[要約] RFC 4615は、IKEv2プロトコル等で用いられるAES-CMACベースの疑似乱数関数（AES-CMAC-PRF-128）アルゴリズムを定義しています。可変長鍵をAES-CMACを用いて128ビット鍵に変換し、鍵生成素材の生成や認証に適用する手順を規定しています。HMAC以外の選択肢を提供し、特にハードウェア実装においてAES暗号リソースを効率的に再利用可能にすることを目的としています。
Network Working Group J. Song
Request for Comments: 4615 R. Poovendran
Category: Standards Track University of Washington
J. Lee
Samsung Electronics
T. Iwata
Nagoya University
August 2006
The Advanced Encryption Standard-Cipher-based Message Authentication Code-Pseudo-Random Function-128 (AES-CMAC-PRF-128) Algorithm for the Internet Key Exchange Protocol (IKE)
インターネット鍵交換プロトコル（IKE）のための高度暗号化標準暗号ベースのメッセージ認証コード擬似ランダム関数128（AES-CMAC-PRF-128）アルゴリズム
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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.
この文書は、インターネットコミュニティ向けのインターネット標準トラックプロトコルを規定し、改善のための議論と提案を募集するものです。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、最新の「インターネット公式プロトコル標準」（STD 1）を参照してください。このメモの配布は無制限です。
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著作権表示
Copyright (C) The Internet Society (2006).
Copyright (C) The Internet Society (2006).
Abstract
概要
Some implementations of IP Security (IPsec) may want to use a pseudo-random function (PRF) based on the Advanced Encryption Standard (AES). This memo describes such an algorithm, called AES-CMAC-PRF-128. It supports fixed and variable key sizes.
IPセキュリティ（IPsec）の一部の実装では、高度暗号化標準（AES）に基づく疑似乱数関数（PRF）を使用したい場合があります。このメモでは、AES-CMAC-PRF-128と呼ばれるそのようなアルゴリズムについて説明します。これは固定および可変の鍵サイズをサポートします。
Table of Contents
目次
1. Introduction ....................................................2
2. Basic Definitions ...............................................2
3. The AES-CMAC-PRF-128 Algorithm ..................................2
4. Test Vectors ....................................................4
5. Security Considerations .........................................4
6. IANA Considerations .............................................5
7. Acknowledgements ................................................5
8. References ......................................................5
8.1. Normative References .......................................5
8.2. Informative References .....................................5
[RFC4493] describes a method to use the Advanced Encryption Standard (AES) as a Message Authentication Code (MAC) that has a 128-bit output length. The 128-bit output is useful as a long-lived pseudo-random function (PRF). This document specifies a PRF that supports fixed and variable key sizes for IKEv2 [RFC4306] Key Derivation Function (KDF) and authentication.
[RFC4493] は、128ビットの出力長を持つメッセージ認証コード（MAC）として高度暗号化標準（AES）を使用する方法を説明しています。この128ビット出力は、長期的な疑似乱数関数（PRF）として有用です。本書では、IKEv2 [RFC4306] の鍵導出関数（KDF）および認証において、固定および可変の鍵サイズをサポートするPRFを規定します。
VK Variable-length key for AES-CMAC-PRF-128, denoted by VK.
VK VKで表される、AES-CMAC-PRF-128の可変長鍵です。
0^128 The string that consists of 128 zero-bits, which is equivalent to 0x00000000000000000000000000000000 in hexadecimal notation.
0^128 128個のゼロビットからなる文字列であり、16進表記の0x00000000000000000000000000000000に相当します。
AES-CMAC The AES-CMAC algorithm with a 128-bit long key described in section 2.4 of [RFC4493].
AES-CMAC [RFC4493] のセクション2.4で説明されている、128ビット長の鍵を使用するAES-CMACアルゴリズムです。
The AES-CMAC-PRF-128 algorithm is identical to AES-CMAC defined in [RFC4493] except that the 128-bit key length restriction is removed.
AES-CMAC-PRF-128アルゴリズムは、128ビットの鍵長制限が削除されている点を除き、[RFC4493] で定義されているAES-CMACと同一です。
IKEv2 [RFC4306] uses PRFs for multiple purposes, most notably for generating keying material and authentication of the IKE_SA. The IKEv2 specification differentiates between PRFs with fixed key sizes and those with variable key sizes.
IKEv2 [RFC4306] は、主に鍵生成素材の生成や IKE_SA の認証など、複数の目的で PRF を使用します。IKEv2 仕様では、固定鍵サイズの PRF と可変鍵サイズの PRF を区別しています。
When using AES-CMAC-PRF-128 as the PRF described in IKEv2, AES-CMAC-PRF-128 is considered to take fixed size (16 octets) keys for generating keying material but it takes variable key sizes for authentication.
IKEv2で説明されているPRFとしてAES-CMAC-PRF-128を使用する場合、AES-CMAC-PRF-128は鍵生成素材の生成には固定サイズ（16オクテット）の鍵を使用するとみなされますが、認証には可変サイズの鍵を使用します。
That is, when generating keying material, "half the bits must come from Ni and half from Nr, taking the first bits of each" as described in IKEv2, section 2.14; but for authenticating with shared secrets (IKEv2, section 2.16), the shared secret does not have to be 16 octets and the length may vary.
すなわち、鍵生成素材を生成する際、IKEv2のセクション2.14に記載されているように、「ビットの半分はNiから、残り半分はNrから、それぞれの最初のビットを取得しなければならない」とされていますが、共有秘密鍵（IKEv2のセクション2.16）による認証の場合、共有秘密鍵は16オクテットである必要はなく、長さが異なる場合があります。
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+ AES-CMAC-PRF-128 +
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+ +
+ Input : VK (Variable-length key) +
+ : M (Message, i.e., the input data of the PRF) +
+ : VKlen (length of VK in octets) +
+ : len (length of M in octets) +
+ Output : PRV (128-bit Pseudo-Random Variable) +
+ +
+-------------------------------------------------------------------+
+ Variable: K (128-bit key for AES-CMAC) +
+ +
+ Step 1. If VKlen is equal to 16 +
+ Step 1a. then +
+ K := VK; +
+ Step 1b. else +
+ K := AES-CMAC(0^128, VK, VKlen); +
+ Step 2. PRV := AES-CMAC(K, M, len); +
+ return PRV; +
+ +
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
Figure 1. The AES-CMAC-PRF-128 Algorithm
図1. AES-CMAC-PRF-128アルゴリズム
In step 1, the 128-bit key, K, for AES-CMAC is derived as follows:
ステップ1では、AES-CMAC用の128ビット鍵 K が以下のように導出されます。
o If the key, VK, is exactly 128 bits, then we use it as-is.
o 鍵 VK が正確に128ビットである場合、それをそのまま使用します。
o If it is longer or shorter than 128 bits, then we derive the key, K, by applying the AES-CMAC algorithm using the 128-bit all-zero string as the key and VK as the input message. This step is described in step 1b.
o 128ビットより長いか短い場合、128ビットの全ゼロ文字列を鍵とし、VKを入力メッセージとしてAES-CMACアルゴリズムを適用することにより、鍵 K を導出します。このステップはステップ1bで説明されています。
In step 2, we apply the AES-CMAC algorithm using K as the key and M as the input message. The output of this algorithm is returned.
ステップ2では、Kを鍵、Mを入力メッセージとしてAES-CMACアルゴリズムを適用します。このアルゴリズムの出力が返されます。
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Test Case AES-CMAC-PRF-128 with 20-octet input
Key : 00010203 04050607 08090a0b 0c0d0e0f edcb
Key Length : 18
Message : 00010203 04050607 08090a0b 0c0d0e0f 10111213
PRF Output : 84a348a4 a45d235b abfffc0d 2b4da09a
Test Case AES-CMAC-PRF-128 with 20-octet input
Key : 00010203 04050607 08090a0b 0c0d0e0f
Key Length : 16
Message : 00010203 04050607 08090a0b 0c0d0e0f 10111213
PRF Output : 980ae87b 5f4c9c52 14f5b6a8 455e4c2d
Test Case AES-CMAC-PRF-128 with 20-octet input
Key : 00010203 04050607 0809
Key Length : 10
Message : 00010203 04050607 08090a0b 0c0d0e0f 10111213
PRF Output : 290d9e11 2edb09ee 141fcf64 c0b72f3d
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The security provided by AES-CMAC-PRF-128 is based upon the strength of AES and AES-CMAC. At the time of this writing, there are no known practical cryptographic attacks against AES or AES-CMAC. However, as is true with any cryptographic algorithm, part of its strength lies in the secret key, VK, and the correctness of the implementation in all of the participating systems. The key, VK, needs to be chosen independently and randomly based on RFC 4086 [RFC4086], and both keys, VK and K, should be kept safe and periodically refreshed. Section 4 presents test vectors that assist in verifying the correctness of the AES-CMAC-PRF-128 code.
AES-CMAC-PRF-128が提供するセキュリティは、AESおよびAES-CMACの強度に基づいています。本書の執筆時点では、AESまたはAES-CMACに対する実用的な暗号攻撃は知られていません。しかし、他のいかなる暗号アルゴリズムにも当てはまるように、その強さの一部は秘密鍵 VK と、すべての参加システムにおける実装の正確性にあります。鍵 VK は RFC 4086 [RFC4086] に基づいて独立かつランダムに選択される必要があり、VK と K の両方の鍵は安全に保管され、定期的に更新されるべきです。セクション4では、AES-CMAC-PRF-128コードの正確性の検証に役立つテストベクトルを提示しています。
If VK is longer than 128 bits and it is shortened to meet the AES-128 key size, then some entropy might be lost. However, as long as VK is longer than 128 bits, then the new key, K, preserves sufficient entropy, i.e., the entropy of K is about 128 bits.
VKが128ビットより長く、AES-128の鍵サイズに合わせるために短縮される場合、一部のエントロピーが失われる可能性があります。しかし、VKが128ビットより長い限り、新しい鍵 K は十分なエントロピーを維持します。すなわち、K のエントロピーは約128ビットです。
Therefore, we recommend the use of VK that is longer than or equal to 128 bits, and we discourage the use of VK that is shorter than or equal to 64 bits, because of the small entropy.
したがって、128ビット以上の VK の使用を推奨し、エントロピーが小さいため、64ビット以下の VK の使用は推奨しません。
IANA has allocated a value of 8 for IKEv2 Transform Type 2 (Pseudo-Random Function) to the PRF_AES128_CMAC algorithm.
IANAは、IKEv2のTransform Type 2（疑似乱数関数）において、PRF_AES128_CMACアルゴリズムに対して値8を割り当てました。
Portions of this text were borrowed from [RFC3664] and [RFC4434]. Many thanks to Russ Housley and Paul Hoffman for suggestions and guidance. We also thank Alfred Hoenes for many useful comments.
本書の一部分は [RFC3664] および [RFC4434] から借用されました。提案とガイダンスをいただいた Russ Housley 氏と Paul Hoffman 氏に深く感謝いたします。また、多くの有益なコメントをいただいた Alfred Hoenes 氏にも感謝いたします。
We acknowledge support from the following grants: Collaborative Technology Alliance (CTA) from US Army Research Laboratory, DAAD19-01-2-0011; Presidential Award from Army Research Office,- W911NF-05-1-0491; ONR YIP N00014-04-1-0479. Results do not reflect any position of the funding agencies.
私たちは、以下の助成金からの支援に感謝します：米国陸軍研究所からのCollaborative Technology Alliance (CTA)、DAAD19-01-2-0011、陸軍研究室からの大統領賞（W911NF-05-1-0491）、ONR YIP（N00014-04-1-0479）。なお、本成果は資金提供機関のいかなる立場も反映するものではありません。
[RFC4493] Song, JH., Poovendran, R., Lee, J., and T. Iwata, "The AES-CMAC Algorithm", RFC 4493, June 2006.
[RFC4493] Song, J.H., Poovendran, R., Lee, J., and T. Iwata, "The AES-CMAC Algorithm", RFC 4493, June 2006. https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc4493
[RFC4306] Kaufman, C., "Internet Key Exchange (IKEv2) Protocol", RFC 4306, December 2005.
[RFC4306] Kaufman, C., "Internet Key Exchange (IKEv2) Protocol", RFC 4306, December 2005. https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc4306
[RFC4086] Eastlake, D., 3rd, Schiller, J., and S. Crocker, "Randomness Requirements for Security", BCP 106, RFC 4086, June 2005.
[RFC4086] Eastlake, D., 3rd, Schiller, J., and S. Crocker, "Randomness Requirements for Security", BCP 106, RFC 4086, June 2005. https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc4086
[RFC3664] Hoffman, P., "The AES-XCBC-PRF-128 Algorithm for the Internet Key Exchange Protocol (IKE)", RFC 3664, January 2004.
[RFC3664] Hoffman, P., "The AES-XCBC-PRF-128 Algorithm for the Internet Key Exchange Protocol (IKE)", RFC 3664, January 2004. https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc3664
[RFC4434] Hoffman, P., "The AES-XCBC-PRF-128 Algorithm for the Internet Key Exchange Protocol (IKE)", RFC 4434, February 2006.
[RFC4434] Hoffman, P., "The AES-XCBC-PRF-128 Algorithm for the Internet Key Exchange Protocol (IKE)", RFC 4434, February 2006. https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc4434
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Jicheol Lee, Samsung Electronics, 電話: +82-31-279-3605
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謝辞
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