignment.  The 32-bit align-
  1323.                     ment shown is for convenience in the illustration.
  1324.  
  1325.    Responder-Offered-Attributes
  1326.                     A list of Security Parameter attributes supported by
  1327.                     the Responder.
  1328.  
  1329.                     The contents and usage of this list are further
  1330.                     described in "Offered Attributes List".  The end of
  1331.                     the list is indicated by the UDP Length.
  1332.  
  1333.  
  1334.  
  1335. 4.3.  Offered Attribute List
  1336.  
  1337.    This list includes those attributes supported by the party that are
  1338.    available to the other party.  The attribute formats are specified in
  1339.    the "Attribute List", where mandatory attributes are also specified.
  1340.  
  1341.    The list is composed of two or three sections: Identification-
  1342.    Attributes, Authentication-Attributes, and (optional) Encapsulation-
  1343.    Attributes.  Within each section, the attributes are listed from most
  1344.    to least preferable.
  1345.  
  1346.    The first section of the list includes methods of identification.  An
  1347.    Identity-Choice is selected from this list.
  1348.  
  1349.    The second section of the list begins with "AH-Attributes" (#1).  It
  1350.    includes methods of authentication, and other operational types.
  1351.  
  1352.    The third section of the list begins with "ESP-Attributes" (#2).  It
  1353.    includes methods of authentication, compression, encryption, and
  1354.    other operational types.  When no Encapsulation-Attributes are
  1355.    offered, the "ESP-Attributes" attribute itself is omitted from the
  1356.    list.
  1357.  
  1358.    Attribute-Choices are selected from the latter two sections of the
  1359.    list.
  1360.  
  1361.    Support is required for the "MD5-KDpKp Symmetric Verification" (#3)
  1362.    and "MD5-KpDpKp Integrity" (#5) Attributes, and they SHOULD be pre-
  1363.    sent in every Offered-Attributes list.
  1364.  
  1365.  
  1366.  
  1367.  
  1368.  
  1369.  
  1370.  
  1371.  
  1372.  
  1373. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 24]
  1374. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1375.  
  1376.  
  1377.    Implementation Notes:
  1378.  
  1379.       Since the offer is made by the prospective SPI User (sender),
  1380.       order of preference likely reflects the capabilities and engineer-
  1381.       ing tradeoffs of a particular implementation.
  1382.  
  1383.       However, the critical processing bottlenecks are frequently in the
  1384.       receiver.  The SPI Owner (receiver) may express its needs by
  1385.       choosing a less preferable attribute.
  1386.  
  1387.       The order may also be affected by operational policy and requested
  1388.       services for an application.  Such considerations are outside the
  1389.       scope of this document.
  1390.  
  1391.  
  1392. 5.  Identification Exchange
  1393.  
  1394.    Initiator                            Responder
  1395.    =========                            =========
  1396.    Identity_Request               ->
  1397.       make SPI
  1398.       pick SPI attribute(s)
  1399.       identify self
  1400.       authenticate
  1401.       (make protection key)
  1402.       (encrypt message)
  1403.                                    <-   Identity_Response
  1404.                                            make SPI
  1405.                                            pick SPI attribute(s)
  1406.                                            identify self
  1407.                                            authenticate
  1408.                                            (make protection key)
  1409.                                            (encrypt message)
  1410.  
  1411.                [make SPI session-keys in each direction]
  1412.  
  1413.    The exchange of messages is ordered, although the formats and mean-
  1414.    ings of the messages are identical in each direction.  The messages
  1415.    are easily distinguished by the parties themselves, by examining the
  1416.    Type and Identification fields.
  1417.  
  1418.    Implementation Notes:
  1419.  
  1420.       The amount of time for the calculation may be dependent on the
  1421.       value of particular bits in secret values used in generating the
  1422.       shared-secret or identity verification.  To prevent analysis of
  1423.       these secret bits by recording the time for calculation, sending
  1424.       of the Identity_Messages SHOULD be delayed until the time expected
  1425.  
  1426.  
  1427.  
  1428. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 25]
  1429. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1430.  
  1431.  
  1432.       for the longest calculation.  This will be different for different
  1433.       processor speeds, different algorithms, and different length vari-
  1434.       ables.  Therefore, the method for estimating time is implementa-
  1435.       tion dependent.
  1436.  
  1437.       Any authenticated and/or encrypted user datagrams received before
  1438.       the completion of identity verification can be placed on a queue
  1439.       pending completion of this step.  If verification succeeds, the
  1440.       queue is processed as though the datagrams had arrived subsequent
  1441.       to the verification.  If verification fails, the queue is dis-
  1442.       carded.
  1443.  
  1444.  
  1445. 5.0.1.  Send Identity_Request
  1446.  
  1447.    The Initiator chooses an appropriate Identification, an SPI and SPI
  1448.    LifeTime, a set of Attributes for the SPI, calculates the Verifica-
  1449.    tion, and optionally encrypts the message for party privacy protec-
  1450.    tion (when a Privacy-Method is indicated by the Scheme-Choice).
  1451.  
  1452.    The Initiator also starts a retransmission timer.  If no valid Iden-
  1453.    tity_Response arrives within the time limit, its previous Iden-
  1454.    tity_Request is retransmitted for the remaining number of Retransmis-
  1455.    sions.
  1456.  
  1457.    When Retransmissions have been exceeded, if a Bad_Cookie message has
  1458.    been received during the exchange, the Initiator SHOULD begin the
  1459.    Photuris exchange again by sending a new Cookie_Request.
  1460.  
  1461.  
  1462. 5.0.2.  Receive Identity_Request
  1463.  
  1464.    The Responder validates the pair of Cookies, the Identification, the
  1465.    Verification, and the Attribute-Choices.
  1466.  
  1467.    -  Whenever an invalid/expired cookie is detected, a Bad_Cookie mes-
  1468.       sage is sent.
  1469.  
  1470.    -  Whenever an invalid Identification is detected, or the message
  1471.       verification fails, a Verification_Failure message is sent.
  1472.  
  1473.    -  Whenever the variable length Attribute-Choices do not match the
  1474.       UDP Length, or the attributes are not a subset of those in the
  1475.       Offered-Attributes, the message is silently discarded.
  1476.  
  1477.    -  Whenever such a problem is detected, the Security Association is
  1478.       not established; the implementation SHOULD log the occurance, and
  1479.       notify an operator as appropriate.
  1480.  
  1481.  
  1482.  
  1483. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 26]
  1484. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1485.  
  1486.  
  1487.    When the message is valid, the Responder sets its Exchange timer to
  1488.    the Exchange LifeTime (if this has not already been done for a previ-
  1489.    ous exchange).  When its parallel computation of the shared-secret is
  1490.    complete, the Responder returns an Identity_Response.
  1491.  
  1492.    The Responder keeps a copy of the incoming Identity_Request values,
  1493.    and its Identity_Response.  If a duplicate Identity_Request is
  1494.    received, it merely resends its previous Identity_Response, and takes
  1495.    no further action.
  1496.  
  1497.  
  1498. 5.0.3.  Send Identity_Response
  1499.  
  1500.    The Responder chooses an appropriate Identification, an SPI and SPI
  1501.    LifeTime, a set of Attributes for the SPI, calculates the Verifica-
  1502.    tion, and optionally encrypts the message for party privacy protec-
  1503.    tion (when a Privacy-Method is indicated by the Scheme-Choice).
  1504.  
  1505.    The Responder calculates the SPI session-keys in both directions.
  1506.  
  1507.    The Responder sets its Update timer to half the value of its SPI
  1508.    LifeTime.  If no new Photuris exchange occurs within the time limit,
  1509.    and the Exchange timer has not expired, an SPI_Update is sent to cre-
  1510.    ate another SPI.
  1511.  
  1512.    At this time, the Responder begins the authentication and/or encryp-
  1513.    tion of user datagrams.
  1514.  
  1515.  
  1516. 5.0.4.  Receive Identity_Response
  1517.  
  1518.    The Initiator validates the pair of Cookies, the Identification, the
  1519.    Verification, and the Attribute-Choices.
  1520.  
  1521.    -  Whenever an invalid/expired cookie is detected, the message is
  1522.       silently discarded.
  1523.  
  1524.    -  Whenever an invalid Identification is detected, or the message
  1525.       verification fails, a Verification_Failure message is sent.
  1526.  
  1527.    -  Whenever the variable length Attribute-Choices do not match the
  1528.       UDP Length, or the attributes are not a subset of those in the
  1529.       Offered-Attributes, the message is silently discarded.
  1530.  
  1531.    -  Whenever such a problem is detected, the Security Association is
  1532.       not established; the implementation SHOULD log the occurance, and
  1533.       notify an operator as appropriate.
  1534.  
  1535.  
  1536.  
  1537.  
  1538. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 27]
  1539. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1540.  
  1541.  
  1542.    -  Once a valid message has been received, later Identity_Responses
  1543.       with both matching cookies are also silently discarded, until a
  1544.       new Cookie_Request is sent.
  1545.  
  1546.    When the message is valid, the Initiator sets its Exchange timer to
  1547.    the Exchange LifeTime (if this has not already been done for a previ-
  1548.    ous exchange).
  1549.  
  1550.    The Initiator calculates the SPI session-keys in both directions.
  1551.  
  1552.    The Initiator sets its Update timer to half the value of its SPI
  1553.    LifeTime.  If no new Photuris exchange occurs within the time limit,
  1554.    and the Exchange timer has not expired, an SPI_Update is sent to cre-
  1555.    ate another SPI.
  1556.  
  1557.    At this time, the Initiator begins the authentication and/or encryp-
  1558.    tion of user datagrams.
  1559.  
  1560.  
  1561.  
  1562.  
  1563.  
  1564.  
  1565.  
  1566.  
  1567.  
  1568.  
  1569.  
  1570.  
  1571.  
  1572.  
  1573.  
  1574.  
  1575.  
  1576.  
  1577.  
  1578.  
  1579.  
  1580.  
  1581.  
  1582.  
  1583.  
  1584.  
  1585.  
  1586.  
  1587.  
  1588.  
  1589.  
  1590.  
  1591.  
  1592.  
  1593. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 28]
  1594. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1595.  
  1596.  
  1597. 5.1.  Identity_Messages
  1598.  
  1599.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1600.    |                                                               |
  1601.    ~                       Initiator-Cookie                        ~
  1602.    |                                                               |
  1603.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1604.    |                                                               |
  1605.    ~                       Responder-Cookie                        ~
  1606.    |                                                               |
  1607.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1608.    |     Type      |                    LifeTime                   |
  1609.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1610.    |                   Security-Parameter-Index                    |
  1611.    +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+
  1612.    |        Identity-Choice        |                               |
  1613.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                               +
  1614.    |                                                               |
  1615.    ~                        Identification                         ~
  1616.    |                                                               |
  1617.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1618.    |                                                               |
  1619.    ~                         Verification                          ~
  1620.    |                                                               |
  1621.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1622.    |  Attribute-Choices ...
  1623.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1624.                              ... Padding           |   PadLength   |
  1625.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  1626.  
  1627.  
  1628.    Initiator-Cookie 16 octets.  Copied from the Value_Request.
  1629.  
  1630.    Responder-Cookie 16 octets.  Copied from the Value_Request.
  1631.  
  1632.    Type             4 (Request) or 7 (Response)
  1633.  
  1634.    LifeTime         three octets.  The number of seconds remaining
  1635.                     before the indicated SPI expires.  Must be greater
  1636.                     than zero.
  1637.  
  1638.    Security-Parameter-Index
  1639.                     four octets.  The SPI to be used for incoming commu-
  1640.                     nications.
  1641.  
  1642.                     When zero, indicates that no SPI is created in this
  1643.                     direction.
  1644.  
  1645.  
  1646.  
  1647.  
  1648. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 29]
  1649. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1650.  
  1651.  
  1652.    Identity-Choice  An identity attribute is selected from the list of
  1653.                     Offered-Attributes sent by the peer, and is used to
  1654.                     calculate the Verification.
  1655.  
  1656.                     The field may be any integral number of octets in
  1657.                     length, as indicated by its Length field.  It does
  1658.                     not require any particular alignment.  The 16-bit
  1659.                     alignment shown is for convenience in the illustra-
  1660.                     tion.
  1661.  
  1662.    Identification   variable precision number, or alternative format
  1663.                     indicated by the Identity-Choice.  See the
  1664.                     "Attribute List" for details.
  1665.  
  1666.                     The field may be any integral number of octets in
  1667.                     length.  It does not require any particular align-
  1668.                     ment.  The 32-bit alignment shown is for convenience
  1669.                     in the illustration.
  1670.  
  1671.    Verification     variable precision number, or alternative format
  1672.                     indicated by the Identity-Choice.  The calculation
  1673.                     of the value is described in "Identity Verifica-
  1674.                     tion".
  1675.  
  1676.                     The field may be any integral number of octets in
  1677.                     length.  It does not require any particular align-
  1678.                     ment.  The 32-bit alignment shown is for convenience
  1679.                     in the illustration.
  1680.  
  1681.    Attribute-Choices
  1682.                     Zero or more octets.  A list of attributes for this
  1683.                     (non-zero) SPI, selected from the list of Offered-
  1684.                     Attributes supported by the peer.
  1685.  
  1686.                     The contents and usage of this list are further
  1687.                     described in "Attribute Choices List".  The end of
  1688.                     the list is indicated by the UDP Length after remov-
  1689.                     ing the PadLength and Padding fields (UDP Length -
  1690.                     PadLength - 1).
  1691.  
  1692.    Padding          Zero or more octets.  Prior to (optional) encryp-
  1693.                     tion, it is filled to align the PadLength field at a
  1694.                     boundary appropriate to the Privacy-Method indicated
  1695.                     by the current Scheme-Choice.  The padding values
  1696.                     begin with the value 0, and count up to the number
  1697.                     of padding octets (zero relative).  For example, if
  1698.                     the PadLength is 5, the padding values are 0, 1, 2,
  1699.                     3, 4.
  1700.  
  1701.  
  1702.  
  1703. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 30]
  1704. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1705.  
  1706.  
  1707.                     After (optional) decryption, if the padding octets
  1708.                     are not the correct values for the PadLength, then
  1709.                     verification fails.
  1710.  
  1711.    PadLength        one octet.  The size of the Padding field in octets
  1712.                     (not including the PadLength field).  The value typ-
  1713.                     ically ranges from 0 to 7, but may be up to 255 to
  1714.                     permit hiding of the actual data length.
  1715.  
  1716.                     This field is always present, even when no Padding
  1717.                     is required.
  1718.  
  1719.    The portion of the message after the SPI MAY be encrypted for party
  1720.    privacy protection.  Such mechanisms are outside the scope of this
  1721.    document.
  1722.  
  1723.    The fields following the SPI are opaque.  That is, the values are set
  1724.    prior to (optional) encryption, and examined only after (optional)
  1725.    decryption.
  1726.  
  1727.  
  1728. 5.2.  Attribute Choices List
  1729.  
  1730.    This list specifies the attributes of a Security Association.  The
  1731.    attribute formats are specified in the "Attribute List".
  1732.  
  1733.    The list is composed of one or two sections: Authentication-
  1734.    Attributes, and/or Encapsulation-Attributes.
  1735.  
  1736.    When sending from the SPI User to the SPI Owner, the attributes are
  1737.    processed in the order listed.  For example,
  1738.  
  1739.       "ESP-Attributes",
  1740.       "DES-CBC",
  1741.       "AH-Attributes",
  1742.       "MD5-KpDpKp Integrity",
  1743.  
  1744.    would result in ESP with encryption (inside), and then AH authentica-
  1745.    tion (outside) of the ESP payload.
  1746.  
  1747.    The SPI Owner will naturally process the datagram in the reverse
  1748.    order.
  1749.  
  1750.    This ordering also affects the order of key generation.  Both SPI
  1751.    Owner and SPI User generate the keys in the order listed.
  1752.  
  1753.  
  1754.  
  1755.  
  1756.  
  1757.  
  1758. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 31]
  1759. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1760.  
  1761.  
  1762.    Implementation Notes:
  1763.  
  1764.       When choices are made from the list of Offered-Attributes, it is
  1765.       not required that any Security Association include every kind of
  1766.       offered attribute in any single SPI, or that a separate SPI be
  1767.       created for every offered attribute.
  1768.  
  1769.       Some kinds of attributes may be included more than once in a sin-
  1770.       gle SPI.  The set of allowable combinations of attributes are
  1771.       dependent on implementation and operational policy.  Such consid-
  1772.       erations are outside the scope of this document.
  1773.  
  1774.  
  1775. 5.3.  Shared-Secret
  1776.  
  1777.    The shared-secret is used in a number of calculations.  Regardless of
  1778.    the internal representation of the shared-secret, when used in calcu-
  1779.    lations it is in the same form as the Value part of a Variable Preci-
  1780.    sion Number:
  1781.  
  1782.     - most significant octet first.
  1783.     - bits used are right justified within octet boundaries.
  1784.     - any unused bits are in the most significant octet.
  1785.     - unused bits are zero filled.
  1786.  
  1787.    The shared-secret does not include a Size field.
  1788.  
  1789.  
  1790. 5.4.  Identity Verification
  1791.  
  1792.    These messages are authenticated using the Identity-Choice.  The Ver-
  1793.    ification value is calculated prior to (optional) encryption, and
  1794.    verified after (optional) decryption.
  1795.  
  1796.    The Identity-Choice authentication function is supplied with two
  1797.    input values:
  1798.  
  1799.     - the computed shared-secret.
  1800.     - the data to be verified (as a concatenated sequence of octets).
  1801.  
  1802.    The resulting output value is stored in the Verification field.
  1803.  
  1804.    The Identity-Choice authentication function is calculated over the
  1805.    following concatenated data values:
  1806.  
  1807.  
  1808.  
  1809.  
  1810.  
  1811.  
  1812.  
  1813. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 32]
  1814. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1815.  
  1816.  
  1817.     + the Initiator Cookie,
  1818.     + the Responder Cookie,
  1819.     + the Responder Offered-Schemes,
  1820.     + the SPI Owner Exchange-Value,
  1821.     + the SPI Owner Offered-Attributes,
  1822.     + the SPI Owner Identification,
  1823.     + the SPI Owner secret-key,
  1824.     + the SPI User Exchange-Value,
  1825.     + the SPI User Offered-Attributes,
  1826.     + the SPI User Identification (response only),
  1827.     + the SPI User secret-key (response only),
  1828.     + the message Type, LifeTime and SPI fields,
  1829.     + the Attribute-Choices following the Verification field,
  1830.     + the Padding (if any),
  1831.     + the PadLength.
  1832.  
  1833.    Note that the order of the Exchange-Value and Offered-Attribute
  1834.    fields is different in each direction.  The Identification and SPI
  1835.    fields are also likely to be different in each direction.  Note also
  1836.    that the SPI User Identification and secret-key will be omitted in
  1837.    the Identity_Request.
  1838.  
  1839.    If the verification fails, the users are notified, and a Verifica-
  1840.    tion_Failure message is sent, without adding any Security Associa-
  1841.    tions.  On success, normal operation begins with the authentication
  1842.    and/or encryption of user datagrams.
  1843.  
  1844.    Implementation Notes:
  1845.  
  1846.       This is distinct from any authentication method specified for
  1847.       Security Associations.
  1848.  
  1849.       The exact details of the Identification and secret-keys that are
  1850.       included in the Verification calculation are dependent on the
  1851.       Identity-Choice, as described in the "Attribute List".
  1852.  
  1853.       Each party may wish to keep their own trusted databases, such as
  1854.       the Pretty Good Privacy (PGP) web of trust, and accept only those
  1855.       identities found there.  Failure to find the Identification in
  1856.       either an internal or external database results in the same Veri-
  1857.       fication_Failure message as failure of the verification computa-
  1858.       tion.
  1859.  
  1860.       The Exchange-Value data includes both the Size and Value fields.
  1861.       The Offered-Attributes and Attribute-Choices data includes the
  1862.       Type, Length and Value fields.
  1863.  
  1864.  
  1865.  
  1866.  
  1867.  
  1868. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 33]
  1869. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1870.  
  1871.  
  1872. 5.5.  Session-Key Computation
  1873.  
  1874.    Each Security Association SPI has one or more session-keys.  These
  1875.    keys are generated based on the attributes of the Security Associa-
  1876.    tion.  See the "Attribute List" for details.
  1877.  
  1878.    The Attribute-Choice specified key generation function is used to
  1879.    create the SPI session-key for that particular attribute.  This func-
  1880.    tion is calculated over the following concatenated values:
  1881.  
  1882.     + the Initiator Cookie,
  1883.     + the Responder Cookie,
  1884.     + the SPI Owner secret-key,
  1885.     + the SPI User secret-key,
  1886.     + the message Verification field,
  1887.     + the computed shared-secret.
  1888.  
  1889.    When a larger number of keying-bits are needed than are available
  1890.    from the specified function, these keying-bits are generated by
  1891.    duplicating the trailing shared-secret, and recalculating the func-
  1892.    tion.  That is, the first iteration will have one trailing copy of
  1893.    the shared-secret, the second iteration will have two trailing copies
  1894.    of the shared-secret, and so forth.
  1895.  
  1896.    Implementation Notes:
  1897.  
  1898.       The exact details of the Verification field and secret-keys that
  1899.       are included in the session-key calculation are dependent on the
  1900.       Identity-Choices, as described in the "Attribute List".
  1901.  
  1902.       To avoid keeping the secret-keys in memory after the initial veri-
  1903.       fication, it is often possible to precompute the function over the
  1904.       initial octets of the concatenated data values for each direction,
  1905.       and append the trailing copies of the shared-secret.
  1906.  
  1907.       When both authentication and encryption attributes are used for
  1908.       the same SPI, there may be multiple session-keys associated with
  1909.       the same SPI.  These session-keys are generated in the order of
  1910.       the Attribute-Choices list.
  1911.  
  1912.  
  1913.  
  1914.  
  1915.  
  1916.  
  1917.  
  1918.  
  1919.  
  1920.  
  1921.  
  1922.  
  1923. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 34]
  1924. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1925.  
  1926.  
  1927. 6.  SPI Messages
  1928.  
  1929.    SPI User                             SPI Owner
  1930.    ========                             =========
  1931.    SPI_Needed                     ->
  1932.       list SPI attribute(s)
  1933.       make integrity key
  1934.       authenticate
  1935.       (encrypt message)
  1936.                                    <-   SPI_Update
  1937.                                            make SPI
  1938.                                            pick SPI attribute(s)
  1939.                                            make SPI session-key(s)
  1940.                                            make integrity key
  1941.                                            authenticate
  1942.                                            (encrypt message)
  1943.  
  1944.    The exchange of messages is not related to the Initiator and Respon-
  1945.    der.  Instead, either party may send one of these messages at any
  1946.    time.  The messages are easily distinguished by the parties.
  1947.  
  1948.  
  1949. 6.0.1.  Send SPI_Needed
  1950.  
  1951.    At any time after completion of the Identification Exchange, either
  1952.    party can send an SPI_Needed.  This message is sent when a prospec-
  1953.    tive SPI User needs particular attributes for a datagram (such as
  1954.    privacy protection), and no current SPI has those attributes.
  1955.  
  1956.    The prospective SPI User selects from the intersection of attributes
  1957.    that both parties have previously offered, calculates the Verifica-
  1958.    tion, and optionally encrypts the message for party privacy protec-
  1959.    tion (when a Privacy-Method is indicated by the Scheme-Choice).
  1960.  
  1961.  
  1962. 6.0.2.  Receive SPI_Needed
  1963.  
  1964.    The potential SPI Owner validates the pair of Cookies, the Verifica-
  1965.    tion, and the Attributes-Needed.
  1966.  
  1967.    -  Whenever an invalid/expired cookie is detected, a Bad_Cookie mes-
  1968.       sage is sent.
  1969.  
  1970.    -  Whenever the message verification fails, a Verification_Failure
  1971.       message is sent.
  1972.  
  1973.    -  Whenever the variable length Attributes-Needed do not match the
  1974.       UDP Length, or the attributes are not a subset of those in the
  1975.  
  1976.  
  1977.  
  1978. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 35]
  1979. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  1980.  
  1981.  
  1982.       Offered-Attributes, the message is silently discarded.
  1983.  
  1984.    -  Whenever such a problem is detected, the Security Association is
  1985.       not established; the implementation SHOULD log the occurance, and
  1986.       notify an operator as appropriate.
  1987.  
  1988.    When the message is valid, the party SHOULD send an SPI_Update that
  1989.    includes the necessary attributes.
  1990.  
  1991.  
  1992. 6.0.3.  Send SPI_Update
  1993.  
  1994.    At any time after completion of the Identification Exchange, either
  1995.    party can send an SPI_Update.  This message has effect in only one
  1996.    direction, from the SPI Owner to the SPI User.
  1997.  
  1998.    The SPI Owner chooses an SPI and SPI LifeTime, a set of Attributes
  1999.    for the SPI, calculates the Verification, and optionally encrypts the
  2000.    message for party privacy protection (when a Privacy-Method is indi-
  2001.    cated by the Scheme-Choice).
  2002.  
  2003.  
  2004. 6.0.4.  Receive SPI_Update
  2005.  
  2006.    The prospective SPI User validates the pair of Cookies, the Verifica-
  2007.    tion, and the Attributes-Needed.
  2008.  
  2009.    -  Whenever an invalid/expired cookie is detected, a Bad_Cookie mes-
  2010.       sage is sent.
  2011.  
  2012.    -  Whenever the message verification fails, a Verification_Failure
  2013.       message is sent.
  2014.  
  2015.    -  Whenever the variable length Attribute-Choices do not match the
  2016.       UDP Length, or the attributes are not a subset of those in the
  2017.       Offered-Attributes, the message is silently discarded.
  2018.  
  2019.    -  Whenever such a problem is detected, the Security Association is
  2020.       not established; the implementation SHOULD log the occurance, and
  2021.       notify an operator as appropriate.
  2022.  
  2023.    When the message is valid, further actions are dependent on the value
  2024.    of the SPI LifeTime field, as described later.
  2025.  
  2026.  
  2027.  
  2028.  
  2029.  
  2030.  
  2031.  
  2032.  
  2033. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 36]
  2034. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2035.  
  2036.  
  2037. 6.1.  SPI_Needed
  2038.  
  2039.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2040.    |                                                               |
  2041.    ~                       Initiator-Cookie                        ~
  2042.    |                                                               |
  2043.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2044.    |                                                               |
  2045.    ~                       Responder-Cookie                        ~
  2046.    |                                                               |
  2047.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2048.    |     Type      |                    Reserved                   |
  2049.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2050.    |                           Reserved                            |
  2051.    +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+
  2052.    |                                                               |
  2053.    ~                         Verification                          ~
  2054.    |                                                               |
  2055.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2056.    |  Attributes-Needed ...
  2057.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2058.                              ... Padding           |   PadLength   |
  2059.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2060.  
  2061.  
  2062.    Initiator-Cookie 16 octets.  Copied from the Value_Request.
  2063.  
  2064.    Responder-Cookie 16 octets.  Copied from the Value_Request.
  2065.  
  2066.    Type             8
  2067.  
  2068.    Reserved         seven octets.  For future use; MUST be set to zero
  2069.                     when transmitted, and MUST be ignored when received.
  2070.  
  2071.    Verification     variable precision number, or other format indicated
  2072.                     by the Scheme-Choice.  The calculation of the value
  2073.                     is described in "Validity Verification".
  2074.  
  2075.                     The field may be any integral number of octets in
  2076.                     length.  It does not require any particular align-
  2077.                     ment.  The 32-bit alignment shown is for convenience
  2078.                     in the illustration.
  2079.  
  2080.    Attributes-Needed
  2081.                     Four or more octets.  A list of two or more
  2082.                     attributes, selected from the list of Offered-
  2083.                     Attributes supported by the peer.
  2084.  
  2085.  
  2086.  
  2087.  
  2088. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 37]
  2089. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2090.  
  2091.  
  2092.                     The contents and usage of this list are as previ-
  2093.                     ously described in "Attribute Choices List".  The
  2094.                     end of the list is indicated by the UDP Length after
  2095.                     removing the PadLength and Padding fields (UDP
  2096.                     Length - PadLength - 1).
  2097.  
  2098.    Padding          Zero or more octets.  Prior to (optional) encryp-
  2099.                     tion, it is filled to align the PadLength field at a
  2100.                     boundary appropriate to the Privacy-Method indicated
  2101.                     by the current Scheme-Choice.  The padding values
  2102.                     begin with the value 0, and count up to the number
  2103.                     of padding octets (zero relative).  For example, if
  2104.                     the PadLength is 5, the padding values are 0, 1, 2,
  2105.                     3, 4.
  2106.  
  2107.                     After (optional) decryption, if the padding octets
  2108.                     are not the correct values for the PadLength, then
  2109.                     verification fails.
  2110.  
  2111.    PadLength        one octet.  The size of the Padding field in octets
  2112.                     (not including the PadLength field).  The value typ-
  2113.                     ically ranges from 0 to 7, but may be up to 255 to
  2114.                     permit hiding of the actual data length.
  2115.  
  2116.                     This field is always present, even when no Padding
  2117.                     is required.
  2118.  
  2119.    The portion of the message after the SPI MAY be encrypted for party
  2120.    privacy protection, in the same fashion specified for Iden-
  2121.    tity_Messages.
  2122.  
  2123.    The fields following the SPI are opaque.  That is, the values are set
  2124.    prior to (optional) encryption, and examined only after (optional)
  2125.    decryption.
  2126.  
  2127.  
  2128.  
  2129.  
  2130.  
  2131.  
  2132.  
  2133.  
  2134.  
  2135.  
  2136.  
  2137.  
  2138.  
  2139.  
  2140.  
  2141.  
  2142.  
  2143. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 38]
  2144. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2145.  
  2146.  
  2147. 6.2.  SPI_Update
  2148.  
  2149.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2150.    |                                                               |
  2151.    ~                       Initiator-Cookie                        ~
  2152.    |                                                               |
  2153.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2154.    |                                                               |
  2155.    ~                       Responder-Cookie                        ~
  2156.    |                                                               |
  2157.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2158.    |     Type      |                    LifeTime                   |
  2159.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2160.    |                   Security-Parameter-Index                    |
  2161.    +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+
  2162.    |                                                               |
  2163.    ~                         Verification                          ~
  2164.    |                                                               |
  2165.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2166.    |  Attribute-Choices ...
  2167.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2168.                              ... Padding           |   PadLength   |
  2169.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2170.  
  2171.  
  2172.    Initiator-Cookie 16 octets.  Copied from the Value_Request.
  2173.  
  2174.    Responder-Cookie 16 octets.  Copied from the Value_Request.
  2175.  
  2176.    Type             9
  2177.  
  2178.    LifeTime         three octets.  The number of seconds remaining
  2179.                     before the indicated SPI expires.  The value zero
  2180.                     indicates deletion of the indicated SPI.
  2181.  
  2182.    Security-Parameter-Index
  2183.                     four octets.  The SPI to be used for incoming commu-
  2184.                     nications.
  2185.  
  2186.                     This may be a new SPI value (for creation), or an
  2187.                     existing SPI value (for deletion).  The value zero
  2188.                     indicates all old SPIs for this IP Destination (used
  2189.                     for deletion).
  2190.  
  2191.    Verification     variable precision number, or other format indicated
  2192.                     by the Scheme-Choice.  The calculation of the value
  2193.                     is described in "Validity Verification".
  2194.  
  2195.  
  2196.  
  2197.  
  2198. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 39]
  2199. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2200.  
  2201.  
  2202.                     The field may be any integral number of octets in
  2203.                     length.  It does not require any particular align-
  2204.                     ment.  The 32-bit alignment shown is for convenience
  2205.                     in the illustration.
  2206.  
  2207.    Attribute-Choices
  2208.                     Four or more octets.  A list of two or more
  2209.                     attributes for this SPI, selected from the list of
  2210.                     Offered-Attributes supported by the peer.
  2211.  
  2212.                     The contents and usage of this list are as previ-
  2213.                     ously described in "Attribute Choices List".  The
  2214.                     end of the list is indicated by the UDP Length after
  2215.                     removing the PadLength and Padding fields (UDP
  2216.                     Length - PadLength - 1).
  2217.  
  2218.    Padding          Zero or more octets.  Prior to (optional) encryp-
  2219.                     tion, it is filled to align the PadLength field at a
  2220.                     boundary appropriate to the Privacy-Method indicated
  2221.                     by the current Scheme-Choice.  The padding values
  2222.                     begin with the value 0, and count up to the number
  2223.                     of padding octets (zero relative).  For example, if
  2224.                     the PadLength is 5, the padding values are 0, 1, 2,
  2225.                     3, 4.
  2226.  
  2227.                     After (optional) decryption, if the padding octets
  2228.                     are not the correct values for the PadLength, then
  2229.                     verification fails.
  2230.  
  2231.    PadLength        one octet.  The size of the Padding field in octets
  2232.                     (not including the PadLength field).  The value typ-
  2233.                     ically ranges from 0 to 7, but may be up to 255 to
  2234.                     permit hiding of the actual data length.
  2235.  
  2236.                     This field is always present, even when no Padding
  2237.                     is required.
  2238.  
  2239.    The portion of the message after the SPI MAY be encrypted for party
  2240.    privacy protection, in the same fashion specified for Iden-
  2241.    tity_Messages.
  2242.  
  2243.    The fields following the SPI are opaque.  That is, the values are set
  2244.    prior to (optional) encryption, and examined only after (optional)
  2245.    decryption.
  2246.  
  2247.  
  2248.  
  2249.  
  2250.  
  2251.  
  2252.  
  2253. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 40]
  2254. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2255.  
  2256.  
  2257. 6.2.1.  Creation
  2258.  
  2259.    When the SPI LifeTime is greater than zero, the SPI_Update can be
  2260.    used to create a new Security Association.  Frequently, this message
  2261.    is used to create replacement SPIs as the LifeTime of an earlier SPI
  2262.    approaches expiration.
  2263.  
  2264.    In addition, this message allows more rapid SPI creation for high
  2265.    bandwidth applications.  The messages flow in the opposite direction
  2266.    from the primary traffic flow.
  2267.  
  2268.    The new session-keys are calculated in the same fashion as the Iden-
  2269.    tity_Messages.  Since the SPI value is always different than any pre-
  2270.    vious SPI during the Exchange LifeTime of the shared-secret, the
  2271.    resulting session-keys will necessarily be different from all others
  2272.    used in the same direction.
  2273.  
  2274.    When the peer finds that too many SPI values are already in use for
  2275.    this party, or some other resource limit is reached, a Resource_Limit
  2276.    message is sent.
  2277.  
  2278.    No retransmission timer is necessary.  Success is indicated by the
  2279.    peer use of the new SPI.
  2280.  
  2281.    Should all creation attempts fail, eventually the peer will find that
  2282.    all existing SPIs have expired, and will begin the Photuris exchange
  2283.    again by sending a new Cookie_Request.  When appropriate, this
  2284.    Cookie_Request MAY include a Responder-Cookie to retain previous
  2285.    party pairings.
  2286.  
  2287.  
  2288. 6.2.2.  Deletion
  2289.  
  2290.    When the SPI LifeTime is zero, the SPI_Update can be used to delete
  2291.    existing Security Associations.  This is especially useful when the
  2292.    application that needed them terminates, to prevent another applica-
  2293.    tion from replaying the datagrams.
  2294.  
  2295.    No retransmission timer is necessary.  This message is advisory, to
  2296.    reduce the number of ICMP Security Failures messages.
  2297.  
  2298.    Should any deletion attempts fail, the peer will learn that the
  2299.    deleted SPIs are invalid through the normal ICMP Security Failures
  2300.    messages, and will initiate a Photuris exchange by sending a new
  2301.    Cookie_Request.
  2302.  
  2303.  
  2304.  
  2305.  
  2306.  
  2307.  
  2308. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 41]
  2309. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2310.  
  2311.  
  2312. 6.2.3.  Modification
  2313.  
  2314.    The SPI_Update cannot be used to modify existing Security Associa-
  2315.    tions, such as lengthen an existing SPI LifeTime, resurrect an
  2316.    expired SPI, or add/remove an Attribute-Choice.
  2317.  
  2318.    On receipt, such an otherwise valid message is silently discarded.
  2319.  
  2320.  
  2321. 6.3.  Validity Verification
  2322.  
  2323.    These messages are authenticated using the Validity-Method indicated
  2324.    by the current Scheme-Choice (see "Exchange Scheme List").  The Veri-
  2325.    fication value is calculated prior to (optional) encryption, and ver-
  2326.    ified after (optional) decryption.
  2327.  
  2328.    The Validity-Method authentication function is supplied with two
  2329.    input values:
  2330.  
  2331.     - the computed shared-secret,
  2332.     - the data to be verified (as a concatenated sequence of octets).
  2333.  
  2334.    The resulting output value is stored in the Verification field.
  2335.  
  2336.    The Validity-Method authentication function is calculated over the
  2337.    following concatenated data values:
  2338.  
  2339.     + the Initiator Cookie,
  2340.     + the Responder Cookie,
  2341.     + the SPI Owner Identity Verification,
  2342.     + the SPI User Identity Verification,
  2343.     + the message Type, LifeTime and SPI fields,
  2344.     + the Attribute-Choices following the Verification field,
  2345.     + the Padding (if any),
  2346.     + the PadLength.
  2347.  
  2348.    Note that the order of the Identity Verification fields (from the
  2349.    Identity_Messages) is different in each direction.
  2350.  
  2351.    If the verification fails, the users are notified, and a Verifica-
  2352.    tion_Failure message is sent, without adding or deleting any Security
  2353.    Associations.  On success, normal operation begins with the authenti-
  2354.    cation and/or encryption of user datagrams.
  2355.  
  2356.  
  2357.  
  2358.  
  2359.  
  2360.  
  2361.  
  2362.  
  2363. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 42]
  2364. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2365.  
  2366.  
  2367.    Implementation Notes:
  2368.  
  2369.       This is distinct from any authentication method specified for
  2370.       Security Associations.
  2371.  
  2372.       The Identity Verification data includes both the Size and Value
  2373.       fields.  The Attribute-Choices data includes the Type, Length and
  2374.       Value fields.
  2375.  
  2376.  
  2377. 7.  Error Messages
  2378.  
  2379.    These messages are issued in response to Photuris state loss or other
  2380.    problems.  A message has effect in only one direction.  No retrans-
  2381.    mission timer is necessary.
  2382.  
  2383.    These messages are not encrypted for party privacy protection.
  2384.  
  2385.    The receiver checks the Cookies for validity.  Special care MUST be
  2386.    taken that the Cookie pair in the Error Message actually match a pair
  2387.    currently in use, and that the protocol is currently in a state where
  2388.    such an Error Message might be expected.  Otherwise, these messages
  2389.    could provide an opportunity for a denial of service attack.  Invalid
  2390.    messages are silently discarded.
  2391.  
  2392.  
  2393. 7.1.  Bad_Cookie
  2394.  
  2395.    For the format of the message, see "Header Format".  There are no
  2396.    additional fields.
  2397.  
  2398.    Initiator-Cookie 16 octets.  Copied from the offending message.
  2399.  
  2400.    Responder-Cookie 16 octets.  Copied from the offending message.
  2401.  
  2402.    Type             10
  2403.  
  2404.    This error message is sent when a Value_Request, Identity_Request,
  2405.    SPI_Needed, or SPI_Update is received, and the receiver's Cookie is
  2406.    invalid or the associated Exchange-Value has expired.
  2407.  
  2408.    During the Photuris exchange, when this error message is received, it
  2409.    has no immediate effect on the operation of the protocol phases.
  2410.    When Retransmissions have been exceeded, if this error message has
  2411.    been received, the Initiator SHOULD begin the Photuris exchange again
  2412.    by sending a new Cookie_Request.
  2413.  
  2414.    After the Photuris exchange has completed, when this error message is
  2415.  
  2416.  
  2417.  
  2418. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 43]
  2419. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2420.  
  2421.  
  2422.    received in response to an SPI_Needed or SPI_Update, the party SHOULD
  2423.    initiate a Photuris exchange by sending a new Cookie_Request.
  2424.  
  2425.    However, existing SPIs are not deleted.  They expire normally, and
  2426.    are purged sometime later.
  2427.  
  2428.  
  2429. 7.2.  Resource_Limit
  2430.  
  2431.    For the format of the message, see "Header Format".  There are no
  2432.    additional fields.
  2433.  
  2434.    Initiator-Cookie 16 octets.  Copied from the offending message.
  2435.  
  2436.    Responder-Cookie 16 octets.  Copied from the offending message.
  2437.  
  2438.    Type             11
  2439.  
  2440.    This error message is sent when a Cookie_Request or SPI_Update is
  2441.    received, and too many SPI values are already in use for that peer,
  2442.    or some other Photuris resource is unavailable.
  2443.  
  2444.    During the Photuris exchange, when this error message is received in
  2445.    response to a Cookie_Request, the implementation SHOULD double the
  2446.    retransmission timeout for sending another Cookie_Request.
  2447.  
  2448.    After the Photuris exchange has completed, when this error message is
  2449.    received in response to an SPI_Update, the implementation SHOULD NOT
  2450.    send another SPI_Update until it has deleted an existing SPI, or
  2451.    waited for a cached SPI entry to expire.
  2452.  
  2453.  
  2454. 7.3.  Verification_Failure
  2455.  
  2456.    For the format of the message, see "Header Format".  There are no
  2457.    additional fields.
  2458.  
  2459.    Initiator-Cookie 16 octets.  Copied from the offending message.
  2460.  
  2461.    Responder-Cookie 16 octets.  Copied from the offending message.
  2462.  
  2463.    Type             12
  2464.  
  2465.    This error message is sent when an Identity_Message, SPI_Needed or
  2466.    SPI_Update is received, and verification fails.
  2467.  
  2468.    When this error message is received, the implementation SHOULD log
  2469.    the occurance, and notify an operator as appropriate.  However,
  2470.  
  2471.  
  2472.  
  2473. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 44]
  2474. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2475.  
  2476.  
  2477.    receipt has no effect on the operation of the protocol.
  2478.  
  2479.  
  2480. 7.4.  Message_Reject
  2481.  
  2482.    For the format of the message, see "Header Format".  There are no
  2483.    additional fields.
  2484.  
  2485.    Initiator-Cookie 16 octets.  Copied from the offending message.
  2486.  
  2487.    Responder-Cookie 16 octets.  Copied from the offending message.
  2488.  
  2489.    Type             13
  2490.  
  2491.    This error message is sent when an optional message Type is received
  2492.    that is not supported, or an optional format of a supported message
  2493.    is not recognized.
  2494.  
  2495.    When this error message is received, the implementation SHOULD log
  2496.    the occurance, and notify an operator as appropriate.  However,
  2497.    receipt has no effect on the operation of the protocol.
  2498.  
  2499.  
  2500. 8.  Public Value Exchanges
  2501.  
  2502.    Photuris is based in principle on public-key cryptography, specifi-
  2503.    cally Diffie-Hellman key exchange.  Exchange of public D-H Exchange-
  2504.    Values based on private-secret values results in a mutual shared-
  2505.    secret between the parties.  This shared-secret can be used on its
  2506.    own, or to generate a series of session-keys for authentication and
  2507.    encryption of subsequent traffic.
  2508.  
  2509.    This document assumes familiarity with the Diffie-Hellman public-key
  2510.    algorithm.  A good description can be found in [Schneier95].
  2511.  
  2512.  
  2513. 8.1.  Modular Exponentiation Groups
  2514.  
  2515.    The original Diffie-Hellman technique [DH76] specified modular expo-
  2516.    nentiation.  An Exchange-Value is generated using a generator (g),
  2517.    raised to a private-secret exponent (x), modulo a prime (p).
  2518.  
  2519.       (g**x) mod p
  2520.  
  2521.    When these public-values are exchanged between parties, the parties
  2522.    can calculate a shared-secret value between themselves.
  2523.  
  2524.  
  2525.  
  2526.  
  2527.  
  2528. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 45]
  2529. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2530.  
  2531.  
  2532.       (g**xy) mod p
  2533.  
  2534.    The generator (g) and modulus (p) are established by the Scheme-
  2535.    Choice (see "Exchange Scheme List" for details).  They are offered in
  2536.    the Cookie_Response, and one pair is chosen in the Value_Request.
  2537.  
  2538.    The private exponents (x) and (y) are kept secret by the parties.
  2539.    Only the public-value result of the modular exponentiation with (x)
  2540.    or (y) is sent as the Initiator and Responder Exchange-Value.
  2541.  
  2542.    These public-values are represented in single Variable Precision Num-
  2543.    bers.  The Size of these Exchange-Values will match the Size of the
  2544.    modulus (p).
  2545.  
  2546.  
  2547. 8.2.  Moduli Selection
  2548.  
  2549.    Each implementation proposes one or more moduli in its Offered-
  2550.    Schemes.  Every implementation MUST support up to 1024-bit moduli.
  2551.  
  2552.    For any particular Photuris node, these moduli need not change for
  2553.    significant periods of time; likely days or weeks.  A background pro-
  2554.    cess can periodically generate new moduli.
  2555.  
  2556.    For 512-bit moduli, current estimates would provide 64 (pessimistic)
  2557.    bit-equivalents of cryptographic strength.
  2558.  
  2559.    For 1024-bit moduli, current estimates would range from 80 (pes-
  2560.    simistic) through 98 (optimistic) bit-equivalents of cryptographic
  2561.    strength.
  2562.  
  2563.    These estimates are used when choosing moduli that are appropriate
  2564.    for the Security Association attributes.
  2565.  
  2566.  
  2567. 8.2.1.  Bootstrap Moduli
  2568.  
  2569.    Each implementation is likely to use a fixed modulus during its boot-
  2570.    strap, until it can generate another modulus in the background.  As
  2571.    the bootstrap modulus will be widely distributed, and reused whenever
  2572.    the machine reinitializes, it SHOULD be a strong prime to provide the
  2573.    greatest long-term protection.
  2574.  
  2575.    Implementors are encouraged to generate their own bootstrap moduli,
  2576.    and to change bootstrap moduli in successive implementation releases.
  2577.  
  2578.  
  2579.  
  2580.  
  2581.  
  2582.  
  2583. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 46]
  2584. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2585.  
  2586.  
  2587. 8.2.2.  Learning Moduli
  2588.  
  2589.    As Photuris exchanges are initiated, new moduli will be learned from
  2590.    the Responder Offered-Schemes.  The Initiator MAY cache these moduli
  2591.    for its own use.
  2592.  
  2593.    Before offering any learned modulus, the implementation MUST perform
  2594.    at least one iteration of probable primality verification.  In this
  2595.    fashion, many processors will perform verification in parallel as
  2596.    moduli are passed around.
  2597.  
  2598.    When primality verification failures are found, the failed moduli
  2599.    SHOULD be retained for some (implementation dependent) period of
  2600.    time, to avoid re-learning and re-testing after subsequent exchanges.
  2601.  
  2602.  
  2603. 8.3.  Generator Selection
  2604.  
  2605.    The generator (g) should be chosen such that the private-secret expo-
  2606.    nents will generate all possible public-values, evenly distributed
  2607.    throughout the range of the modulus (p), without cycling through a
  2608.    smaller subset.  Such a generator is called a "primitive root" (which
  2609.    is trivial to find when p is strong).
  2610.  
  2611.    Only one generator (2) is required to be supported.
  2612.  
  2613.    Implementation Notes:
  2614.  
  2615.       One useful technique is to select the generator, and then limit
  2616.       the modulus selection sieve to primes with that generator.
  2617.  
  2618.          2   when p (mod 24) = 11.
  2619.          3   when p (mod 12) = 5.
  2620.          5   when p (mod 10) = 3 or 7.
  2621.  
  2622.       The required generator (2) improves efficiency in multiplication
  2623.       performance.  It is usable even when it is not a primitive root,
  2624.       as it still covers half of the space of possible residues.
  2625.  
  2626.  
  2627. 8.4.  Exponent Selection
  2628.  
  2629.    Each implementation generates a separate random private-secret expo-
  2630.    nent for each different modulus.  Then, a D-H Exchange-Value is cal-
  2631.    culated for the given modulus, generator, and exponent.
  2632.  
  2633.    The exponent 0 will generate the public value 1, and exponent 1 will
  2634.    generate the public value g mod p.  Other small exponents such that
  2635.  
  2636.  
  2637.  
  2638. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 47]
  2639. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2640.  
  2641.  
  2642.       (g**x) < p
  2643.  
  2644.    will be easily visible.  These exponents do not qualify as secret.
  2645.  
  2646.    This specification recommends that the exponent length be at least
  2647.    twice the desired cryptographic strength of the longest session-key
  2648.    needed by the strongest offered-attribute.
  2649.  
  2650.    Based on the estimates in "Moduli Selection" (above):
  2651.  
  2652.       For 512-bit moduli, exponent lengths of 128 bits (or more) are
  2653.       recommended.
  2654.  
  2655.       For 1024-bit moduli, exponent lengths of 160 to 256 bits (or more)
  2656.       are recommended.
  2657.  
  2658.    Although the same exponent and Exchange-Value may be used with sev-
  2659.    eral parties whenever the same modulus and generator are used, the
  2660.    exponent SHOULD be changed at random intervals.  A background process
  2661.    can periodically destroy the old values, generate a new random pri-
  2662.    vate-secret exponent, and recalculate the Exchange-Value.
  2663.  
  2664.    Implementation Notes:
  2665.  
  2666.       The size of the exponent is entirely implementation dependent, is
  2667.       unknown to the other party, and can be easily changed.
  2668.  
  2669.       Avoidance of small exponents can be assured by setting at least
  2670.       one bit in the most significant half of the exponent.
  2671.  
  2672.       Since these operations involve several time-consuming modular
  2673.       exponentiations, moving them to the "background" substantially
  2674.       improves the apparent execution speed of the Photuris protocol.
  2675.       It also reduces CPU loading sufficiently to allow a single pub-
  2676.       lic/private key-pair to be used in several closely spaced Photuris
  2677.       executions, when creating Security Associations with several dif-
  2678.       ferent nodes over a short period of time.
  2679.  
  2680.       Other precomputation suggestions are described in [BGMW93] and
  2681.       [Rooij94].
  2682.  
  2683.  
  2684.  
  2685.  
  2686.  
  2687.  
  2688.  
  2689.  
  2690.  
  2691.  
  2692.  
  2693. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 48]
  2694. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2695.  
  2696.  
  2697. 9.  Exchange Scheme List
  2698.  
  2699.    Initial values are assigned as follows:
  2700.  
  2701.    (0)   Reserved.
  2702.  
  2703.    (1)   Reserved.
  2704.  
  2705.    (2)   Implementation Required.  Any modulus (p) with a recommended
  2706.          generator (g) of 2.  The modulus is contained in the Exchange
  2707.          Scheme Value field in the list of Offered-Schemes.
  2708.  
  2709.          The Privacy-Method is "not protected".
  2710.  
  2711.          The "SPI Messages" Validity-Method is "MD5-KDpKp".
  2712.  
  2713.    (3)   Exchange-Schemes 3 to 255 are intended for future well-known
  2714.          published schemes.
  2715.  
  2716.    (256) Exchange-Schemes 256 to 32767 are intended for vendor-specific
  2717.          unpublished schemes.  Implementors wishing a number MUST
  2718.          request the number from the authors.
  2719.  
  2720.    (32768)
  2721.          Exchange-Schemes 32768 to 65535 are available for cooperating
  2722.          parties to indicate private schemes, regardless of vendor
  2723.          implementation.  These numbers are not reserved, and are sub-
  2724.          ject to duplication.  Other criteria, such as the IP Source and
  2725.          Destination of the Cookie_Request, are used to differentiate
  2726.          the particular Exchange-Schemes available.
  2727.  
  2728.  
  2729.  
  2730. 10.  Validity Methods
  2731. 10.1.  MD5-KDpKp
  2732.  
  2733.    As described in "Validity Verification", the MD5 [RFC-1321] hash is
  2734.    calculated over the concatenation of
  2735.  
  2736.       MD5( key, data, datafill, key, md5fill )
  2737.  
  2738.    where the key is the computed shared-secret.
  2739.  
  2740.    The leading key is not padded to any particular alignment.
  2741.  
  2742.    The datafill uses the same pad-with-length technique defined for
  2743.    md5fill.  The length includes the leading key and data.
  2744.  
  2745.  
  2746.  
  2747.  
  2748. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 49]
  2749. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2750.  
  2751.  
  2752.    The resulting Verification field is a 128-bit Variable Precision Num-
  2753.    ber (18 octets including Size).
  2754.  
  2755.  
  2756. 11.  Attribute List
  2757.  
  2758.    Implementors wishing a number MUST request the number from the
  2759.    authors.  Initial values are assigned as follows:
  2760.  
  2761.      Use    Type
  2762.       -       0* padding
  2763.       -       1* AH-Attributes
  2764.       -       2  ESP-Attributes
  2765.       I       3* MD5-KDpKp Symmetric Verification
  2766.       X       5* MD5-KpDpKp Integrity
  2767.       E       8  DES-CBC
  2768.       X     255  Organizational
  2769.  
  2770.       A  AH-only Attribute-Choice
  2771.       E  ESP-only Attribute-Choice
  2772.       I  Identity-Choice
  2773.       X  dependent on list location
  2774.       *  feature must be supported (mandatory)
  2775.  
  2776.    Other attributes are specified in companion documents.
  2777.  
  2778.  
  2779. 11.1.  Padding
  2780.  
  2781.    +-+-+-+-+-+-+-+-+
  2782.    |     Type      |
  2783.    +-+-+-+-+-+-+-+-+
  2784.  
  2785.  
  2786.    Type             0
  2787.  
  2788.    Each attribute may have value fields that are multiple octets.  To
  2789.    facilitate processing efficiency, these fields are aligned on inte-
  2790.    gral modulo 8 octet (64-bit) boundaries.
  2791.  
  2792.    Padding is accomplished by insertion of 1 to 7 Type 0 padding octets
  2793.    before the attribute that needs alignment.
  2794.  
  2795.    No padding is used after the final attribute in a list.
  2796.  
  2797.  
  2798.  
  2799.  
  2800.  
  2801.  
  2802.  
  2803. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 50]
  2804. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2805.  
  2806.  
  2807. 11.2.  AH-Attributes
  2808.  
  2809.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2810.    |     Type      |    Length     |
  2811.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2812.  
  2813.  
  2814.    Type             1
  2815.  
  2816.    Length           0
  2817.  
  2818.    When a list of Attributes is specified, this Attribute begins the
  2819.    section of the list which applies to the Authentication Header (AH).
  2820.  
  2821.  
  2822. 11.3.  ESP-Attributes
  2823.  
  2824.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2825.    |     Type      |    Length     |
  2826.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2827.  
  2828.  
  2829.    Type             2
  2830.  
  2831.    Length           0
  2832.  
  2833.    When a list of Attributes is specified, this Attribute begins the
  2834.    section of the list which applies to the Encapsulating Security Pay-
  2835.    load (ESP).
  2836.  
  2837.  
  2838. 11.4.  MD5-KDpKp Symmetric Verification
  2839.  
  2840.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2841.    |     Type      |    Length     |
  2842.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2843.  
  2844.  
  2845.    Type             3
  2846.  
  2847.    Length           0
  2848.  
  2849.    When selected as an Identity-Choice, the immediately following Iden-
  2850.    tification field contains an unstructured Variable Precision Number.
  2851.    Valid Identifications and symmetric secret-keys are preconfigured by
  2852.    the parties.
  2853.  
  2854.    There is no required format or content for the Identification value.
  2855.  
  2856.  
  2857.  
  2858. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 51]
  2859. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2860.  
  2861.  
  2862.    The value may be a number or string of any kind.
  2863.  
  2864.    The authentication symmetric secret-key (as specified) is selected
  2865.    based on the contents of the Identification field.  All implementa-
  2866.    tions must support at least 62 octets.  The selected symmetric
  2867.    secret-key SHOULD provide at least 64-bits of cryptographic strength.
  2868.  
  2869.    As described in "Identity Verification", the MD5 [RFC-1321] hash is
  2870.    calculated over the concatenation of:
  2871.  
  2872.       MD5( key, data, datafill, key, md5fill )
  2873.  
  2874.    where the key is the computed shared-secret.
  2875.  
  2876.    The leading key is not padded to any particular alignment.
  2877.  
  2878.    The datafill uses the same pad-with-length technique defined for
  2879.    md5fill.  The length includes the leading key and data.
  2880.  
  2881.    The resulting Verification field is a 128-bit Variable Precision Num-
  2882.    ber (18 octets including Size).
  2883.  
  2884.    For identity verification and session-key calculation, the authenti-
  2885.    cation symmetric secret-key is also used as the calculation secret-
  2886.    key.
  2887.  
  2888.  
  2889. 11.5.  MD5-KpDpKp Integrity
  2890.  
  2891.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2892.    |     Type      |    Length     |
  2893.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2894.  
  2895.  
  2896.    Type             5
  2897.  
  2898.    Length           0
  2899.  
  2900.    May be selected as an AH Attribute-Choice, pursuant to [RFC-1828] et
  2901.    sequitur.  The selected Exchange Scheme SHOULD provide at least
  2902.    64-bits of cryptographic strength.
  2903.  
  2904.    MD5 [RFC-1321] is used as the SPI session-key generation function, as
  2905.    described in "Session-Key Computation".  The most significant
  2906.    496-bits (62 octets) of the generated hashes are used for the key.
  2907.  
  2908.    The remaining least significant 16-bits (2 octets) of the last hash
  2909.    are discarded.  When combined with other uses of key generation for
  2910.  
  2911.  
  2912.  
  2913. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 52]
  2914. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2915.  
  2916.  
  2917.    the same SPI, the next such attribute will begin with a new hash.
  2918.  
  2919.    Profile:
  2920.  
  2921.       When negotiated with Photuris, the transform differs slightly from
  2922.       [RFC-1828].
  2923.  
  2924.       The form of the authenticated message is:
  2925.  
  2926.          MD5( key, keyfill, datagram, datafill, key, md5fill )
  2927.  
  2928.       where the key is the SPI session-key.
  2929.  
  2930.       The additional datafill protects against the attack described in
  2931.       [PO96].  This is also filled to the next 512-bit boundary, using
  2932.       the same pad-with-length technique defined for MD5.  The length
  2933.       includes the leading key and data.
  2934.  
  2935.  
  2936. 11.6.  DES-CBC
  2937.  
  2938.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2939.    |     Type      |    Length     |
  2940.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2941.  
  2942.  
  2943.    Type             8
  2944.  
  2945.    Length           0
  2946.  
  2947.    May be selected as an ESP Attribute-Choice, pursuant to [RFC-1829] et
  2948.    sequitur.  The selected Exchange Scheme SHOULD provide at least
  2949.    56-bits of cryptographic strength.
  2950.  
  2951.    MD5 [RFC-1321] is used as the SPI session-key generation function, as
  2952.    described in "Session-Key Computation".  The most significant 64-bits
  2953.    (8 octets) of the generated hash are used for the key.  The least
  2954.    significant bit of each key octet is ignored (or set to parity when
  2955.    the implementation requires).
  2956.  
  2957.    If the key matches any of the weak, semi-weak or possibly weak keys
  2958.    [Schneier95, pages 280-282], that key is discarded; the next 64-bits
  2959.    of the generated hash are used instead, recursively.
  2960.  
  2961.    The remaining octets of the last hash are discarded.  When combined
  2962.    with other uses of key generation for the same SPI, the next such
  2963.    attribute will begin with a new hash.
  2964.  
  2965.  
  2966.  
  2967.  
  2968. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 53]
  2969. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  2970.  
  2971.  
  2972.    Profile:
  2973.  
  2974.       When negotiated with Photuris, the transform differs slightly from
  2975.       [RFC-1829].
  2976.  
  2977.       The IV field is always 32-bits.
  2978.  
  2979.       The full 64-bit DES-CBC IV is generated from the 32-bit SPI field
  2980.       followed by (concatenated with) the 32-bit IV field.  The bit-wise
  2981.       complement of the 32-bit IV field is XOR'd with the first 32-bits
  2982.       (SPI field).
  2983.  
  2984.       The padding values begin with the value 0, and count up to the
  2985.       number of padding octets (zero relative).  For example, if the
  2986.       plaintext length is 41, the padding values are 0, 1, 2, 3, 4, and
  2987.       the following PadLength is 5.
  2988.  
  2989.       After decryption, if the padding octets are not the correct values
  2990.       for the PadLength, then the payload is discarded, and a "Decryp-
  2991.       tion Failed" error is indicated, as described in [RFC-xxxx].
  2992.  
  2993.  
  2994. 11.7.  Organizational
  2995.  
  2996.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2997.    |     Type      |    Length     |              OUI
  2998.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  2999.           ...      |     Kind      |  Value(s) ...
  3000.    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  3001.  
  3002.  
  3003.    Type             255
  3004.  
  3005.    Length           >= 4
  3006.  
  3007.                     When the Length is four, no Value(s) field is pre-
  3008.                     sent.
  3009.  
  3010.    OUI              three octets.  The vendor's Organizationally Unique
  3011.                     Identifier, assigned by IEEE 802 or IANA (see
  3012.                     [RFC-1700] for contact details).  The bits within
  3013.                     the octet are in canonical order, and the most sig-
  3014.                     nificant octet is transmitted first.
  3015.  
  3016.    Kind             one octet.  Indicates a sub-type for the OUI.  There
  3017.                     is no standardization for this field.  Each OUI
  3018.                     implements its own values.
  3019.  
  3020.  
  3021.  
  3022.  
  3023. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 54]
  3024. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  3025.  
  3026.  
  3027.    Value(s)         Zero or more octets.  The details are implementation
  3028.                     specific.
  3029.  
  3030.    Some implementors might not need nor want to publish their propri-
  3031.    etary algorithms and attributes.  This OUI mechanism is available to
  3032.    specify these without encumbering the authors with proprietary number
  3033.    requests.
  3034.  
  3035.  
  3036.  
  3037.  
  3038.  
  3039.  
  3040.  
  3041.  
  3042.  
  3043.  
  3044.  
  3045.  
  3046.  
  3047.  
  3048.  
  3049.  
  3050.  
  3051.  
  3052.  
  3053.  
  3054.  
  3055.  
  3056.  
  3057.  
  3058.  
  3059.  
  3060.  
  3061.  
  3062.  
  3063.  
  3064.  
  3065.  
  3066.  
  3067.  
  3068.  
  3069.  
  3070.  
  3071.  
  3072.  
  3073.  
  3074.  
  3075.  
  3076.  
  3077.  
  3078. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 55]
  3079. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  3080.  
  3081.  
  3082. A.  Automaton
  3083.  
  3084.    An example automaton is provided to illustrate the operation of the
  3085.    protocol.  It is incomplete and non-deterministic; many of the
  3086.    Good/Bad semantic decisions are policy-based or too difficult to rep-
  3087.    resent in tabular form.  Where conflicts appear between this example
  3088.    and the text, the text takes precedence.
  3089.  
  3090.    The finite-state automaton is defined by events, actions and state
  3091.    transitions.  Events include reception of external commands such as
  3092.    expiration of a timer, and reception of datagrams from a peer.
  3093.    Actions include the starting of timers and transmission of datagrams
  3094.    to the peer.
  3095.  
  3096.    Events
  3097.  
  3098.    DU13 = Communication Administratively Prohibited
  3099.    SF0  = Bad SPI
  3100.    SF4  = Need Authentication
  3101.    SF5  = Need Authorization
  3102.    WP   = Want Privacy
  3103.  
  3104.    RCQ+ = Receive Cookie_Request (Good)
  3105.    RCQ- = Receive Cookie_Request (Bad)
  3106.    RCR+ = Receive Cookie_Response (Good)
  3107.    RCR- = Receive Cookie_Response (Bad)
  3108.  
  3109.    RVQ+ = Receive Value_Request (Good)
  3110.    RVQ- = Receive Value_Request (Bad)
  3111.    RVR+ = Receive Value_Response (Good)
  3112.    RVR- = Receive Value_Response (Bad)
  3113.  
  3114.    RIQ+ = Receive Identity_Request (Good)
  3115.    RIQ- = Receive Identity_Request (Bad)
  3116.    RIR+ = Receive Identity_Response (Good)
  3117.    RIR- = Receive Identity_Response (Bad)
  3118.  
  3119.    RUN+ = Receive SPI_Needed (Good)
  3120.    RUN- = Receive SPI_Needed (Bad)
  3121.    RUM+ = Receive SPI_Update (Good)
  3122.    RUM- = Receive SPI_Update (Bad)
  3123.  
  3124.    RBC  = Receive Bad Cookie
  3125.    RRL  = Receive Resource Limit
  3126.    RVF  = Receive Verification Failure
  3127.  
  3128.    TO+  = Timeout with counter > 0
  3129.    TO-  = Timeout with counter expired
  3130.  
  3131.  
  3132.  
  3133. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 56]
  3134. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  3135.  
  3136.  
  3137.    UTO  = Update TimeOut
  3138.    XTO  = Exchange TimeOut
  3139.  
  3140.  
  3141.    Actions
  3142.  
  3143.    scq  = Send Cookie_Request
  3144.    scr  = Send Cookie_Response
  3145.  
  3146.    svq  = Send Value_Request
  3147.    svr  = Send Value_Response
  3148.  
  3149.    siq  = Send Identity_Request
  3150.    sir  = Send Identity_Response
  3151.  
  3152.    sum  = Send SPI_Update
  3153.  
  3154.    se*  = Send error message (see text)
  3155.    sbc  = Send Bad Cookie
  3156.    srl  = Send Resource Limit
  3157.    svf  = Send Verification Failure
  3158.  
  3159.    brto = Backoff Retransmission TimeOut
  3160.    buto = Backoff Update TimeOut
  3161.    rto  = Set Retransmission TimeOut
  3162.    uto  = Set Update TimeOut
  3163.    xto  = Set Exchange TimeOut
  3164.  
  3165.    log  = log operator message
  3166.  
  3167.  
  3168. A.1.  State Transition Table
  3169.  
  3170.    States are indicated horizontally, and events are read vertically.
  3171.    State transitions and actions are represented in the form action/new-
  3172.    state.  Multiple actions are separated by commas, and may continue on
  3173.    succeeding lines as space requires; multiple actions may be imple-
  3174.    mented in any convenient order.  The state may be followed by a let-
  3175.    ter, which indicates an explanatory footnote.  The dash ('-') indi-
  3176.    cates an illegal transition.
  3177.  
  3178.  
  3179.  
  3180.  
  3181.  
  3182.  
  3183.  
  3184.  
  3185.  
  3186.  
  3187.  
  3188. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 57]
  3189. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  3190.  
  3191.  
  3192.    Initiator
  3193.  
  3194.          |    0         1         2         3         4
  3195.          | Initial    Cookie  CookieBad   Value    ValueBad
  3196.    ------+--------------------------------------------------
  3197.     DU13 |rto,scq/1 rto,scq/1 rto,scq/1     3         4
  3198.     SF0  |rto,scq/1     1         2         3         4
  3199.     SF4  |rto,scq/1     1         2         3         4
  3200.     SF5  |rto,scq/1     1         2         3         4
  3201.     WP   |rto,scq/1     1         2         3         4
  3202.          |
  3203.     RCR+ |    -     rto,svq/3 rto,svq/3     3         4
  3204.     RCR- |    0         1         2         3         4
  3205.     RVR+ |    -         -         -     rto,siq/5 rto,siq/5
  3206.     RVR- |    0         1         2         3         4
  3207.     RIR+ |    -         -         -         -         -
  3208.     RIR- |    0         1         2         3         4
  3209.          |
  3210.     RUN+ |    -         -         -         -         -
  3211.     RUN- |  sbc/0     sbc/1     sbc/2     sbc/3     sbc/4
  3212.     RUM+ |    -         -         -         -         -
  3213.     RUM- |  sbc/0     sbc/1     sbc/2     sbc/3     sbc/4
  3214.          |
  3215.     RBC  |    -         2         2         4         4
  3216.     RRL  |    -       brto/1    brto/2      3         4
  3217.     RVF  |    -         -         -         -         -
  3218.          |
  3219.      TO+ |    -       scq/1     scq/2     svq/3     svq/4
  3220.      TO- |    -         0       scq/1       0       scq/1
  3221.     UTO  |    -         -         -         -         -
  3222.     XTO  |    -         0         0         0         0
  3223.  
  3224.  
  3225.  
  3226.  
  3227.  
  3228.  
  3229.  
  3230.  
  3231.  
  3232.  
  3233.  
  3234.  
  3235.  
  3236.  
  3237.  
  3238.  
  3239.  
  3240.  
  3241.  
  3242.  
  3243. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 58]
  3244. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  3245.  
  3246.  
  3247.    Initiator
  3248.  
  3249.          |    5         6         8
  3250.          |Identity IdentityBad  Update
  3251.    ------+-----------------------------
  3252.     DU13 |    5         6         8
  3253.     SF0  |    5         6     rto,scq/1
  3254.     SF4  |    5         6     rto,scq/1
  3255.     SF5  |    5         6     rto,scq/1
  3256.     WP   |    5         6       sun/8
  3257.          |
  3258.     RCR+ |    5         6         8
  3259.     RCR- |    5         6         8
  3260.     RVR+ |    5         6         8
  3261.     RVR- |    5         6         8
  3262.     RIR+ |  uto/8     uto/8       8
  3263.     RIR- |  svf/5     svf/6       8
  3264.          |
  3265.     RUN+ |    -         -       sum/8
  3266.     RUN- |  sbc/5     sbc/6     se*/8
  3267.     RUM+ |    -         -         8
  3268.     RUM- |  sbc/5     sbc/6     se*/8
  3269.          |
  3270.     RBC  |    6         6     rto,scq/1
  3271.     RRL  |    5         6       buto/8
  3272.     RVF  |  log/5     log/6     log/8
  3273.          |
  3274.      TO+ |  sim/5     sim/6       -
  3275.      TO- |    0       scq/1       -
  3276.     UTO  |    -         -       sum/8
  3277.     XTO  |    0         0         0
  3278.  
  3279.  
  3280.  
  3281.  
  3282.  
  3283.  
  3284.  
  3285.  
  3286.  
  3287.  
  3288.  
  3289.  
  3290.  
  3291.  
  3292.  
  3293.  
  3294.  
  3295.  
  3296.  
  3297.  
  3298. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 59]
  3299. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  3300.  
  3301.  
  3302.    Responder
  3303.  
  3304.          |    0         7         8
  3305.          | Initial    Ready     Update
  3306.    ------+-----------------------------
  3307.     WP   |    -         7       sun/8
  3308.          |
  3309.     RCQ+ |  scr/0     scr/7     scr/8
  3310.     RCQ- |  srl/0     srl/7     srl/8
  3311.     RVQ+ |xto,svr/7   svr/7     svr/8
  3312.     RVQ- |  sbc/0     sbc/7     sbc/8
  3313.     RIQ+ |    -     uto,sir/8   sir/8
  3314.     RIQ- |  sbc/0     se*/7     se*/8
  3315.          |
  3316.     RUN+ |    -         -       sum/8
  3317.     RUN- |  sbc/0     sbc/7     se*/8
  3318.     RUM+ |    -         -         8
  3319.     RUM- |  sbc/0     sbc/7     se*/8
  3320.          |
  3321.     RBC  |    -         7     rto,scq/1
  3322.     RRL  |    -         -       buto/8
  3323.     RVF  |    -         -       log/8
  3324.          |
  3325.     UTO  |    -         -       sum/8
  3326.     XTO  |    -         0         0
  3327.  
  3328.  
  3329.  
  3330. A.2.  States
  3331.  
  3332.    Following is a more detailed description of each automaton state.
  3333.  
  3334.    The "Bad" version of a state is to indicate that the Bad_Cookie mes-
  3335.    sage has been received.
  3336.  
  3337.  
  3338. A.2.1.  Initial
  3339.  
  3340.    The Initial state is fictional, in that there is no state between the
  3341.    parties.
  3342.  
  3343.  
  3344. A.2.2.  Cookie
  3345.  
  3346.    In the Cookie state, the Initiator has sent a Cookie_Request, and is
  3347.    waiting for a Cookie_Response.  Both the Restart and Exchange timers
  3348.    are running.
  3349.  
  3350.  
  3351.  
  3352.  
  3353. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 60]
  3354. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  3355.  
  3356.  
  3357.    Note that the Responder has no Cookie state.
  3358.  
  3359.  
  3360. A.2.3.  Value
  3361.  
  3362.    In the Value state, the Initiator has sent its Exchange-Value, and is
  3363.    waiting for an Identity_Message.  Both the Restart and Exchange
  3364.    timers are running.
  3365.  
  3366.  
  3367. A.2.4.  Identity
  3368.  
  3369.    In the Identity state, the Initiator has sent an Identity_Request,
  3370.    and is waiting for an Identity_Response in reply.  Both the Restart
  3371.    and Exchange timers are running.
  3372.  
  3373.  
  3374. A.2.5.  Ready
  3375.  
  3376.    In the Ready state, the Responder has sent its Exchange-Value, and is
  3377.    waiting for an Identity_Message.  The Exchange timer is running.
  3378.  
  3379.  
  3380. A.2.6.  Update
  3381.  
  3382.    In the Update state, each party has concluded the Photuris exchange,
  3383.    and is unilaterally updating expiring SPIs until the Exchange Life-
  3384.    Time expires.  Both the Update and Exchange timers are running.
  3385.  
  3386.  
  3387.  
  3388.  
  3389.  
  3390.  
  3391.  
  3392.  
  3393.  
  3394.  
  3395.  
  3396.  
  3397.  
  3398.  
  3399.  
  3400.  
  3401.  
  3402.  
  3403.  
  3404.  
  3405.  
  3406.  
  3407.  
  3408. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 61]
  3409. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  3410.  
  3411.  
  3412. B.  Use of Identification and Secrets
  3413.  
  3414.    Implementation of the base protocol requires support for operator
  3415.    configuration of participant identities and associated symmetric
  3416.    secret-keys.
  3417.  
  3418.    The form of the Identification and Secret fields is not constrained
  3419.    to be a readable string.  In addition to a simpler quoted string con-
  3420.    figuration, an implementation MUST allow configuration of an arbi-
  3421.    trary stream of octets.
  3422.  
  3423.  
  3424. B.1.  Identification
  3425.  
  3426.    Typically, the Identification is a user name, a site name, a Fully
  3427.    Qualified Domain Name, or an email address which contains a user name
  3428.    and a domain name.  Examples include:
  3429.  
  3430.       user
  3431.       node.site.
  3432.       user@node.site.
  3433.       rcmd@node.site.
  3434.       "Mundane Name" <user@node.site>
  3435.  
  3436.    There is no requirement that the domain name match any of the partic-
  3437.    ular IP addresses in use by the parties.
  3438.  
  3439.  
  3440. B.2.  Group Identity With Group Secret
  3441.  
  3442.    A simple configuration approach could use a single Identity and
  3443.    Secret, distributed to all the participants in the trusted group.
  3444.    This might be appropriate between routers under a single administra-
  3445.    tion comprising a Virtual Private Network over the Internet.
  3446.  
  3447.    Nota Bene:
  3448.       The passwords used in these examples do not meet the "MD5-KDpKp
  3449.       Symmetric Verification" recommendation for at least 64-bits of
  3450.       cryptographic strength.
  3451.  
  3452.    The administrator configures each router with the same username and
  3453.    password:
  3454.  
  3455.       identity local "Tiny VPN 1995 November" "abracadabra"
  3456.       identity remote "Tiny VPN 1995 November" "abracadabra"
  3457.  
  3458.    When the Initiator sends its Identity_Request, the SPI Owner Identi-
  3459.    fication field is "Tiny VPN 1995 November" and the SPI Owner secret-
  3460.  
  3461.  
  3462.  
  3463. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 62]
  3464. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  3465.  
  3466.  
  3467.    key is "abracadabra".  The SPI User is considered unknown (despite
  3468.    the fact that only one possible user has been configured).  Thus, the
  3469.    SPI User Identification and SPI User secret-key are omitted from the
  3470.    Identity Verification calculation.
  3471.  
  3472.    When the Responder sends its Identity_Response, the SPI Owner Identi-
  3473.    fication field is "Tiny VPN 1995 November" and the SPI Owner secret-
  3474.    key is "abracadabra".  The SPI User Identification is "Tiny VPN 1995
  3475.    November" (taken from the request), and the SPI User secret-key is
  3476.    "abracadabra".
  3477.  
  3478.    Note that even in the face of implementations with very poor random
  3479.    number generation yielding the same random numbers for both parties
  3480.    at every step, with completely identical configuration, the addition
  3481.    of the SPI User fields in the response calculation is highly likely
  3482.    to produce a different Verification value.  In turn, the different
  3483.    Verification values affect the calculation of SPI session-keys that
  3484.    are highly likely to be different in each direction.
  3485.  
  3486.  
  3487. B.3.  Multiple Identities With Group Secrets
  3488.  
  3489.    A more robust configuration approach could use a separate Identity
  3490.    and Secret for each party, distributed to the participants in the
  3491.    trusted group.  This might be appropriate for Authenticated Firewall
  3492.    Traversal.
  3493.  
  3494.    An administrator has one or more networks, and a number of mobile
  3495.    users.  It is desirable to restrict access to authorized external
  3496.    users.  The boundary router is 10.0.0.1.
  3497.  
  3498.    The administrator gives each user a different username and password,
  3499.    together with a group username and password for the router.
  3500.  
  3501.    The administrator configures (in part):
  3502.  
  3503.       identity local "199511@router.site" "FalDaRah"
  3504.       identity remote "Happy_Wanderer@router.site" "FalDaRee"
  3505.  
  3506.    Each mobile user adds commands to tunnel and authenticate.
  3507.  
  3508.       route addprivate 10.0.0.0/8 tunnel 10.0.0.1
  3509.       secure 10.0.0.1 authenticate-only
  3510.       identity local "Happy_Wanderer@router.site" "FalDaRee"
  3511.       identity remote "199511@router.site" "FalDaRah"
  3512.       identity remote "199512@router.site" "FalDaHaHaHaHaHaHa"
  3513.  
  3514.    When the mobile Initiator sends its Identity_Request, the SPI Owner
  3515.  
  3516.  
  3517.  
  3518. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 63]
  3519. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  3520.  
  3521.  
  3522.    Identification field is "Happy_Wanderer@router.site" and the SPI
  3523.    Owner secret-key is "FalDaRee".  The SPI User is considered unknown
  3524.    (despite the fact that the mobile user has only a single configura-
  3525.    tion).  Thus, the SPI User Identification and SPI User secret-key are
  3526.    omitted from the Identity Verification calculation.
  3527.  
  3528.    When the firewall Responder sends its Identity_Response, the SPI
  3529.    Owner Identification field is "199511@router.site" and the SPI Owner
  3530.    secret-key is "FalDaRah".  The SPI User Identification field is
  3531.    "Happy_Wanderer@router.site" (taken from the request), and the SPI
  3532.    User secret-key is "FalDaRee".
  3533.  
  3534.    In this example, the mobile user is already prepared for a monthly
  3535.    password changeover, where the router might identify itself as
  3536.    "199512@router.site".
  3537.  
  3538.  
  3539. B.4.  Multiple Identities With Multiple Secrets
  3540.  
  3541.    Greater security might be achieved through configuration of a pair of
  3542.    secrets between each party.  As before, one secret is used for ini-
  3543.    tial contact to any member of the group, but another secret is used
  3544.    between specific parties.  Compromise of one secret or pair of
  3545.    secrets does not affect any other member of the group.  This might be
  3546.    appropriate between the routers forming a boundary between cooperat-
  3547.    ing Virtual Private Networks that establish local policy for each VPN
  3548.    member access.
  3549.  
  3550.    One administrator configures:
  3551.  
  3552.       identity local "Apple" "all for one"
  3553.       identity local "Apple-Baker" "Apple to Baker" "Baker"
  3554.       identity remote "Baker" "one for all"
  3555.       identity remote "Baker-Apple" "Baker to Apple"
  3556.  
  3557.    Another configures:
  3558.  
  3559.       identity local "Baker" "one for all"
  3560.       identity local "Baker-Apple" "Baker to Apple" "Apple"
  3561.       identity remote "Apple" "all for one"
  3562.       identity remote "Apple-Baker" "Apple to Baker"
  3563.  
  3564.    When the Initiator sends its Identity_Request, the SPI Owner Identi-
  3565.    fication field is "Apple" and the SPI Owner secret-key is "all for
  3566.    one".  The SPI User is unknown (many more destination parties could
  3567.    be configured).  Thus, the SPI User Identification and SPI User
  3568.    secret-key are omitted from the Identity Verification calculation.
  3569.  
  3570.  
  3571.  
  3572.  
  3573. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 64]
  3574. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  3575.  
  3576.  
  3577.    When the Responder sends its Identity_Response, finding that the spe-
  3578.    cial pairing exists for "Apple" (in this example, indicated by a
  3579.    third field), the SPI Owner Identification field is "Baker-Apple" and
  3580.    the SPI Owner secret-key is "Baker to Apple".  The SPI User Identifi-
  3581.    cation is "Apple" (taken from the request), and the SPI User secret-
  3582.    key is "all for one".
  3583.  
  3584.  
  3585. Operational Considerations
  3586.  
  3587.    The specification provides only a few configurable parameters, with
  3588.    defaults that should satisfy most situations.
  3589.  
  3590.    Retransmissions
  3591.       Default: 3.
  3592.  
  3593.    Initial Retransmission TimeOut (IRTO)
  3594.       Default: 10 seconds.
  3595.  
  3596.    Exchange TimeOut (ETO)
  3597.       Default: 60 seconds.  Minimum: Retransmissions * IRTO.
  3598.  
  3599.    Exchange LifeTime (ELT)
  3600.       Default: 30 minutes.  Minimum: 2 * ETO.
  3601.  
  3602.    SPI LifeTime (SPILT)
  3603.       Default: 5 minutes.  Minimum: 2 * ELT.
  3604.  
  3605.    Each party configures a list of known identities and symmetric
  3606.    secret-keys.
  3607.  
  3608.    In addition, each party configures local policy that determines what
  3609.    access (if any) is granted to the holder of a particular identity.
  3610.    For example, the party might allow anonymous FTP, but prohibit Tel-
  3611.    net.  Such considerations are outside the scope of this document.
  3612.  
  3613.  
  3614.  
  3615.  
  3616.  
  3617.  
  3618.  
  3619.  
  3620.  
  3621.  
  3622.  
  3623.  
  3624.  
  3625.  
  3626.  
  3627.  
  3628. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 65]
  3629. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  3630.  
  3631.  
  3632. Security Considerations
  3633.  
  3634.    Photuris was based on currently available tools, by experienced net-
  3635.    work protocol designers with an interest in cryptography, rather than
  3636.    by cryptographers with an interest in network protocols.  This speci-
  3637.    fication is intended to be readily implementable without requiring an
  3638.    extensive background in cryptology.
  3639.  
  3640.    Therefore, only minimal background cryptologic discussion and ratio-
  3641.    nale is included in this document.  Although some review has been
  3642.    provided by the general cryptologic community, it is anticipated that
  3643.    design decisions and tradeoffs will be thoroughly analysed in subse-
  3644.    quent dissertations and debated for many years to come.
  3645.  
  3646.    Cryptologic details are reserved for separate documents that may be
  3647.    more readily and timely updated with new analysis.
  3648.  
  3649.  
  3650. Acknowledgements
  3651.  
  3652.       Thou shalt make no law restricting the size of integers that may
  3653.       be multiplied together, nor the number of times that an integer
  3654.       may be multiplied by itself, nor the modulus by which an integer
  3655.       may be reduced.  [Prime Commandment]
  3656.  
  3657.    Phil Karn was principally responsible for the design of the protocol
  3658.    phases, particularly the "cookie" anti-clogging defense, developed
  3659.    the initial testing implementation, and provided much of the design
  3660.    rationale text (now removed to a separate document).
  3661.  
  3662.    William Simpson was responsible for the packet formats and
  3663.    attributes, additional message types, editing and formatting.  All
  3664.    such mistakes are his responsibility.
  3665.  
  3666.    This protocol was later discovered to have many elements in common
  3667.    with the Station-To-Station authentication protocol [DOW92].
  3668.  
  3669.    Angelos Keromytis suggested the cookie exchange rate limitation
  3670.    counter.  Also, he developed the first complete independent implemen-
  3671.    tation (circa October 1995).
  3672.  
  3673.    Paul C van Oorschot suggested signing both the public exponents and
  3674.    the shared-secret, to provide an authentication-only version of iden-
  3675.    tity verification.  Also, he provided text regarding moduli, genera-
  3676.    tor, and exponent selection (now removed to a separate document).
  3677.  
  3678.    Hilarie Orman suggested adding secret "nonces" to session-key genera-
  3679.    tion (now removed to a separate document), and provided extensive
  3680.  
  3681.  
  3682.  
  3683. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 66]
  3684. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  3685.  
  3686.  
  3687.    review of the protocol details.
  3688.  
  3689.    Bart Preneel and Paul C van Oorschot in [PO96] suggested adding
  3690.    padding between the data and trailing key when hashing for authenti-
  3691.    cation.
  3692.  
  3693.    Niels Provos developed a third independent implementation (circa May
  3694.    1997), ported to AIX, Linux, OpenBSD, and Solaris.
  3695.  
  3696.    Bill Sommerfeld suggested using the Cookie values on successive
  3697.    exchanges to provide bi-directional user-oriented keying, and includ-
  3698.    ing the authentication secret-key in the session-key generation.
  3699.  
  3700.    Oliver Spatscheck developed the second independent implementation
  3701.    (circa December 1995) for the Xkernel.
  3702.  
  3703.    International interoperability testing provided the impetus for many
  3704.    of the implementation notes herein.
  3705.  
  3706.    Randall Atkinson, Steven Bellovin, Wataru Hamada, James Hughes, Brian
  3707.    LaMacchia, Cheryl Madson, Perry Metzger, Bob Quinn, Ron Rivest, Rich
  3708.    Schroeppel, and Norman Shulman provided useful critiques of earlier
  3709.    versions of this document.
  3710.  
  3711.  
  3712. References
  3713.  
  3714.    [BGMW93] E. Brickell, D. Gordon, K. McCurley, and D. Wilson, "Fast
  3715.             Exponentiation with Precomputation (Extended Abstract)",
  3716.             Advances in Cryptology -- Eurocrypt '92, Lecture Notes in
  3717.             Computer Science 658 (1993), Springer-Verlag, 200-207.
  3718.  
  3719.             Also U.S. Patent #5,299,262, E.F. Brickell, D.M. Gordon,
  3720.             K.S. McCurley, "Method for exponentiating in cryptographic
  3721.             systems", 29 Mar 1994.
  3722.  
  3723.    [DH76]   Diffie, W., and Hellman, H.E., "New Directions in Cryptogra-
  3724.             phy", IEEE Transactions on Information Theory, v IT-22 n 6
  3725.             pp 644-654, November 1976.
  3726.  
  3727.    [DOW92]  Whitfield Diffie, Paul C van Oorshot, Michael J Wiener,
  3728.             "Authentication and Authenticated Key Exchanges", Designs,
  3729.             Codes and Cryptography, v 2 pp 107-125, Kluwer Academic Pub-
  3730.             lishers, 1992.
  3731.  
  3732.    [Firefly]
  3733.             "Photuris" is the latin name for the firefly.  "Firefly" is
  3734.             in turn the name for the USA National Security
  3735.  
  3736.  
  3737.  
  3738. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 67]
  3739. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  3740.  
  3741.  
  3742.             Administration's (classified) key exchange protocol for the
  3743.             STU-III secure telephone.  Informed speculation has it that
  3744.             Firefly is based on very similar design principles.
  3745.  
  3746.    [Prime Commandment]
  3747.             A derivation of an apocryphal quote from the usenet list
  3748.             sci.crypt.
  3749.  
  3750.    [PO96]   Bart Preneel, Paul C van Oorshot, "On the security of two
  3751.             MAC algorithms", Advances in Cryptology -- Eurocrypt '96,
  3752.             Lecture Notes in Computer Science 1070 (May 1996), Springer-
  3753.             Verlag, pages 19-32.
  3754.  
  3755.    [RFC-768]
  3756.             Postel, J., "User Datagram Protocol", STD 6, August 1980.
  3757.  
  3758.    [RFC-1321]
  3759.             Rivest, R., "The MD5 Message-Digest Algorithm", RFC-1321,
  3760.             MIT Laboratory for Computer Science, April 1992.
  3761.  
  3762.    [RFC-1700]
  3763.             Reynolds, J., and Postel, J., "Assigned Numbers", STD 2,
  3764.             USC/Information Sciences Institute, October 1994.
  3765.  
  3766.    [RFC-1812]
  3767.             Baker, F., Editor, "Requirements for IP Version 4 Routers",
  3768.             Cisco Systems, June 1995.
  3769.  
  3770.    [RFC-1825]
  3771.             Atkinson, R., "Security Architecture for the Internet Proto-
  3772.             col", Naval Research Laboratory, July 1995.
  3773.  
  3774.    [RFC-1828]
  3775.             Metzger, P., Simpson, W., "IP Authentication using Keyed
  3776.             MD5", July 1995.
  3777.  
  3778.    [RFC-1829]
  3779.             Karn, P., Metzger, P., Simpson, W., "The ESP DES-CBC Trans-
  3780.             form", July 1995.
  3781.  
  3782.    [RFC-2119]
  3783.             Bradner, S., "Key words for use in RFCs to Indicate Require-
  3784.             ment Levels", BCP 14, Harvard University, March 1997.
  3785.  
  3786.    [RFC-xxxx]
  3787.             Karn, P., and Simpson, W., "ICMP Security Failures Mes-
  3788.             sages", draft-ietf-ipsec-icmp-fail-01.txt, work in progress.
  3789.  
  3790.  
  3791.  
  3792.  
  3793. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 68]
  3794. DRAFT                       Photuris Protocol                   May 1997
  3795.  
  3796.  
  3797.    [Rooij94]
  3798.             P. de Rooij, "Efficient exponentiation using precomputation
  3799.             and vector addition chains", Advances in Cryptology -- Euro-
  3800.             crypt '94, Lecture Notes in Computer Science, Springer-
  3801.             Verlag, pages 403-415.
  3802.  
  3803.    [Schneier95]
  3804.             Schneier, B., "Applied Cryptography Second Edition", John
  3805.             Wiley & Sons, New York, NY, 1995.  ISBN 0-471-12845-7.
  3806.  
  3807.  
  3808.  
  3809. Contacts
  3810.  
  3811.    Comments about this document should be discussed on the
  3812.    photuris@majordomo.soscorp.com mailing list.
  3813.  
  3814.    Questions about this document can also be directed to:
  3815.  
  3816.       Phil Karn
  3817.       Qualcomm, Inc.
  3818.       6455 Lusk Blvd.
  3819.       San Diego, California  92121-2779
  3820.  
  3821.           karn@qualcomm.com
  3822.           karn@unix.ka9q.ampr.org (preferred)
  3823.  
  3824.  
  3825.       William Allen Simpson
  3826.       DayDreamer
  3827.       Computer Systems Consulting Services
  3828.       1384 Fontaine
  3829.       Madison Heights, Michigan  48071
  3830.  
  3831.           wsimpson@UMich.edu
  3832.           wsimpson@GreenDragon.com (preferred)
  3833.           bsimpson@MorningStar.com
  3834.  
  3835.  
  3836.  
  3837.  
  3838.  
  3839.  
  3840.  
  3841.  
  3842.  
  3843.  
  3844.  
  3845.  
  3846.  
  3847.  
  3848. Simpson & Karn            expires in six months                [Page 69]
  3849.  
  3850.  
  3851.