home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Unix System Administration Handbook 1997 October / usah_oct97.iso / rfc / 2000s / rfc2095.txt < prev    next >
Text File  |  1997-01-28  |  10KB  |  284 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7. Network Working Group                                       J. Klensin
  8. Request for Comments: 2095                                    R. Catoe
  9. Category: Standards Track                                 P. Krumviede
  10.                                                                    MCI
  11.                                                           January 1997
  12.  
  13.  
  14.        IMAP/POP AUTHorize Extension for Simple Challenge/Response
  15.  
  16. Status of this Memo
  17.  
  18.    This document specifies an Internet standards track protocol for the
  19.    Internet community, and requests discussion and suggestions for
  20.    improvements.  Please refer to the current edition of the "Internet
  21.    Official Protocol Standards" (STD 1) for the standardization state
  22.    and status of this protocol.  Distribution of this memo is unlimited.
  23.  
  24. Abstract
  25.  
  26.    While IMAP4 supports a number of strong authentication mechanisms as
  27.    described in RFC 1731, it lacks any mechanism that neither passes
  28.    cleartext, reusable passwords across the network nor requires either
  29.    a significant security infrastructure or that the mail server update
  30.    a mail-system-wide user authentication file on each mail access.
  31.    This specification provides a simple challenge-response
  32.    authentication protocol that is suitable for use with IMAP4.  Since
  33.    it utilizes Keyed-MD5 digests and does not require that the secret be
  34.    stored in the clear on the server, it may also constitute an
  35.    improvement on APOP for POP3 use as specified in RFC 1734.
  36.  
  37. 1. Introduction
  38.  
  39.    Existing Proposed Standards specify an AUTHENTICATE mechanism for the
  40.    IMAP4 protocol [IMAP, IMAP-AUTH] and a parallel AUTH mechanism for
  41.    the POP3 protocol [POP3-AUTH].  The AUTHENTICATE mechanism is
  42.    intended to be extensible; the four methods specified in [IMAP-AUTH]
  43.    are all fairly powerful and require some security infrastructure to
  44.    support.  The base POP3 specification [POP3] also contains a
  45.    lightweight challenge-response mechanism called APOP.  APOP is
  46.    associated with most of the risks associated with such protocols: in
  47.    particular, it requires that both the client and server machines have
  48.    access to the shared secret in cleartext form. CRAM offers a method
  49.    for avoiding such cleartext storage while retaining the algorithmic
  50.    simplicity of APOP in using only MD5, though in a "keyed" method.
  51.  
  52.  
  53.  
  54.  
  55.  
  56.  
  57.  
  58. Klensin, Catoe & Krumviede  Standards Track                     [Page 1]
  59.  
  60. RFC 2095              IMAP/POP AUTHorize Extension          January 1997
  61.  
  62.  
  63.    At present, IMAP [IMAP] lacks any facility corresponding to APOP.
  64.    The only alternative to the strong mechanisms identified in [IMAP-
  65.    AUTH] is a presumably cleartext username and password, supported
  66.    through the LOGIN command in [IMAP].  This document describes a
  67.    simple challenge-response mechanism, similar to APOP and PPP CHAP
  68.    [PPP], that can be used with IMAP (and, in principle, with POP3).
  69.  
  70.    This mechanism also has the advantage over some possible alternatives
  71.    of not requiring that the server maintain information about email
  72.    "logins" on a per-login basis.  While mechanisms that do require such
  73.    per-login history records may offer enhanced security, protocols such
  74.    as IMAP, which may have several connections between a given client
  75.    and server open more or less simultaneous, may make their
  76.    implementation particularly challenging.
  77.  
  78. 2. Challenge-Response Authentication Mechanism (CRAM)
  79.  
  80.    The authentication type associated with CRAM is "CRAM-MD5".
  81.  
  82.    The data encoded in the first ready response contains an
  83.    presumptively arbitrary string of random digits, a timestamp, and the
  84.    fully-qualified primary host name of the server.  The syntax of the
  85.    unencoded form must correspond to that of an RFC 822 'msg-id'
  86.    [RFC822] as described in [POP3].
  87.  
  88.    The client makes note of the data and then responds with a string
  89.    consisting of the user name, a space, and a 'digest'.  The latter is
  90.    computed by applying the keyed MD5 algorithm from [KEYED-MD5] where
  91.    the key is a shared secret and the digested text is the timestamp
  92.    (including angle-brackets).
  93.  
  94.    This shared secret is a string known only to the client and server.
  95.    The `digest' parameter itself is a 16-octet value which is sent in
  96.    hexadecimal format, using lower-case ASCII characters.
  97.  
  98.    When the server receives this client response, it verifies the digest
  99.    provided.  If the digest is correct, the server should consider the
  100.    client authenticated and respond appropriately.
  101.  
  102.    Keyed MD5 is chosen for this application because of the greater
  103.    security imparted to authentication of short messages. In addition,
  104.    the use of the techniques described in [KEYED-MD5] for precomputation
  105.    of intermediate results make it possible to avoid explicit cleartext
  106.    storage of the shared secret on the server system by instead storing
  107.    the intermediate results which are known as "contexts".
  108.  
  109.  
  110.  
  111.  
  112.  
  113.  
  114. Klensin, Catoe & Krumviede  Standards Track                     [Page 2]
  115.  
  116. RFC 2095              IMAP/POP AUTHorize Extension          January 1997
  117.  
  118.  
  119.    CRAM does not support a protection mechanism.
  120.  
  121.    Example:
  122.  
  123.    The examples in this document show the use of the CRAM mechanism with
  124.    the IMAP4 AUTHENTICATE command [IMAP-AUTH].  The base64 encoding of
  125.    the challenges and responses is part of the IMAP4 AUTHENTICATE
  126.    command, not part of the CRAM specification itself.
  127.  
  128.      S: * OK IMAP4 Server
  129.      C: A0001 AUTHENTICATE CRAM-MD5
  130.      S: + PDE4OTYuNjk3MTcwOTUyQHBvc3RvZmZpY2UucmVzdG9uLm1jaS5uZXQ+
  131.      C: dGltIGI5MTNhNjAyYzdlZGE3YTQ5NWI0ZTZlNzMzNGQzODkw
  132.      S: A0001 OK CRAM authentication successful
  133.  
  134.       In this example, the shared secret is the string
  135.       'tanstaaftanstaaf'.  Hence, the Keyed MD5 digest is produced by
  136.       calculating
  137.  
  138.         MD5((tanstaaftanstaaf XOR opad),
  139.             MD5((tanstaaftanstaaf XOR ipad),
  140.             <1896.697170952@postoffice.reston.mci.net>))
  141.  
  142.       where ipad and opad are as defined in the keyed-MD5 Work in
  143.       Progress [KEYED-MD5] and the string shown in the challenge is the
  144.       base64 encoding of <1896.697170952@postoffice.reston.mci.net>. The
  145.       shared secret is null-padded to a length of 64 bytes. If the
  146.       shared secret is longer than 64 bytes, the MD5 digest of the
  147.       shared secret is used as a 16 byte input to the keyed MD5
  148.       calculation.
  149.  
  150.       This produces a digest value (in hexadecimal) of
  151.  
  152.            b913a602c7eda7a495b4e6e7334d3890
  153.  
  154.       The user name is then prepended to it, forming
  155.  
  156.            tim b913a602c7eda7a495b4e6e7334d3890
  157.  
  158.       Which is then base64 encoded to meet the requirements of the IMAP4
  159.       AUTHENTICATE command (or the similar POP3 AUTH command), yielding
  160.  
  161.            dGltIGI5MTNhNjAyYzdlZGE3YTQ5NWI0ZTZlNzMzNGQzODkw
  162.  
  163.  
  164.  
  165.  
  166.  
  167.  
  168.  
  169.  
  170. Klensin, Catoe & Krumviede  Standards Track                     [Page 3]
  171.  
  172. RFC 2095              IMAP/POP AUTHorize Extension          January 1997
  173.  
  174.  
  175. 3. References
  176.  
  177.    [CHAP]  Lloyd, B., and W. Simpson, "PPP Authentication Protocols",
  178.        RFC 1334, October 1992.
  179.  
  180.    [IMAP] Crispin, M., "Internet Message Access Protocol - Version
  181.        4rev1", RFC 2060, University of Washington, December 1996.
  182.  
  183.    [IMAP-AUTH] Myers, J., "IMAP4 Authentication Mechanisms",
  184.        RFC 1731, Carnegie Mellon, December 1994.
  185.  
  186.    [KEYED-MD5] Krawczyk, H., "HMAC-MD5: Keyed-MD5 for Message
  187.        Authentication", Work in Progess.
  188.  
  189.    [MD5]  Rivest, R., "The MD5 Message Digest Algorithm",
  190.        RFC 1321, MIT Laboratory for Computer Science, April 1992.
  191.  
  192.    [POP3] Myers, J., and M. Rose, "Post Office Protocol - Version 3",
  193.        STD 53, RFC 1939, Carnegie Mellon, May 1996.
  194.  
  195.    [POP3-AUTH] Myers, J., "POP3 AUTHentication command", RFC 1734,
  196.        Carnegie Mellon, December, 1994.
  197.  
  198. 4. Security Considerations
  199.  
  200.    It is conjectured that use of the CRAM authentication mechanism
  201.    provides origin identification and replay protection for a session.
  202.    Accordingly, a server that implements both a cleartext password
  203.    command and this authentication type should not allow both methods of
  204.    access for a given user.
  205.  
  206.    While the saving, on the server, of "contexts" (see section 2) is
  207.    marginally better than saving the shared secrets in cleartext as is
  208.    required by CHAP [CHAP] and APOP [POP3], it is not sufficient to
  209.    protect the secrets if the server itself is compromised.
  210.    Consequently, servers that store the secrets or contexts must both be
  211.    protected to a level appropriate to the potential information value
  212.    in user mailboxes and identities.
  213.  
  214.    As the length of the shared secret increases, so does the difficulty
  215.    of deriving it.
  216.  
  217.    While there are now suggestions in the literature that the use of MD5
  218.    and keyed MD5 in authentication procedures probably has a limited
  219.    effective lifetime, the technique is now widely deployed and widely
  220.    understood.  It is believed that this general understanding may
  221.    assist with the rapid replacement, by CRAM-MD5, of the current uses
  222.    of permanent cleartext passwords in IMAP.   This document has been
  223.  
  224.  
  225.  
  226. Klensin, Catoe & Krumviede  Standards Track                     [Page 4]
  227.  
  228. RFC 2095              IMAP/POP AUTHorize Extension          January 1997
  229.  
  230.  
  231.    deliberately written to permit easy upgrading to use SHA (or whatever
  232.    alternatives emerge) when they are considered to be widely available
  233.    and adequately safe.
  234.  
  235.    Even with the use of CRAM, users are still vulnerable to active
  236.    attacks.  An example of an increasingly common active attack is 'TCP
  237.    Session Hijacking' as described in CERT Advisory CA-95:01 [CERT95].
  238.  
  239.    See section 1 above for additional discussion.
  240.  
  241. 5. Acknowledgements
  242.  
  243.    This memo borrows ideas and some text liberally from [POP3] and
  244.    [RFC-1731] and thanks are due the authors of those documents.  Ran
  245.    Atkinson made a number of valuable technical and editorial
  246.    contributions to the document.
  247.  
  248. 6. Authors' Addresses
  249.  
  250.    John C. Klensin
  251.    MCI Telecommunications
  252.    800 Boylston St, 7th floor
  253.    Boston, MA 02199
  254.    USA
  255.  
  256.    EMail: klensin@mci.net
  257.    Phone: +1 617 960 1011
  258.  
  259.    Randy Catoe
  260.    MCI Telecommunications
  261.    2100 Reston Parkway
  262.    Reston, VA 22091
  263.    USA
  264.  
  265.    EMail: randy@mci.net
  266.    Phone: +1 703 715 7366
  267.  
  268.    Paul Krumviede
  269.    MCI Telecommunications
  270.    2100 Reston Parkway
  271.    Reston, VA 22091
  272.    USA
  273.  
  274.    EMail: paul@mci.net
  275.    Phone: +1 703 715 7251
  276.  
  277.  
  278.  
  279.  
  280.  
  281.  
  282. Klensin, Catoe & Krumviede  Standards Track                     [Page 5]
  283.  
  284.