git.meshlink.io Git - meshlink/blob - doc/SECURITY2

   1 This is the security documentation for tinc, a Virtual Private Network daemon.
   2
   3    Copyright 2001 Guus Sliepen <guus@sliepen.warande.net>,
   4              2001 Wessel Dankers <wsl@nl.linux.org>
   5
   6    Permission is granted to make and distribute verbatim copies of
   7    this documentation provided the copyright notice and this
   8    permission notice are preserved on all copies.
   9
  10    Permission is granted to copy and distribute modified versions of
  11    this documentation under the conditions for verbatim copying,
  12    provided that the entire resulting derived work is distributed
  13    under the terms of a permission notice identical to this one.
  14
  15    $Id: SECURITY2,v 1.1.2.1 2001/02/13 09:54:29 guus Exp $
  16
  17 Proposed new authentication scheme
  18 ----------------------------------
  19
  20 A new scheme for authentication in tinc has been devised, which offers some
  21 improvements over the protocol used in 1.0pre2 and 1.0pre3. Explanation is
  22 below.
  23
  24 daemon  message
  25 --------------------------------------------------------------------------
  26 client  <attempts connection>
  27
  28 server  <accepts connection>
  29
  30 client  ID client 9 0
  31               |   | +-> options
  32               |   +---> version
  33               +-------> name of tinc daemon
  34
  35 server  ID server 9 0
  36               |   | +-> options
  37               |   +---> version
  38               +-------> name of tinc daemon
  39
  40 client  META_KEY 5f0823a93e35b69e...7086ec7866ce582b
  41                  \_________________________________/
  42                                  +-> RSAKEYLEN bits totally random string S1,
  43                                      encrypted with server's public RSA key
  44
  45 server  META_KEY 6ab9c1640388f8f0...45d1a07f8a672630
  46                  \_________________________________/
  47                                  +-> RSAKEYLEN bits totally random string S2,
  48                                      encrypted with client's public RSA key
  49
  50 From now on:
  51  - the client will symmetrically encrypt outgoing traffic using S1
  52  - the server will symmetrically encrypt outgoing traffic using S2
  53
  54 client  CHALLENGE da02add1817c1920989ba6ae2a49cecbda0
  55                   \_________________________________/
  56                                  +-> CHALLEN bits totally random string H1
  57
  58 server  CHALLENGE 57fb4b2ccd70d6bb35a64c142f47e61d57f
  59                   \_________________________________/
  60                                  +-> CHALLEN bits totally random string H2
  61
  62 client  CHAL_REPLY 816a86
  63                       +-> 160 bits SHA1 of H2
  64
  65 server  CHAL_REPLY 928ffe
  66                       +-> 160 bits SHA1 of H1
  67 --------------------------------------------------------------------------
  68
  69 This new scheme has several improvements, both in efficiency and security.
  70
  71 First of all, the server sends exactly the same kind of messages over the wire
  72 as the client. The previous versions of tinc first authenticated the client,
  73 and then the server. This scheme even allows both sides to send their messages
  74 simultaneously, there is no need to wait for the other to send something first.
  75 This means that any calculations that need to be done upon sending or receiving
  76 a message can also be done in parallel. This is especially important when doing
  77 RSA encryption/decryption. Given that these calculations are the main part of
  78 the CPU time spent for the authentication, speed is improved by a factor 2.
  79
  80 Second, only one RSA encrypted message is sent instead of two. This reduces the
  81 amount of information attackers can see (and thus use for a crypto attack). It
  82 also improves speed by a factor two, making the total speedup a factor 4.
  83
  84 Third, and most important:
  85
  86 The symmetric cipher keys are exchanged first, the challenge is done
  87 afterwards. In the previous authentication scheme, because a man-in-the-middle
  88 could pass the challenge/chal_reply phase (by just copying the messages between
  89 the two real tinc daemons), but no information was exchanged that was really
  90 needed to read the rest of the messages, the challenge/chal_reply phase was of
  91 no real use. The man-in-the-middle was only stopped by the fact that only after
  92 the ACK messages were encrypted with the symmetric cipher. Potentially, it
  93 could even send it's own symmetric key to the server (if it knew the server's
  94 public key) and read some of the metadata the server would send it (it was
  95 impossible for the mitm to read actual network packets though). The new scheme
  96 however prevents this.
  97
  98 This new scheme makes sure that first of all, symmetric keys are exchanged. The
  99 rest of the messages are then encrypted with the symmetric cipher. Then, each
 100 side can only read received messages if they have their private key. The
 101 challenge is there to let the other side know that the private key is really
 102 known, because a challenge reply can only be sent back if the challenge is
 103 decrypted correctly, and that can only be done with knowledge of the private
 104 key.
 105
 106 Fourth: the first thing that is send via the symmetric cipher encrypted
 107 connection is a totally random string, so that there is no known plaintext (for
 108 an attacker) in the beginning of the encrypted stream.
 109
 110
 111 An explicit ACK is no longer needed, the CHAL_REPLY serves as an ACK.
 112
 113 Some things to be discussed:
 114
 115  - What should CHALLEN be? Same as RSAKEYLEN? 256 bits? More/less?