[要約] RFC 4309は、IPsecのESPにおいてAESブロック暗号をCounter with CBC-MAC（CCM）モードで使用する方法を規定しています。機密性のためのカウンターモードと、整合性のためのCBC-MACを一括して処理する、認証付き暗号（AEAD）の実装仕様を提供します。単一のアルゴリズムで暗号化とメッセージ認証の両方を効率的に実現するための、パケット形式やパラメータ設定について詳述しています。
Network Working Group R. Housley
Request for Comments: 4309 Vigil Security
Category: Standards Track December 2005
Using Advanced Encryption Standard (AES) CCM Mode with IPsec Encapsulating Security Payload (ESP)
IPsec ESP における Advanced Encryption Standard (AES) CCM モードの利用
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本文書の状態
This document specifies an Internet standards track protocol for the Internet community, and requests discussion and suggestions for improvements. Please refer to the current edition of the "Internet Official Protocol Standards" (STD 1) for the standardization state and status of this protocol. Distribution of this memo is unlimited.
本文書はインターネットコミュニティのためのインターネット標準トラックプロトコルを規定するものであり、改善のための議論や提案を募集します。このプロトコルの標準化状態およびステータスについては、「インターネット公式プロトコル標準」（STD 1）の最新版を参照してください。本文書の配布は制限ありません。
Copyright Notice
著作権表示
Copyright (C) The Internet Society (2005).
Copyright (C) The Internet Society (2005).
Abstract
概要
This document describes the use of Advanced Encryption Standard (AES) in Counter with CBC-MAC (CCM) Mode, with an explicit initialization vector (IV), as an IPsec Encapsulating Security Payload (ESP) mechanism to provide confidentiality, data origin authentication, and connectionless integrity.
本文書は、機密性、データ起源認証、およびコネクションレスの整合性を提供するための IPsec の暗号ペイロードカプセル化（ESP）メカニズムとして、明示的な初期化ベクトル（IV）を伴う CCM（Counter with CBC-MAC）モードにおける Advanced Encryption Standard（AES）の使用について説明します。
Table of Contents
目次
1. Introduction ....................................................2
1.1. Conventions Used in This Document ..........................2
2. AES CCM Mode ....................................................2
3. ESP Payload .....................................................4
3.1. Initialization Vector (IV) .................................4
3.2. Encrypted Payload ..........................................4
3.3. Authentication Data ........................................5
4. Nonce Format ....................................................5
5. AAD Construction ................................................6
6. Packet Expansion ................................................7
7. IKE Conventions .................................................7
7.1. Keying Material and Salt Values ............................7
7.2. Phase 1 Identifier .........................................8
7.3. Phase 2 Identifier .........................................8
7.4. Key Length Attribute .......................................8
8. Test Vectors ....................................................8
9. Security Considerations .........................................8
10. Design Rationale ...............................................9
11. IANA Considerations ...........................................11
12. Acknowledgements ..............................................11
13. References ....................................................11
13.1. Normative References .....................................11
13.2. Informative References ...................................12
The Advanced Encryption Standard (AES) [AES] is a block cipher, and it can be used in many different modes. This document describes the use of AES in CCM (Counter with CBC-MAC) mode (AES CCM), with an explicit initialization vector (IV), as an IPsec Encapsulating Security Payload (ESP) [ESP] mechanism to provide confidentiality, data origin authentication, and connectionless integrity.
Advanced Encryption Standard（AES）[AES] はブロック暗号であり、さまざまなモードで使用することができます。本文書は、機密性、データ起源認証、およびコネクションレス savings の整合性を提供するための IPsec の暗号ペイロードカプセル化（ESP）[ESP] メカニズムとして、明示的な初期化ベクトル（IV）を伴う CCM（Counter with CBC-MAC）モード（AES CCM）での AES の使用について説明します。
This document does not provide an overview of IPsec. However, information about how the various components of IPsec and the way in which they collectively provide security services is available in [ARCH] and [ROAD].
本文書は IPsec の概要を説明するものではありません。ただし、IPsec のさまざまな構成要素や、それらが連動してセキュリティサービスを提供する方法に関する情報は、[ARCH] および [ROAD] で入手可能です。
The key words "MUST", "MUST NOT", "REQUIRED", "SHALL", "SHALL NOT", "SHOULD", "SHOULD NOT", "RECOMMENDED", "MAY", and "OPTIONAL" in this document are to be interpreted as described in [STDWORDS].
このドキュメントのキーワード「MUST」、「MUST NOT」、「REQUIRED」、「SHALL」、「SHALL NOT」、「SHOULD」、「SHOULD NOT」、「RECOMMENDED」、「MAY」、「OPTIONAL」は、[STDWORDS] で説明されているように解釈されるものとします。
CCM is a generic authenticate-and-encrypt block cipher mode [CCM]. In this specification, CCM is used with the AES [AES] block cipher.
CCM は一般的な認証付き暗号（AEAD）ブロック暗号モードです [CCM]。本仕様において、CCM は AES [AES] ブロック暗号と組み合わせて使用されます。
AES CCM has two parameters:
AES CCMには2つのパラメーターがあります。
M M indicates the size of the integrity check value (ICV). CCM defines values of 4, 6, 8, 10, 12, 14, and 16 octets; However, to maintain alignment and provide adequate security, only the values that are a multiple of four and are at least eight are permitted. Implementations MUST support M values of 8 octets and 16 octets, and implementations MAY support an M value of 12 octets.
M：M は整合性チェック値（ICV）のサイズを示します。CCM は 4、6、8、10、12、14、16 オクテットの値を定義しています。しかし、アライメントの維持と十分なセキュリティの確保のため、4 の倍数であり、かつ 8 以上の値のみが許容されます。実装は 8 オクテットおよび 16 オクテット of M の値をサポートしなければならず（MUST）、12 オクテットの M の値をサポートしてもよいです（MAY）。
L L indicates the size of the length field in octets. CCM defines values of L between 2 octets and 8 octets. This specification only supports L = 4. Implementations MUST support an L value of 4 octets, which accommodates a full Jumbogram [JUMBO]; however, the length includes all of the encrypted data, which also includes the ESP Padding, Pad Length, and Next Header fields.
L：L は長さフィールドのサイズ（オクテット数）を示します。CCM は L の値として 2 オクテットから 8 オクテットの間を定義しています。本仕様では L = 4 のみをサポートします。実装は 4 オクテットの L の値をサポートしなければならず（MUST）、これは完全なジャンボグラム [JUMBO] に対応します。ただし、この長さには、ESP パディング、パッド長、および次ヘッダー（Next Header）フィールドを含む、すべての暗号化データが含まれます。
There are four inputs to CCM originator processing:
CCM 送信側処理には 4 つの入力があります。
key A single key is used to calculate the ICV using CBC-MAC and to perform payload encryption using counter mode. AES supports key sizes of 128 bits, 192 bits, and 256 bits. The default key
鍵：CBC-MAC を用いた ICV の計算と、カウンターモードを用いたペイロードの暗号化に、同一の単一の鍵を使用します。AES は 128 ビット、192 ビット、256 ビットの鍵サイズをサポートします。デフォルトの鍵
size is 128 bits, and implementations MUST support this key size. Implementations MAY also support key sizes of 192 bits and 256 bits.
サイズは 128 ビットであり、実装はこの鍵サイズをサポートしなければなりません（MUST）。実装は 192 ビットおよび 256 ビットの鍵サイズをサポートしてもよいです（MAY）。
nonce The size of the nonce depends on the value selected for the parameter L. It is 15-L octets. Implementations MUST support a nonce of 11 octets. The construction of the nonce is described in Section 4.
ノンス：ノンスのサイズはパラメータ L に対して選択された値に依存し、15-L オクテットとなります。実装は 11 オクテットのノンスをサポートしなければなりません（MUST）。ノンスの構築についてはセクション 4 で説明します。
payload The payload of the ESP packet. The payload MUST NOT be longer than 4,294,967,295 octets, which is the maximum size of a Jumbogram [JUMBO]; however, the ESP Padding, Pad Length, and Next Header fields are also part of the payload.
ペイロード：ESP パケットのペイロードです。ペイロードは 4,294,967,295 オクテットを超えてはなりません（MUST NOT）。これはジャンボグラム [JUMBO] の最大サイズです。ただし、ESP パディング、パッド長、および次ヘッダー（Next Header）フィールドもペイロードの一部となります。
AAD CCM provides data integrity and data origin authentication for some data outside the payload. CCM does not allow additional authenticated data (AAD) to be longer than 18,446,744,073,709,551,615 octets. The ICV is computed from the ESP header, Payload, and ESP trailer fields, which is significantly smaller than the CCM-imposed limit. The construction of the AAD described in Section 5.
AAD：CCM は、ペイロード外の一部のデータに対してデータの整合性とデータ起源の認証を提供します。CCM は、追加の認証データ（AAD）の長さが 18,446,744,073,709,551,615 オクテットを超えることを許容しません。ICV は ESP ヘッダー、ペイロード、および ESP トレーラーフィールドから計算されますが、これは CCM によって課される制限よりも大幅に小さいサイズです。AAD の構築についてはセクション 5 で説明します。
AES CCM requires the encryptor to generate a unique per-packet value and to communicate this value to the decryptor. This per-packet value is one of the component parts of the nonce, and it is referred to as the initialization vector (IV). The same IV and key combination MUST NOT be used more than once. The encryptor can generate the IV in any manner that ensures uniqueness. Common approaches to IV generation include incrementing a counter for each packet and linear feedback shift registers (LFSRs).
AES CCM では、暗号化側が一意のパケットごとの値を生成し、この値を復号側に伝える必要があります。このパケットごとの値はノンス（nonce）の構成要素の 1 つであり、初期化ベクトル（IV）と呼ばれます。同じ IV と鍵の組み合わせは 2 回以上使用してはなりません（MUST NOT）。暗号化側は一意性を保証する任意の方法で IV を生成できます。IV 生成の一般的なアプローチには、パケットごとにカウンタをインクリメントする方法や、線形フィードバックシフトレジスタ（LFSR）などがあります。
AES CCM employs counter mode for encryption. As with any stream cipher, reuse of the same IV value with the same key is catastrophic. An IV collision immediately leaks information about the plaintext in both packets. For this reason, it is inappropriate to use this CCM with statically configured keys. Extraordinary measures would be needed to prevent reuse of an IV value with the static key across power cycles. To be safe, implementations MUST use fresh keys with AES CCM. The Internet Key Exchange (IKE) [IKE] protocol or IKEv2 [IKEv2] can be used to establish fresh keys.
AES CCM は暗号化にカウンターモードを採用しています。他のストリーム暗号と同様に、同じ鍵で同じ IV 値を再利用することは致命的です。IV の衝突が発生すると、両方のパケットの平文に関する情報が直ちに漏洩します。このため、この CCM を静的に設定された鍵で使用することは不適切です。電源リセット（パワーサイクル）をまたいで静的鍵による IV 値の再利用を防ぐには、極めて厳格な対策が必要になります。安全を期すため、実装は AES CCM で新鮮な鍵を使用しなければなりません（MUST）。新鮮な鍵を確立するために、インターネット鍵交換（IKE）[IKE] プロトコルまたは IKEv2 [IKEv2] を使用することができます。
The ESP payload is composed of the IV followed by the ciphertext. The payload field, as defined in [ESP], is structured as shown in Figure 1.
ESP ペイロードは、IV とそれに続く暗号文（ciphertext）で構成されます。[ESP] で定義されているペイロードフィールドは、図 1 に示すように構成されています。
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Initialization Vector |
| (8 octets) |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| |
~ Encrypted Payload (variable) ~
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| |
~ Authentication Data (variable) ~
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Figure 1. ESP Payload Encrypted with AES CCM
図1. AES CCMで暗号化されたESPペイロード
The AES CCM IV field MUST be eight octets. The IV MUST be chosen by the encryptor in a manner that ensures that the same IV value is used only once for a given key. The encryptor can generate the IV in any manner that ensures uniqueness. Common approaches to IV generation include incrementing a counter for each packet and linear feedback shift registers (LFSRs).
AES CCM の IV フィールドは 8 オクテットでなければなりません（MUST）。IV は、与えられた鍵に対して同じ IV 値が一度だけ使用されることを保証する方法で、暗号化側が選択しなければなりません（MUST）。暗号化側は一意性を保証する任意の方法で IV を生成できます。IV 生成の一般的なアプローチには、パケットごとにカウンタをインクリメントする方法や、線形フィードバックシフトレジスタ（LFSR）などがあります。
Including the IV in each packet ensures that the decryptor can generate the key stream needed for decryption, even when some datagrams are lost or reordered.
各パケットに IV を含めることで、一部のデータグラムが損失または並べ替えられた場合でも、復号側が復号に必要なキーストリームを生成できることを保証します。
The encrypted payload contains the ciphertext.
暗号化されたペイロードには暗号文（ciphertext）が含まれます。
AES CCM mode does not require plaintext padding. However, ESP does require padding to 32-bit word-align the authentication data. The Padding, Pad Length, and Next Header fields MUST be concatenated with the plaintext before performing encryption, as described in [ESP]. When padding is required, it MUST be generated and checked in accordance with the conventions specified in [ESP].
AES CCM モードは平文のパディングを必要としません。ただし、ESP は認証データを 32 ビットワード境界に整列（アライメント）させるためのパディングを必要とします。[ESP] で説明されているように、暗号化を実行する前に、パディング（Padding）、パッド長（Pad Length）、および次ヘッダー（Next Header）フィールドを平文と連結しなければなりません（MUST）。パディングが必要な場合、それは [ESP] に規定された規則に従って生成および検証されなければなりません（MUST）。
AES CCM provides an encrypted ICV. The ICV provided by CCM is carried in the Authentication Data fields without further encryption. Implementations MUST support ICV sizes of 8 octets and 16 octets. Implementations MAY also support ICV 12 octets.
AES CCM は暗号化された ICV（整合性チェック値）提供します。CCM が提供する ICV は、それ以上の暗号化を行うことなく認証データ（Authentication Data）フィールドに格納されて運ばれます。実装は 8 オクテットおよび 16 オクテットの ICV サイズをサポートしなければならず（MUST）、12 オクテットの ICV をサポートしてもよいです（MAY）。
Each packet conveys the IV that is necessary to construct the sequence of counter blocks used by counter mode to generate the key stream. The AES counter block is 16 octets. One octet is used for the CCM Flags, and 4 octets are used for the block counter, as specified by the CCM L parameter. The remaining octets are the nonce. These octets occupy the second through the twelfth octets in the counter block. Figure 2 shows the format of the nonce.
各パケットは、キーストリームを生成するためにカウンターモードで使用されるカウンターブロック of シーケンスを構築するのに必要な IV を伝達します。AES カウンターブロックは 16 オクテットです。CCM L パラメータで指定されているように、1 オクテットが CCM フラグに使用され、4 オクテットがブロックカウンターに使用されます。残りのオクテットがノンスです。これらのオクテットは、カウンターブロックの 2 番目から 12 番目のオクテットを占めます。図 2 にノンスの形式を示します。
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Salt |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Initialization Vector |
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Figure 2. Nonce Format
図2. ノンス形式
The components of the nonce are as follows:
ノンスの構成要素は次のとおりです。
Salt The salt field is 24 bits. As the name implies, it contains an unpredictable value. It MUST be assigned at the beginning of the security association. The salt value need not be secret, but it MUST NOT be predictable prior to the beginning of the security association.
ソルト：ソルトフィールドは 24 ビットです。その名の通り、予測不可能な値が含まれています。これはセキュリティアソシエーションの開始時に割り当てられなければなりません（MUST）。ソルト値は秘密である必要はありませんが、セキュリティアソシエーションの開始前に予測可能であってはなりません（MUST NOT）。
Initialization Vector The IV field is 64 bits. As described in Section 3.1, the IV MUST be chosen by the encryptor in a manner that ensures that the same IV value is used only once for a given key.
初期化ベクトル：IV フィールドは 64 ビットです。セクション 3.1 で説明されているように、IV は、与えられた鍵に対して同じ IV 値が一度だけ使用されることを保証する方法で、暗号化側が選択しなければなりません（MUST）。
This construction permits each packet to consist of up to:
この構成により、各パケットは最大で以下で構成されることが許可されます。
2^32 blocks = 4,294,967,296 blocks = 68,719,476,736 octets
2^32ブロック= 4,294,967,296ブロック= 68,719,476,736オクテット
This construction provides more key stream for each packet than is needed to handle any IPv6 Jumbogram [JUMBO].
この構造は、IPv6ジャンボグラム[JUMBO]を処理するために必要なものよりも、各パケットの十分なキーストリームを提供します。
The data integrity and data origin authentication for the Security Parameters Index (SPI) and (Extended) Sequence Number fields is provided without encrypting them. Two formats are defined: one for 32-bit sequence numbers and one for 64-bit extended sequence numbers. The format with 32-bit sequence numbers is shown in Figure 3, and the format with 64-bit extended sequence numbers is shown in Figure 4.
セキュリティパラメータインデックス（SPI）および（拡張）シーケンス番号フィールドのデータの整合性とデータ起源の認証は、これらを暗号化せずに提供されます。2 つの形式が定義されています。1 つは 32 ビットシーケンス番号用、もう 1 つは 64 ビットの拡張シーケンス番号（Extended Sequence Numbers）用です。32 ビットシーケンス番号の形式を図 3 に、64 ビットの拡張シーケンス番号の形式を図 4 に示します。
Sequence Numbers are conveyed canonical network byte order. Extended Sequence Numbers are conveyed canonical network byte order, placing the high-order 32 bits first and the low-order 32 bits second. Canonical network byte order is fully described in RFC 791, Appendix B.
シーケンス番号は、規範的なネットワークバイトオーダー（canonical network byte order）で伝達されます。拡張シーケンス番号は、高次の 32 ビットを最初、低次の 32 ビットを 2 番目に配置する規範的なネットワークバイトオーダーで伝達されます。規範的なネットワークバイトオーダーについては、RFC 791 の付録 B で詳しく説明されています。
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| SPI |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 32-bit Sequence Number |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Figure 3. AAD Format with 32-bit Sequence Number
図 3. 32 ビットシーケンス番号を用いる AAD の形式
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| SPI |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 64-bit Extended Sequence Number |
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Figure 4. AAD Format with 64-bit Extended Sequence Number
図 4. 64 ビット拡張シーケンス番号を用いる AAD の形式
The initialization vector (IV) and the integrity check value (ICV) are the only sources of packet expansion. The IV always adds 8 octets to the front of the payload. The ICV is added at the end of the payload, and the CCM parameter M determines the size of the ICV. Implementations MUST support M values of 8 octets and 16 octets, and implementations MAY also support an M value of 12 octets.
初期化ベクトル（IV）と整合性チェック値（ICV）のみがパケット拡張（オーバーヘッド）の原因となります。IV は常にペイロードの先頭に 8 オクテットを追加します。ICV はペイロードの末尾に追加され、CCM パラメータ M が ICV のサイズを決定します。実装は 8 オクテットおよび 16 オクテットの M の値をサポートしなければならず（MUST）、12 オクテットの M の値をサポートしてもよいです（MAY）。
This section describes the conventions used to generate keying material and salt values for use with AES CCM using the Internet Key Exchange (IKE) [IKE] protocol. The identifiers and attributes needed to negotiate a security association that uses AES CCM are also defined.
このセクションでは、インターネット鍵交換（IKE）[IKE] プロトコルを使用して AES CCM で使用する鍵情報とソルト値を生成するための規則について説明します。また、AES CCM を使用するセキュリティアソシエーションをネゴシエートするために必要な識別子と属性も定義します。
As previously described, implementations MUST use fresh keys with AES CCM. IKE can be used to establish fresh keys. This section describes the conventions for obtaining the unpredictable salt value for use in the nonce from IKE. Note that this convention provides a salt value that is secret as well as unpredictable.
前述のように、実装は AES CCM で新鮮な鍵を使用しなければなりません（MUST）。新鮮な鍵を確立するために IKE を使用できます。このセクションでは、ノンスで使用するための予測不可能なソルト値を IKE から取得するための規則について説明します。この規則では、予測不可能であるとともに秘密のソルト値が提供されることに注意してください。
IKE makes use of a pseudo-random function (PRF) to derive keying material. The PRF is used iteratively to derive keying material of arbitrary size, called KEYMAT. Keying material is extracted from the output string without regard to boundaries.
IKE は、鍵情報を導出するために擬似ランダム関数（PRF）を利用します。PRF は反復的に使用され、KEYMAT と呼ばれる任意のサイズの鍵情報を導出します。鍵情報は境界に関係なく出力文字列から抽出されます。
The size of KEYMAT MUST be three octets longer than is needed for the associated AES key. The keying material is used as follows:
KEYMAT のサイズは、関連する AES 鍵に必要なサイズよりも 3 オクテット長くなければなりません（MUST）。この鍵情報は次のように使用されます。
AES CCM with a 128-bit key The KEYMAT requested for each AES CCM key is 19 octets. The first 16 octets are the 128-bit AES key, and the remaining three octets are used as the salt value in the counter block.
128 ビット鍵の AES CCM：各 AES CCM 鍵に対して要求される KEYMAT は 19 オクテットです。最初の 16 オクテットは 128 ビットの AES 鍵であり、残りの 3 オクテットはカウンターブロックのソルト値として使用されます。
AES CCM with a 192-bit key The KEYMAT requested for each AES CCM key is 27 octets. The first 24 octets are the 192-bit AES key, and the remaining three octets are used as the salt value in the counter block.
192 ビット鍵の AES CCM：各 AES CCM 鍵に対して要求される KEYMAT は 27 オクテットです。最初の 24 オクテットは 192 ビットの AES 鍵であり、残りの 3 オクテットはカウンターブロックのソルト値として使用されます。
AES CCM with a 256-bit key The KEYMAT requested for each AES CCM key is 35 octets. The first 32 octets are the 256-bit AES key, and the remaining three octets are used as the salt value in the counter block.
256 ビット鍵の AES CCM：各 AES CCM 鍵に対して要求される KEYMAT は 35 オクテットです。最初の 32 オクテットは 256 ビットの AES 鍵であり、残りの 3 オクテットはカウンターブロックのソルト値として使用されます。
This document does not specify the conventions for using AES CCM for IKE Phase 1 negotiations. For AES CCM to be used in this manner, a separate specification is needed, and an Encryption Algorithm Identifier needs to be assigned.
本文書では、IKE フェーズ 1 交渉で AES CCM を使用するための規則を規定していません。AES CCM をこの方法で使用するには、別の仕様が必要であり、暗号化アルゴリズム識別子を割り当てる必要があります。
For IKE Phase 2 negotiations, IANA has assigned three ESP Transform Identifiers for AES CCM with an explicit IV:
IKE フェーズ 2 交渉について、IANA は明示的な IV を伴う AES CCM に対し、3 つ of ESP 変換識別子を割り当てています。
14 for AES CCM with an 8-octet ICV; 15 for AES CCM with a 12-octet ICV; and 16 for AES CCM with a 16-octet ICV.
8 オクテットの ICV を持つ AES CCM には 14、12 オクテットの ICV を持つ AES CCM には 15、および 16 オクテットの ICV を持つ AES CCM には 16 です。
Because the AES supports three key lengths, the Key Length attribute MUST be specified in the IKE Phase 2 exchange [DOI]. The Key Length attribute MUST have a value of 128, 192, or 256.
AES は 3 つの鍵長をサポートしているため、IKE フェーズ 2 交換 [DOI] で鍵長（Key Length）属性を指定しなければなりません（MUST）。鍵長属性は 128、192、または 256 の値を持たなければなりません（MUST）。
Section 8 of [CCM] provides test vectors that will assist implementers with AES CCM mode.
[CCM] のセクション 8 には、実装者が AES CCM モードを確認するのに役立つテストベクトルが提供されています。
AES CCM employs counter (CTR) mode for confidentiality. If a counter value is ever used for more that one packet with the same key, then the same key stream will be used to encrypt both packets, and the confidentiality guarantees are voided.
AES CCM は、機密性のためにカウンター（CTR）モードを採用しています。同一の鍵を用いて 2 つ以上のパケットで同一のカウンター値が一度でも使用されると、両方のパケットの暗号化に同じキーストリームが使用されることになり、機密性の保証は無効になります。
What happens if the encryptor XORs the same key stream with two different packet plaintexts? Suppose two packets are defined by two plaintext byte sequences P1, P2, P3 and Q1, Q2, Q3, then both are encrypted with key stream K1, K2, K3. The two corresponding ciphertexts are:
暗号化側が、2 つの異なるパケット平文に対して同じキーストリームを排他的論理和（XOR）するとどうなるでしょうか。2 つのパケットが 2 つの平文バイトシーケンス P1, P2, P3 と Q1, Q2, Q3 で定義され、両方が同じキーストリーム K1, K2, K3 で暗号化されると仮定します。対応する 2 つの暗号文は次のようになります。
(P1 XOR K1), (P2 XOR K2), (P3 XOR K3)
（P1 XOR K1）、（P2 XOR K2）、（P3 XOR K3）
(Q1 XOR K1), (Q2 XOR K2), (Q3 XOR K3)
（Q1 XOR K1）、（Q2 XOR K2）、（Q3 XOR K3）
If both of these two ciphertext streams are exposed to an attacker, then a catastrophic failure of confidentiality results, because:
これら 2 つの暗号文ストリームの両方が攻撃者にさらされた場合、以下に示すように、機密性の壊滅的な破綻が生じます。
(P1 XOR K1) XOR (Q1 XOR K1) = P1 XOR Q1
(P2 XOR K2) XOR (Q2 XOR K2) = P2 XOR Q2
(P3 XOR K3) XOR (Q3 XOR K3) = P3 XOR Q3
Once the attacker obtains the two plaintexts XORed together, it is relatively straightforward to separate them. Thus, using any stream cipher, including AES CTR, to encrypt two plaintexts under the same key stream leaks the plaintext.
攻撃者が 2 つの平文が XOR された結果を得ると、それらを分離することは比較的容易です。したがって、AES CTR を含む任意のストリーム暗号において、同じキーストリームの下で 2 つの平文を暗号化することは、平文の漏洩を招きます。
Therefore, AES CCM should not be used with statically configured keys. Extraordinary measures would be needed to prevent the reuse of a counter block value with the static key across power cycles. To be safe, implementations MUST use fresh keys with AES CCM. The IKE [IKE] protocol can be used to establish fresh keys.
したがって、AES CCM を静的に設定された鍵で使用すべきではありません。電源リセット（パワーサイクル）をまたいで静的鍵によるカウンターブロック値の再利用を防ぐには、極めて異例の対策が必要になります。安全を期すため、実装は AES CCM で新鮮な鍵を使用しなければなりません（MUST）。新鮮な鍵を確立するために IKE [IKE] プロトコルを使用することができます。
When IKE is used to establish fresh keys between two peer entities, separate keys are established for the two traffic flows. If a different mechanism is used to establish fresh keys, one that
IKE を使用して 2 つのピアエンティティ間で新鮮な鍵を確立する場合、2 つのトラフィックフローに対して個別の鍵が確立されます。もし、パケットを暗号化するためだけに単一の鍵しか確立しないような異なるメカニズムが使用される場合、ピアが一部のパケットで同じ IV 値を選択する確率が高くなります。したがって、カウンターブロックの衝突を避けるために、同一のピアとの間でパケットの暗号化と復号に同じ鍵の使用を許可する ESP 実装は、2 つのピアがセキュリティアソシエーション（SA）に対して異なるソルト値を割り当てることを保証しなければなりません（MUST）。
establishes only a single key to encrypt packets, then there is a high probability that the peers will select the same IV values for some packets. Thus, to avoid counter block collisions, ESP implementations that permit use of the same key for encrypting and decrypting packets with the same peer MUST ensure that the two peers assign different salt values to the security association (SA).
パケットを暗号化するためだけに単一の鍵しか確立しないような異なるメカニズムが使用される場合、ピアが一部のパケットで同じ IV 値を選択する確率が高くなります。したがって、カウンターブロックの衝突を避けるために、同一のピアとの間でパケットの暗号化と復号に同じ鍵の使用を許可する ESP 実装は、2 つのピアがセキュリティアソシエーション（SA）に対して異なるソルト値を割り当てることを保証しなければなりません（MUST）。
Regardless of the mode used, AES with a 128-bit key is vulnerable to the birthday attack after 2^64 blocks are encrypted with a single key. Since ESP with Extended Sequence Numbers allows for up to 2^64 packets in a single SA, there is real potential for more than 2^64 blocks to be encrypted with one key. Implementations SHOULD generate a fresh key before 2^64 blocks are encrypted with the same key, or implementations SHOULD make use of the longer AES key sizes. Note that ESP with 32-bit Sequence Numbers will not exceed 2^64 blocks even if all of the packets are maximum-length Jumbograms.
使用するモードに関係なく、128 ビットの鍵を用いる AES は、単一の鍵で 2^64 ブロックが暗号化された後、誕生日攻撃に対して脆弱になります。拡張シーケンス番号（ESN）を用いる ESP は、単一の SA で最大 2^64 パケットを許容するため、1 つの鍵で 2^64 ブロック以上が暗号化される可能性が十分にあります。実装は、同じ鍵で 2^64 ブロックが暗号化される前に新鮮な鍵を生成すべきであり（SHOULD）、あるいはより長い AES 鍵サイズを利用すべきです（SHOULD）。なお、32 ビットのシーケンス番号を用いる ESP では、すべてのパケットが最大長のジャンボグラムであっても、暗号化されるデータ量が 2^64 ブロックを超えることはありません。
In the development of this specification, the use of the ESP sequence number field instead of an explicit IV field was considered. This section documents the rationale for the selection of an explicit IV. This selection is not a cryptographic security issue, as either approach will prevent counter block collisions.
本仕様の策定過程において、明示的な IV フィールドの代わりに ESP シーケンス番号フィールドを使用することが検討されました。このセクションでは、明示的な IV を選択した論拠について説明します。どちらのアプローチでもカウンターブロックの衝突を防ぐことができるため、この選択は暗号セキュリティ上の問題ではありません。
The use of the explicit IV does not dictate the manner that the encryptor uses to assign the per-packet value in the counter block. This is desirable for several reasons.
明示的な IV を使用することで、暗号化側がカウンターブロック内のパケットごとの値を割り当てる方法が規定されることはありません。これはいくつかの理由から望ましいことです。
1. Only the encryptor can ensure that the value is not used for more than one packet, so there is no advantage to selecting a mechanism that allows the decryptor to determine whether counter block values collide. Damage from the collision is done, whether the decryptor detects it or not.
1. その値が複数のパケットに対して使用されないことを保証できるのは暗号化側のみであるため、復号側がカウンターブロック値の衝突を判断できるメカニズムを選択するメリットはありません。復号側がそれを検出するかどうかにかかわらず、衝突による被害は発生してしまいます。
2. The use of explicit IVs allows adders, LFSRs, and any other technique that meets the time budget of the encryptor, so long as the technique results in a unique value for each packet. Adders are simple and straightforward to implement, but due to carries, they do not execute in constant time. LFSRs offer an alternative that executes in constant time.
2. 明示的な IV の使用により、各パケットに対して一意の値が得られる限り、加算器や LFSR、および暗号化側の時間バジェットを満たすその他の任意の技術を利用できます。加算器はシンプルで実装が容易ですが、桁上げ（キャリー）が発生するため、実行時間は一定になりません。LFSR は、一定時間で実行される代替手段を提供します。
3. Complexity is in control of the implementer. Furthermore, the decision made by the implementer of the encryptor does not make the decryptor more (or less) complex.
3. 複雑さは実装者の制御下にあります。さらに、暗号化側の実装者が下す決定が復号側をより複雑に（またはシンプルに）することはありません。
4. The assignment of the per-packet counter block value needs to be inside the assurance boundary. Some implementations assign the sequence number inside the assurance boundary, but others do not. A sequence number collision does not have the dire consequences, but, as described in Section 6, a collision in counter block values has disastrous consequences.
4. パケットごとのカウンターブロック値の割り当ては、保証境界（assurance boundary）内にある必要があります。一部の実装は保証境界内でシーケンス番号を割り当てますが、そうでない実装もあります。シーケンス番号の衝突は悲惨な結果をもたらしませんが、記述されているように、カウンターブロック値の衝突は破滅的な結果をもたらします。
5. Using the sequence number as the IV is possible in those architectures where the sequence number assignment is performed within the assurance boundary. In this situation, the sequence number and the IV field will contain the same value.
5. シーケンス番号の割り当てが保証境界内で行われるアキテクチャでは、シーケンス番号を IV として使用することが可能です。この場合、シーケンス番号と IV フィールドには同じ値が含まれることになります。
6. By decoupling the IV and the sequence number, architectures where the sequence number assignment is performed outside the assurance boundary are accommodated.
6. IV とシーケンス番号を切り離すことにより、シーケンス番号の割り当てが保証境界の外で行われるアーキテクチャにも対応できます。
The use of an explicit IV field directly follows from the decoupling of the sequence number and the per-packet counter block value. The additional overhead (64 bits for the IV field) is acceptable. This overhead is significantly less overhead associated with Cipher Block Chaining (CBC) mode. As normally employed, CBC requires a full block for the IV and, on average, half of a block for padding. AES CCM confidentiality processing with an explicit IV has about one-third of the overhead as AES CBC, and the overhead is constant for each packet.
明示的な IV フィールドの使用は、シーケンス番号とパケットごとのカウンターブロック値を切り離した結果に直接従うものです。追加のオーバーヘッド（IV フィールドの 64 ビット）は許容範囲内です。このオーバーヘッドは、暗号ブロックチェーン（CBC）モードに伴うオーバーヘッドよりも大幅に少なくなっています。通常使用されるように、CBC は IV 用に丸々 1 ブロックを必要とし、平均してパディング用に半ブロックを必要とします。明示的な IV を伴う AES CCM の機密性処理のオーバーヘッドは AES CBC の約 3 分の 1 であり、そのオーバーヘッドは各パケットで一定です。
IANA has assigned three ESP transform numbers for use with AES CCM with an explicit IV:
IANA は、明示的な IV を伴う AES CCM と併用するための 3 つの ESP 変換番号を割り当てています。
14 for AES CCM with an 8-octet ICV; 15 for AES CCM with a 12-octet ICV; and 16 for AES CCM with a 16-octet ICV.
8 オクテットの ICV を持つ AES CCM には 14、12 オクテットの ICV を持つ AES CCM には 15、および 16 オクテットの ICV を持つ AES CCM には 16 です。
Doug Whiting and Niels Ferguson worked with me to develop CCM mode. We developed CCM mode as part of the IEEE 802.11i security effort. One of the most attractive aspects of CCM mode is that it is unencumbered by patents. I acknowledge the companies that supported the development of an unencumbered authenticated encryption mode (in alphabetical order):
Doug Whiting 氏と Niels Ferguson 氏には、私と協力して CCM モードを開発していただきました。我々は IEEE 802.11i のセキュリティの取り組みの一環として CCM モードを開発しました。CCM モードの最も魅力的な側面の 1 つは、特許による制約がない（unencumbered）ことです。特許制約のない認証付き暗号モードの開発を支援してくださった以下の企業に感謝の意を表します（アルファベット順）：
Hifn Intersil MacFergus RSA Security
Hifn, Intersil, MacFergus, RSA Security
Also, I thank Tero Kivinen for his comprehensive review of this document.
また、本書の包括的なレビューをしてくださった Tero Kivinen 氏に感謝します。
This section provides normative and informative references.
このセクションでは、規範的参考文献および参考参考文献を提供します。
[AES] NIST, FIPS PUB 197, "Advanced Encryption Standard (AES)," November 2001.
[AES] NIST, FIPS PUB 197, "Advanced Encryption Standard (AES)," 2001年11月.
[DOI] Piper, D., "The Internet IP Security Domain of Interpretation for ISAKMP", RFC 2407, November 1998.
[DOI] Piper, D., "The Internet IP Security Domain of Interpretation for ISAKMP", RFC 2407, 1998年11月.
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[CCM] Whiting, D., Housley, R., and N. Ferguson, "Counter with CBC-MAC (CCM)", RFC 3610, September 2003.
[CCM] Whiting, D., Housley, R., and N. Ferguson, "Counter with CBC-MAC (CCM)", RFC 3610, 2003年9月.
[STDWORDS] Bradner, S., "Key words for use in RFCs to Indicate Requirement Levels", BCP 14, RFC 2119, March 1997.
[STDWORDS] Bradner, S., "Key words for use in RFCs to Indicate Requirement Levels", BCP 14, RFC 2119, 1997年3月.
[ARCH] Kent, S. and K. Seo, "Security Architecture for the Internet Protocol", RFC 4301, December 2005.
[ARCH] Kent, S. and K. Seo, "Security Architecture for the Internet Protocol", RFC 4301, 2005年12月.
[IKE] Harkins, D. and D. Carrel, "The Internet Key Exchange (IKE)", RFC 2409, November 1998.
[IKE] Harkins, D. and D. Carrel, "The Internet Key Exchange (IKE)", RFC 2409, 1998年11月.
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[ROAD] Thayer, R., Doraswamy, N., and R. Glenn, "IP Security Document Roadmap", RFC 2411, November 1998.
[ROAD] Thayer, R., Doraswamy, N., and R. Glenn, "IP Security Document Roadmap", RFC 2411, 1998年11月.
[JUMBO] Borman, D., Deering, S., and R. Hinden, "IPv6 Jumbograms", RFC 2675, August 1999.
[JUMBO] Borman, D., Deering, S., and R. Hinden, "IPv6 Jumbograms", RFC 2675, 1999年8月.
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