RFC 7905 - ChaCha20-Poly1305 Cipher Suites for Transport Layer Security (TLS) 日本語訳

原文URL : https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc7905
タイトル : RFC 7905 - ChaCha20-Poly1305トランスポート層セキュリティ（TLS）用の暗号スイート
翻訳編集 : 自動生成

[要約] RFC 7905は、Transport Layer Security (TLS) プロトコルにおいて、ChaCha20-Poly1305を用いた新しい暗号スイートを定義しています。この文書の目的は、AESが効率的に動作しない環境でも高いセキュリティを提供するために、ChaCha20とPoly1305の組み合わせをTLSに導入することです。主に、モバイルデバイスや非AESニアリアルタイムのハードウェアでの利用が想定されています。関連するRFCには、RFC 5246 (TLS 1.2の定義) やRFC 8446 (TLS 1.3の定義) などがあります。

Internet Engineering Task Force (IETF)                        A. Langley
Request for Comments: 7905                                      W. Chang
Updates: 5246, 6347                                         Google, Inc.
Category: Standards Track                           N. Mavrogiannopoulos
ISSN: 2070-1721                                                  Red Hat
                                                         J. Strombergson
                                                      Secworks Sweden AB
                                                            S. Josefsson
                                                                  SJD AB
                                                               June 2016

ChaCha20-Poly1305 Cipher Suites for Transport Layer Security (TLS)

ChaCha20-Poly1305トランスポート層セキュリティ（TLS）用の暗号スイート

Abstract

概要

This document describes the use of the ChaCha stream cipher and Poly1305 authenticator in the Transport Layer Security (TLS) and Datagram Transport Layer Security (DTLS) protocols.

このドキュメントでは、トランスポート層セキュリティ（TLS）およびデータグラムトランスポート層セキュリティ（DTLS）プロトコルでのChaChaストリーム暗号とPoly1305オーセンティケーターの使用について説明します。

This document updates RFCs 5246 and 6347.

このドキュメントは、RFC 5246および6347を更新します。

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本文書の状態

This is an Internet Standards Track document.

これはInternet Standards Trackドキュメントです。

This document is a product of the Internet Engineering Task Force (IETF). It represents the consensus of the IETF community. It has received public review and has been approved for publication by the Internet Engineering Steering Group (IESG). Further information on Internet Standards is available in Section 2 of RFC 7841.

このドキュメントは、IETF（Internet Engineering Task Force）の製品です。これは、IETFコミュニティのコンセンサスを表しています。公開レビューを受け、インターネットエンジニアリングステアリンググループ（IESG）による公開が承認されました。インターネット標準の詳細については、RFC 7841のセクション2をご覧ください。

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Table of Contents

   1.  Introduction  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   3
   2.  ChaCha20 Cipher Suites  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   4
   3.  IANA Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   5
   4.  Security Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   5
   5.  References  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   6
     5.1.  Normative References  . . . . . . . . . . . . . . . . . .   6
     5.2.  Informative References  . . . . . . . . . . . . . . . . .   6
   Acknowledgements  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   8
   Authors' Addresses  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   8

1. Introduction

1. はじめに

This document describes the use of the ChaCha stream cipher and Poly1305 authenticator in version 1.2 or later of the Transport Layer Security (TLS) protocol [RFC5246] as well as version 1.2 or later of the Datagram Transport Layer Security (DTLS) protocol [RFC6347].

このドキュメントでは、バージョン1.2以降のトランスポート層セキュリティ（TLS）プロトコル[RFC5246]とバージョン1.2以降のデータグラムトランスポート層セキュリティ（DTLS）プロトコル[RFC6347]におけるChaChaストリーム暗号とPoly1305オーセンティケーターの使用について説明します。。

ChaCha [CHACHA] is a stream cipher developed by D. J. Bernstein in 2008. It is a refinement of Salsa20, which is one of the selected ciphers in the eSTREAM portfolio [ESTREAM], and it was used as the core of the SHA-3 finalist, BLAKE.

ChaCha [CHACHA]は、DJ Bernsteinによって2008年に開発されたストリーム暗号です。これは、eSTREAMポートフォリオ[ESTREAM]で選択された暗号の1つであるSalsa20の改良版であり、SHA-3ファイナリストのコアとして使用されました、ブレイク。

The variant of ChaCha used in this document has 20 rounds, a 96-bit nonce, and a 256-bit key; it is referred to as "ChaCha20". This is the conservative variant (with respect to security) of the ChaCha family and is described in [RFC7539].

このドキュメントで使用されているChaChaのバリアントには、20ラウンド、96ビットのナンス、および256ビットのキーがあります。「ChaCha20」と呼ばれます。これはChaChaファミリーの（セキュリティに関して）保守的な変形であり、[RFC7539]で説明されています。

Poly1305 [POLY1305] is a Wegman-Carter, one-time authenticator designed by D. J. Bernstein. Poly1305 takes a 256-bit, one-time key and a message, and it produces a 16-byte tag that authenticates the message such that an attacker has a negligible chance of producing a valid tag for an inauthentic message. It is described in [RFC7539].

Poly1305 [POLY1305]は、D。J.バーンスタインによって設計された、1回限りの認証システムであるウェグマンカーターです。 Poly1305は256ビットのワンタイムキーとメッセージを受け取り、メッセージを認証する16バイトのタグを生成するので、攻撃者は認証されていないメッセージに対して有効なタグを生成する可能性がほとんどありません。 [RFC7539]で説明されています。

ChaCha and Poly1305 have both been designed for high performance in software implementations. They typically admit a compact implementation that uses few resources and inexpensive operations, which makes them suitable on a wide range of architectures. They have also been designed to minimize leakage of information through side-channels.

ChaChaとPoly1305はどちらも、ソフトウェア実装で高性能を発揮するように設計されています。彼らは通常、少ないリソースと安価な操作を使用するコンパクトな実装を認めているため、幅広いアーキテクチャに適しています。また、サイドチャネルを介した情報の漏洩を最小限に抑えるように設計されています。

Recent attacks [CBC-ATTACK] have indicated problems with the CBC-mode cipher suites in TLS and DTLS, as well as issues with the only supported stream cipher (RC4) [RC4-ATTACK]. While the existing Authenticated Encryption with Associated Data (AEAD) cipher suites (based on AES-GCM) address some of these issues, there are concerns about their performance and ease of software implementation.

最近の攻撃[CBC-ATTACK]は、TLSおよびDTLSのCBCモード暗号スイートに問題があること、およびサポートされている唯一のストリーム暗号（RC4）[RC4-ATTACK]に問題があることを示しています。既存の認証付き暗号化（AEAD）暗号スイート（AES-GCMに基づく）はこれらの問題のいくつかに対処しますが、それらのパフォーマンスとソフトウェア実装の容易さに懸念があります。

Therefore, a new stream cipher to replace RC4 and address all the previous issues is needed. It is the purpose of this document to describe a secure stream cipher for both TLS and DTLS that is comparable to RC4 in speed on a wide range of platforms and can be implemented easily without being vulnerable to software side-channel attacks.

したがって、RC4を置き換え、以前のすべての問題に対処する新しいストリーム暗号が必要です。このドキュメントの目的は、幅広いプラットフォームで速度がRC4に匹敵し、ソフトウェアのサイドチャネル攻撃に対して脆弱でなく簡単に実装できる、TLSとDTLSの両方のセキュアストリーム暗号について説明することです。

2. ChaCha20 Cipher Suites

2. ChaCha20暗号スイート

The ChaCha20 and Poly1305 primitives are built into an AEAD algorithm [RFC5116], AEAD_CHACHA20_POLY1305, as described in [RFC7539]. This AEAD is incorporated into TLS and DTLS as specified in Section 6.2.3.3 of [RFC5246].

ChaCha20およびPoly1305プリミティブは、[RFC7539]で説明されているように、AEADアルゴリズム[RFC5116]、AEAD_CHACHA20_POLY1305に組み込まれています。このAEADは、[RFC5246]のセクション6.2.3.3で指定されているように、TLSおよびDTLSに組み込まれています。

AEAD_CHACHA20_POLY1305 requires a 96-bit nonce, which is formed as follows:

AEAD_CHACHA20_POLY1305には、次のように形成される96ビットのナンスが必要です。

1. The 64-bit record sequence number is serialized as an 8-byte, big-endian value and padded on the left with four 0x00 bytes.

1. 64ビットのレコードシーケンス番号は、8バイトのビッグエンディアン値としてシリアル化され、左側に4つの0x00バイトが埋め込まれます。

2. The padded sequence number is XORed with the client_write_IV (when the client is sending) or server_write_IV (when the server is sending).

2. パディングされたシーケンス番号は、client_write_IV（クライアントが送信中の場合）またはserver_write_IV（サーバーが送信中の場合）とXORされます。

In DTLS, the 64-bit seq_num is the 16-bit epoch concatenated with the 48-bit sequence_number.

DTLSでは、64ビットのseq_numは、48ビットのsequence_numberと連結された16ビットのエポックです。

This nonce construction is different from the one used with AES-GCM in TLS 1.2 but matches the scheme expected to be used in TLS 1.3. The nonce is constructed from the record sequence number and the shared secret, both of which are known to the recipient. The advantage is that no per-record, explicit nonce need be transmitted, which saves eight bytes per record and prevents implementations from mistakenly using a random nonce. Thus, in the terms of [RFC5246], SecurityParameters.fixed_iv_length is twelve bytes and SecurityParameters.record_iv_length is zero bytes.

このノンス構造は、TLS 1.2のAES-GCMで使用されるものとは異なりますが、TLS 1.3で使用されることが予想されるスキームと一致します。 nonceは、レコードのシーケンス番号と共有シークレットから構成されます。どちらも受信者には既知です。利点は、レコードごとの明示的なナンスを送信する必要がないことです。これにより、レコードごとに8バイトが節約され、実装が誤ってランダムナンスを使用するのを防ぎます。したがって、[RFC5246]に関しては、SecurityParameters.fixed_iv_lengthは12バイトであり、SecurityParameters.record_iv_lengthは0バイトです。

The following cipher suites are defined:

次の暗号スイートが定義されています。

   TLS_ECDHE_RSA_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256   = {0xCC, 0xA8}
   TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256 = {0xCC, 0xA9}
   TLS_DHE_RSA_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256     = {0xCC, 0xAA}

   TLS_PSK_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256         = {0xCC, 0xAB}
   TLS_ECDHE_PSK_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256   = {0xCC, 0xAC}
   TLS_DHE_PSK_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256     = {0xCC, 0xAD}
   TLS_RSA_PSK_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256     = {0xCC, 0xAE}

The DHE_RSA, ECDHE_RSA, ECDHE_ECDSA, PSK, ECDHE_PSK, DHE_PSK, and RSA_PSK key exchanges for these cipher suites are unaltered; thus, they are performed as defined in [RFC5246], [RFC4492], and [RFC5489].

これらの暗号スイートのDHE_RSA、ECDHE_RSA、ECDHE_ECDSA、PSK、ECDHE_PSK、DHE_PSK、およびRSA_PSKの鍵交換は変更されません。したがって、[RFC5246]、[RFC4492]、および[RFC5489]で定義されているように実行されます。

The pseudorandom function (PRF) for all the cipher suites defined in this document is the TLS PRF with SHA-256 [FIPS180-4] as the hash function.

このドキュメントで定義されているすべての暗号スイートの疑似ランダム関数（PRF）は、ハッシュ関数としてSHA-256 [FIPS180-4]を使用したTLS PRFです。

3. IANA Considerations

3. IANAに関する考慮事項

IANA has added the following entries in the TLS Cipher Suite Registry:

IANAは、TLS暗号スイートレジストリに次のエントリを追加しました。

   TLS_ECDHE_RSA_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256   = {0xCC, 0xA8}
   TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256 = {0xCC, 0xA9}
   TLS_DHE_RSA_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256     = {0xCC, 0xAA}

   TLS_PSK_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256         = {0xCC, 0xAB}
   TLS_ECDHE_PSK_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256   = {0xCC, 0xAC}
   TLS_DHE_PSK_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256     = {0xCC, 0xAD}
   TLS_RSA_PSK_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256     = {0xCC, 0xAE}

4. Security Considerations

4. セキュリティに関する考慮事項

ChaCha20 follows the same basic principle as Salsa20 [SALSA20SPEC], a cipher with significant security review [SALSA20-SECURITY] [ESTREAM]. At the time of writing this document, there are no known significant security problems with either cipher, and ChaCha20 is shown to be more resistant in certain attacks than Salsa20 [SALSA20-ATTACK]. Furthermore, ChaCha20 was used as the core of the BLAKE hash function, a SHA3 finalist, which has received considerable cryptanalytic attention [NIST-SHA3].

ChaCha20は、Salsa20 [SALSA20SPEC]と同じ基本原則に従います。これは、重要なセキュリティレビューを伴う暗号[SALSA20-SECURITY] [ESTREAM]です。このドキュメントを執筆している時点では、どちらの暗号にも重大なセキュリティ問題はありません。ChaCha20は、Salsa20 [SALSA20-ATTACK]よりも特定の攻撃に対する耐性が高いことが示されています。さらに、ChaCha20は、かなりの暗号解読の注目を集めているSHA3ファイナリストであるBLAKEハッシュ関数の中核として使用されました[NIST-SHA3]。

Poly1305 is designed to ensure that forged messages are rejected with a probability of 1-(n/2^107), where n is the maximum length of the input to Poly1305. In the case of (D)TLS, this means a maximum forgery probability of about 1 in 2^93.

Poly1305は、偽造されたメッセージが1-（n / 2 ^ 107）の確率で確実に拒否されるように設計されています。nは、Poly1305への入力の最大長です。（D）TLSの場合、これは2 ^ 93分の1の最大偽造確率を意味します。

The cipher suites described in this document require that a nonce never be repeated under the same key. The design presented ensures this by using the TLS sequence number, which is unique and does not wrap [RFC5246].

このドキュメントで説明されている暗号スイートでは、nonceが同じ鍵で繰り返されることはありません。提示された設計は、一意でラップしないTLSシーケンス番号を使用してこれを保証します[RFC5246]。

It should be noted that AEADs, such as ChaCha20-Poly1305, are not intended to hide the lengths of plaintexts. When this document speaks of side-channel attacks, it is not considering traffic analysis, but rather timing and cache side-channels. Traffic analysis, while a valid concern, is outside the scope of the AEAD and is being addressed elsewhere in future versions of TLS.

ChaCha20-Poly1305などのAEADは、平文の長さを隠すことを目的としていないことに注意してください。このドキュメントでサイドチャネル攻撃について言及する場合、トラフィック分析ではなく、タイミングとキャッシュのサイドチャネルを考慮しています。トラフィック分析は有効な懸念事項ですが、AEADの範囲外であり、TLSの将来のバージョンでは別の場所で対処されています。

Otherwise, this document should not introduce any additional security considerations other than those that follow from the use of the AEAD_CHACHA20_POLY1305 construction, thus the reader is directed to the Security Considerations section of [RFC7539].

それ以外の場合、このドキュメントでは、AEAD_CHACHA20_POLY1305構造の使用に伴うもの以外の追加のセキュリティに関する考慮事項を紹介しないでください。したがって、読者は[RFC7539]のセキュリティに関する考慮事項セクションに誘導されます。

5. References

5. 参考文献

5.1. Normative References

5.1. 引用文献

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[FIPS180-4]米国国立標準技術研究所、「Secure Hash Standard（SHS）」、FIPS PUB 180-4、DOI 10.6028 / NIST.FIPS180-4、2015年8月、<http://nvlpubs.nist.gov/ nistpubs / FIPS / NIST.FIPS.180-4.pdf>。

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[RFC4492] Blake-Wilson、S.、Bolyard、N.、Gupta、V.、Hawk、C。、およびB. Moeller、「Elliptic Curve Cryptography（ECC）Cipher Suites for Transport Layer Security（TLS）」、RFC 4492 、DOI 10.17487 / RFC4492、2006年5月、<http://www.rfc-editor.org/info/rfc4492>。

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5.2. Informative References

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[SALSA20SPEC] Bernstein, D., "Salsa20 specification", April 2005, <http://cr.yp.to/snuffle/spec.pdf>.

[SALSA20SPEC] Bernstein、D。、「Salsa20仕様」、2005年4月、<http://cr.yp.to/snuffle/spec.pdf>。

Acknowledgements

謝辞

The authors would like to thank Zooko Wilcox-O'Hearn, Samuel Neves, and Colm MacCarthaigh for their suggestions and guidance.

著者は、Zooko Wilcox-O'Hearn、Samuel Neves、およびColm MacCarthaighの提案とガイダンスに感謝します。

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Adam Langley Google, Inc.

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Wan-Teh Chang Google, Inc.

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Nikos Mavrogiannopoulos Red Hat

Nikos Mavrogiannopoulos Ret Hat

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Simon Josefsson SJD AB

サイモン・ジョセフソンSJD AB

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   URI:   http://josefsson.org/