Added SILC Thread Queue API
[crypto.git] / doc / draft-riikonen-silc-spec-05.nroff
1 .pl 10.0i
2 .po 0
3 .ll 7.2i
4 .lt 7.2i
5 .nr LL 7.2i
6 .nr LT 7.2i
7 .ds LF Riikonen
8 .ds RF FORMFEED[Page %]
9 .ds CF
10 .ds LH Internet Draft
11 .ds RH 15 May 2002
12 .ds CH
13 .na
14 .hy 0
15 .in 0
16 .nf
17 Network Working Group                                        P. Riikonen
18 Internet-Draft
19 draft-riikonen-silc-spec-05.txt                              15 May 2002
20 Expires: 15 November 2002
21
22 .in 3
23
24 .ce 3
25 Secure Internet Live Conferencing (SILC),
26 Protocol Specification
27 <draft-riikonen-silc-spec-05.txt>
28
29 .ti 0
30 Status of this Memo
31
32 This document is an Internet-Draft and is in full conformance with   
33 all provisions of Section 10 of RFC 2026.  Internet-Drafts are   
34 working documents of the Internet Engineering Task Force (IETF), its   
35 areas, and its working groups.  Note that other groups may also   
36 distribute working documents as Internet-Drafts.   
37
38 Internet-Drafts are draft documents valid for a maximum of six months   
39 and may be updated, replaced, or obsoleted by other documents at any   
40 time.  It is inappropriate to use Internet-Drafts as reference   
41 material or to cite them other than as "work in progress."   
42
43 The list of current Internet-Drafts can be accessed at   
44 http://www.ietf.org/ietf/1id-abstracts.txt   
45
46 The list of Internet-Draft Shadow Directories can be accessed at   
47 http://www.ietf.org/shadow.html   
48
49 The distribution of this memo is unlimited.  
50
51
52 .ti 0
53 Abstract
54
55 This memo describes a Secure Internet Live Conferencing (SILC)
56 protocol which provides secure conferencing services over insecure
57 network channel.  SILC is IRC [IRC] like protocol, however, it is 
58 not equivalent to IRC and does not support IRC.  Strong cryptographic
59 methods are used to protect SILC packets inside the SILC network.
60 Three other Internet Drafts relates very closely to this memo;
61 SILC Packet Protocol [SILC2], SILC Key Exchange and Authentication
62 Protocols [SILC3] and SILC Commands [SILC4].
63
64
65
66
67
68
69 .ti 0
70 Table of Contents
71
72 .nf
73 1 Introduction ..................................................  3
74   1.1 Requirements Terminology ..................................  4
75 2 SILC Concepts .................................................  4
76   2.1 SILC Network Topology .....................................  4
77   2.2 Communication Inside a Cell ...............................  5
78   2.3 Communication in the Network ..............................  6
79   2.4 Channel Communication .....................................  7
80   2.5 Router Connections ........................................  7
81 3 SILC Specification ............................................  8
82   3.1 Client ....................................................  8
83       3.1.1 Client ID ...........................................  9
84   3.2 Server .................................................... 10
85       3.2.1 Server's Local ID List .............................. 10
86       3.2.2 Server ID ........................................... 11
87       3.2.3 SILC Server Ports ................................... 12
88   3.3 Router .................................................... 12
89       3.3.1 Router's Local ID List .............................. 13
90       3.3.2 Router's Global ID List ............................. 13
91       3.3.3 Router's Server ID .................................. 14
92   3.4 Channels .................................................. 14
93       3.4.1 Channel ID .......................................... 15
94   3.5 Operators ................................................. 16
95   3.6 SILC Commands ............................................. 16
96   3.7 SILC Packets .............................................. 17
97   3.8 Packet Encryption ......................................... 17
98       3.8.1 Determination of the Source and the Destination ..... 18
99       3.8.2 Client To Client .................................... 18
100       3.8.3 Client To Channel ................................... 20
101       3.8.4 Server To Server .................................... 20
102   3.9 Key Exchange And Authentication ........................... 20
103       3.9.1 Authentication Payload .............................. 21
104   3.10 Algorithms ............................................... 23
105       3.10.1 Ciphers ............................................ 23
106       3.10.2 Public Key Algorithms .............................. 24
107       3.10.3 Hash Functions ..................................... 24
108       3.10.4 MAC Algorithms ..................................... 25
109       3.10.5 Compression Algorithms ............................. 25
110   3.11 SILC Public Key .......................................... 26
111   3.12 SILC Version Detection ................................... 28
112   3.13 Backup Routers ........................................... 28
113       3.13.1 Switching to Backup Router ......................... 30
114       3.13.2 Resuming Primary Router ............................ 31
115       3.13.3 Discussion on Backup Router Scheme ................. 33
116 4 SILC Procedures ............................................... 34
117   4.1 Creating Client Connection ................................ 34
118   4.2 Creating Server Connection ................................ 35
119       4.2.1 Announcing Clients, Channels and Servers ............ 36
120   4.3 Joining to a Channel ...................................... 37
121   4.4 Channel Key Generation .................................... 38
122   4.5 Private Message Sending and Reception ..................... 39
123   4.6 Private Message Key Generation ............................ 39
124   4.7 Channel Message Sending and Reception ..................... 40
125   4.8 Session Key Regeneration .................................. 40
126   4.9 Command Sending and Reception ............................. 41
127   4.10 Closing Connection ....................................... 42
128   4.11 Detaching and Resuming a Session ......................... 42
129 5 Security Considerations ....................................... 44
130 6 References .................................................... 45
131 7 Author's Address .............................................. 47
132
133
134
135 .ti 0
136 List of Figures
137
138 .nf
139 Figure 1:  SILC Network Topology
140 Figure 2:  Communication Inside cell
141 Figure 3:  Communication Between Cells
142 Figure 4:  Router Connections
143 Figure 5:  SILC Public Key
144
145
146 .ti 0
147 1. Introduction
148
149 This document describes a Secure Internet Live Conferencing (SILC)
150 protocol which provides secure conferencing services over insecure
151 network channel.  SILC is IRC [IRC] like protocol, however, it is 
152 not equivalent to IRC and does not support IRC.  Some of the SILC's
153 features are not found in IRC but in traditional Instant Message (IM)
154 protocols.  SILC combines features from both of these chat protocol
155 styles, and SILC can be implemented as either IRC-like system or
156 IM-like system.
157
158 Strong cryptographic methods are used to protect SILC packets inside
159 the SILC network.  Three other Internet Drafts relates very closely
160 to this memo; SILC Packet Protocol [SILC2], SILC Key Exchange and
161 Authentication Protocols [SILC3] and SILC Commands [SILC4].
162
163 The protocol uses extensively packets as conferencing protocol 
164 requires message and command sending.  The SILC Packet Protocol is
165 described in [SILC2] and should be read to fully comprehend this
166 document and protocol.  [SILC2] also describes the packet encryption
167 and decryption in detail.  The SILC Packet Protocol provides secured
168 and authenticated packets, and the protocol is designed to be compact.
169 This makes SILC also suitable in environment of low bandwidth
170 requirements such as mobile networks.  All packet payloads in SILC
171 can be also compressed.
172
173 The security of SILC protocol, and for any security protocol for that
174 matter, is based on strong and secure key exchange protocol.  The SILC
175 Key Exchange protocol is described in [SILC3] along with connection
176 authentication protocol and should be read to fully comprehend this
177 document and protocol.
178
179 The SILC protocol has been developed to work on TCP/IP network
180 protocol, although it could be made to work on other network protocols
181 with only minor changes.  However, it is recommended that TCP/IP
182 protocol is used under SILC protocol.  Typical implementation would
183 be made in client-server model.
184
185
186 .ti 0
187 1.1 Requirements Terminology
188
189 The keywords MUST, MUST NOT, REQUIRED, SHOULD, SHOULD NOT, RECOMMENDED, 
190 MAY, and OPTIONAL, when they appear in this document, are to be
191 interpreted as described in [RFC2119].
192
193
194 .ti 0
195 2. SILC Concepts
196
197 This section describes various SILC protocol concepts that forms the 
198 actual protocol, and in the end, the actual SILC network.  The mission
199 of the protocol is to deliver messages from clients to other clients 
200 through routers and servers in secure manner.  The messages may also 
201 be delivered from one client to many clients forming a group, also 
202 known as a channel.
203
204 This section does not focus to security issues.  Instead, basic network 
205 concepts are introduced to make the topology of the SILC network 
206 clear.
207
208
209 .ti 0
210 2.1 SILC Network Topology
211
212 SILC network is a cellular network as opposed to tree style network 
213 topology.  The rationale for this is to have servers that can perform 
214 specific kind of tasks what other servers cannot perform.  This leads 
215 to two kinds of servers; normal SILC servers and SILC routers.
216
217 A difference between normal server and router server is that routers 
218 knows everything about everything in the network.  They also do the 
219 actual routing of the messages to the correct receiver.  Normal servers 
220 knows only about local information and nothing about global information.
221 This makes the network faster as there are less servers that needs to 
222 keep global information up to date at all time.
223
224 This, on the other hand, leads to cellular like network, where routers 
225 are in the center of the cell and servers are connected to the router.
226
227
228 The following diagram represents SILC network topology.
229
230 .in 8
231 .nf
232   ---- ---- ----         ---- ---- ----
233  | S8 | S5 | S4 |       | S7 | S5 | S6 |
234  ----- ---- -----       ----- ---- -----
235 | S7 | S/R1 | S2 | --- | S8 | S/R2 | S4 |
236  ---- ------ ----       ---- ------ ----
237  | S6 | S3 | S1 |       | S1 | S3 | S2 |         ---- ----
238   ---- ---- ----         ---- ---- ----         | S3 | S1 |
239      Cell 1.   \\             Cell 2.  | \\____  ----- -----
240                 |                     |        | S4 | S/R4 |
241     ---- ---- ----         ---- ---- ----       ---- ------
242    | S7 | S4 | S2 |       | S1 | S3 | S2 |      | S2 | S5 |
243    ----- ---- -----       ----- ---- -----       ---- ----
244   | S6 | S/R3 | S1 | --- | S4 | S/R5 | S5 | ____/ Cell 4.
245    ---- ------ ----       ---- ------ ----
246    | S8 | S5 | S3 |       | S6 | S7 | S8 |     ... etc ...
247     ---- ---- ----         ---- ---- ----
248        Cell 3.                Cell 5.
249 .in 3
250
251 .ce
252 Figure 1:  SILC Network Topology
253
254
255 A cell is formed when a server or servers connect to one router.  In
256 SILC network normal server cannot directly connect to other normal
257 server.  Normal server may only connect to SILC router which then
258 routes the messages to the other servers in the cell.  Router servers
259 on the other hand may connect to other routers to form the actual SILC 
260 network, as seen in above figure.  However, router is also normal SILC 
261 server; clients may connect to it the same way as to normal SILC 
262 server.  Normal server also cannot have active connections to more 
263 than one router.  Normal server cannot be connected to two different 
264 cells.  Router servers, on the other hand, may have as many router to 
265 router connections as needed.
266
267 There are many issues in this network topology that needs to be careful
268 about.  Issues like the size of the cells, the number of the routers in 
269 the SILC network and the capacity requirements of the routers.  These
270 issues should be discussed in the Internet Community and additional
271 documents on the issue may be written.
272
273
274 .ti 0
275 2.2 Communication Inside a Cell
276
277 It is always guaranteed that inside a cell message is delivered to the 
278 recipient with at most two server hops.  A client which is connected to
279 server in the cell and is talking on channel to other client connected 
280 to other server in the same cell, will have its messages delivered from 
281 its local server first to the router of the cell, and from the router 
282 to the other server in the cell.
283
284 The following diagram represents this scenario:
285
286
287 .in 25
288 .nf
289 1 --- S1     S4 --- 5
290          S/R
291  2 -- S2     S3
292      /        |
293     4         3
294 .in 3
295
296
297 .ce
298 Figure 2:  Communication Inside cell
299
300
301 Example:  Client 1. connected to Server 1. send message to
302           Client 4. connected to Server 2. travels from Server 1.
303           first to Router which routes the message to Server 2.
304           which then sends it to the Client 4.  All the other
305           servers in the cell will not see the routed message.
306
307
308 If the client is connected directly to the router, as router is also normal
309 SILC server, the messages inside the cell are always delivered only with 
310 one server hop.  If clients communicating with each other are connected 
311 to the same server, no router interaction is needed.  This is the optimal
312 situation of message delivery in the SILC network.
313
314
315 .ti 0
316 2.3 Communication in the Network
317
318 If the message is destined to server that does not belong to local cell 
319 the message is routed to the router server to which the destination 
320 server belongs, if the local router is connected to destination router.
321 If there is no direct connection to the destination router, the local
322 router routes the message to its primary route.  The following diagram
323 represents message sending between cells.
324
325
326
327
328
329 .in 16
330 .nf
331 1 --- S1     S4 --- 5            S2 --- 1
332          S/R - - - - - - - - S/R
333  2 -- S2     S3           S1
334      /        |             \\
335     4         3              2
336
337    Cell 1.               Cell 2.
338 .in 3
339
340
341 .ce
342 Figure 3:  Communication Between Cells
343
344
345 Example:  Client 5. connected to Server 4. in Cell 1. sends message
346           to Client 2. connected to Server 1. in Cell 2. travels
347           from Server 4. to Router which routes the message to
348           Router in Cell 2, which then routes the message to 
349           Server 1.  All the other servers and routers in the
350           network will not see the routed message.
351
352
353 The optimal case of message delivery from the client point of view is
354 when clients are connected directly to the routers and the messages
355 are delivered from one router to the other.
356
357
358 .ti 0 
359 2.4 Channel Communication
360
361 Messages may be sent to group of clients as well.  Sending messages to
362 many clients works the same way as sending messages point to point, from
363 message delivery point of view.  Security issues are another matter
364 which are not discussed in this section.
365
366 Router server handles the message routing to multiple recipients.  If 
367 any recipient is not in the same cell as the sender the messages are 
368 routed further.
369
370 Server distributes the channel message to its local clients which are 
371 joined to the channel.  Router also distributes the message to its 
372 local clients on the channel.
373
374
375 .ti 0
376 2.5 Router Connections
377
378 Router connections play very important role in making the SILC like
379 network topology to work.  For example, sending broadcast packets in
380 SILC network require special connections between routers; routers must
381 be connected in a specific way.
382
383 Every router has their primary route which is a connection to another
384 router in the network.  Unless there is only two routers in the network
385 must not routers use each other as their primary routes.  The router
386 connections in the network must form a ring.
387
388 Example with three routers in the network:
389
390
391 .in 16
392 .nf
393     S/R1 - < - < - < - < - < - < - S/R2
394      \\                               /
395       v                             ^
396        \\ - > -  > - S/R3 - > - > - /
397 .in 3
398
399
400 .ce
401 Figure 4:  Router Connections
402
403
404 Example:  Network with three routers.  Router 1. uses Router 2. as its
405           primary router.  Router 2. uses Router 3. as its primary router,
406           and Router 3. uses Router 1. as its primary router.  There may
407           be other direct connections between the routers but they must
408           not be used as primary routes.
409
410 The above example is applicable to any amount of routers in the network
411 except for two routers.  If there are only two routers in the network both
412 routers must be able to handle situation where they use each other as their
413 primary routes.
414
415 The issue of router connections are very important especially with SILC
416 broadcast packets.  Usually all router wide information in the network is
417 distributed by SILC broadcast packets.  This sort of ring network, with
418 ability to have other direct routes in the network cause interesting
419 routing problems.  The [SILC2] discusses the routing of packets in this
420 sort of network in more detail.
421
422
423 .ti 0
424 3. SILC Specification
425
426 This section describes the SILC protocol.  However, [SILC2] and
427 [SILC3] describes other important protocols that are part of this SILC
428 specification and must be read.
429
430
431 .ti 0
432 3.1 Client
433
434 A client is a piece of software connecting to SILC server.  SILC client 
435 cannot be SILC server.  Purpose of clients is to provide the user 
436 interface of the SILC services for end user.  Clients are distinguished
437 from other clients by unique Client ID.  Client ID is a 128 bit ID that
438 is used in the communication in the SILC network.  The client ID is 
439 based on the nickname selected by the user.  User uses logical nicknames
440 in communication which are then mapped to the corresponding Client ID.
441 Client ID's are low level identifications and must not be seen by the
442 end user.
443
444 Clients provide other information about the end user as well. Information
445 such as the nickname of the user, username and the host name of the end 
446 user and user's real name.  See section 3.2 Server for information of 
447 the requirements of keeping this information.
448
449 The nickname selected by the user is not unique in the SILC network.
450 There can be 2^8 same nicknames for one IP address.  As for comparison
451 to IRC [IRC] where nicknames are unique this is a fundamental difference
452 between SILC and IRC.  This causes the server names or client's host names
453 to be used along with the nicknames to identify specific users when sending
454 messages.  This feature of SILC makes IRC style nickname-wars obsolete as
455 no one owns their nickname; there can always be someone else with the same
456 nickname.  The maximum length of nickname is 128 bytes.
457
458
459 .ti 0
460 3.1.1 Client ID
461
462 Client ID is used to identify users in the SILC network.  The Client ID
463 is unique to the extent that there can be 2^128 different Client ID's,
464 and ID's based on IPv6 addresses extends this to 2^224 different Client
465 ID's.  Collisions are not expected to happen.  The Client ID is defined
466 as follows.
467
468
469
470 .in 6
471 128 bit Client ID based on IPv4 addresses:
472
473 32 bit  Server ID IP address (bits 1-32)
474  8 bit  Random number or counter
475 88 bit  Truncated MD5 hash value of the nickname
476
477 224 bit Client ID based on IPv6 addresses:
478
479 128 bit  Server ID IP address (bits 1-128)
480   8 bit  Random number or counter
481  88 bit  Truncated MD5 hash value of the nickname
482
483 o Server ID IP address - Indicates the server where this
484   client is coming from.  The IP address hence equals the
485   server IP address where to the client has connected.
486
487 o Random number or counter - Random number to further 
488   randomize the Client ID.  Another choice is to use
489   a counter starting from the zero (0).  This makes it
490   possible to have 2^8 same nicknames from the same
491   server IP address.
492
493 o MD5 hash - MD5 hash value of the lowercase nickname is
494   truncated taking 88 bits from the start of the hash value.
495   This hash value is used to search the user's Client ID
496   from the ID lists.  Note that the nickname MUST be in
497   lowercase format.
498
499 .in 3
500 Collisions could occur when more than 2^8 clients using same nickname
501 from the same server IP address is connected to the SILC network.  
502 Server MUST be able to handle this situation by refusing to accept 
503 anymore of that nickname.
504
505 Another possible collision may happen with the truncated hash value of
506 the nickname.  It could be possible to have same truncated hash value for
507 two different nicknames.  However, this is not expected to happen nor
508 cause any problems if it would occur.  Nicknames are usually logical and
509 it is unlikely to have two distinct logical nicknames produce same
510 truncated hash value.
511
512
513 .ti 0
514 3.2 Server
515
516 Servers are the most important parts of the SILC network.  They form the
517 basis of the SILC, providing a point to which clients may connect to.
518 There are two kinds of servers in SILC; normal servers and router servers.
519 This section focus on the normal server and router server is described
520 in the section 3.3 Router.
521
522 Normal servers MUST NOT directly connect to other normal server.  Normal
523 servers may only directly connect to router server.  If the message sent
524 by the client is destined outside the local server it is always sent to
525 the router server for further routing.  Server may only have one active
526 connection to router on same port.  Normal server MUST NOT connect to other
527 cell's router except in situations where its cell's router is unavailable.
528
529
530 .ti 0
531 3.2.1 Server's Local ID List
532
533 Normal server keeps various information about the clients and their end
534 users connected to it.  Every normal server MUST keep list of all locally
535 connected clients, Client ID's, nicknames, usernames and host names and
536 user's real name.  Normal servers only keeps local information and it
537 does not keep any global information.  Hence, normal servers knows only
538 about their locally connected clients.  This makes servers efficient as
539 they don't have to worry about global clients.  Server is also responsible
540 of creating the Client ID's for their clients.
541
542 Normal server also keeps information about locally created channels and
543 their Channel ID's.
544
545
546 Hence, local list for normal server includes:
547
548 .in 6
549 server list        - Router connection
550    o Server name
551    o Server IP address
552    o Server ID
553    o Sending key
554    o Receiving key
555    o Public key
556
557 client list        - All clients in server
558    o Nickname
559    o Username@host
560    o Real name
561    o Client ID
562    o Sending key
563    o Receiving key
564    o Public key
565
566
567 channel list       - All channels in server
568    o Channel name
569    o Channel ID
570    o Client ID's on channel
571    o Client ID modes on channel
572    o Channel key
573 .in 3
574
575
576 .ti 0
577 3.2.2 Server ID
578
579 Servers are distinguished from other servers by unique 64 bit Server ID 
580 (for IPv4) or 160 bit Server ID (for IPv6).  The Server ID is used in
581 the SILC to route messages to correct servers.  Server ID's also provide
582 information for Client ID's, see section 3.1.1 Client ID.  Server ID is
583 defined as follows.
584
585 .in 6
586 64 bit Server ID based on IPv4 addresses:
587
588 32 bit  IP address of the server
589 16 bit  Port
590 16 bit  Random number
591
592 160 bit Server ID based on IPv6 addresses:
593
594 128 bit  IP address of the server
595  16 bit  Port
596  16 bit  Random number
597
598 o IP address of the server - This is the real IP address of
599   the server.
600
601 o Port - This is the port the server is bound to.
602
603 o Random number - This is used to further randomize the Server ID.
604
605 .in 3
606 Collisions are not expected to happen in any conditions.  The Server ID
607 is always created by the server itself and server is responsible of
608 distributing it to the router.
609
610
611 .ti 0
612 3.2.3 SILC Server Ports
613
614 The following ports has been assigned by IANA for the SILC protocol:
615
616 .in 10
617 silc            706/tcp    SILC
618 silc            706/udp    SILC
619 .in 3
620
621
622 If there are needs to create new SILC networks in the future the port
623 numbers must be officially assigned by the IANA.
624
625 Server on network above privileged ports (>1023) SHOULD NOT be trusted
626 as they could have been set up by untrusted party.
627
628
629 .ti 0
630 3.3 Router
631
632 Router server in SILC network is responsible for keeping the cell together
633 and routing messages to other servers and to other routers.  Router server
634 is also a normal server thus clients may connect to it as it would be
635 just normal SILC server.
636
637 However, router servers has a lot of important tasks that normal servers
638 do not have.  Router server knows everything about everything in the SILC.
639 They know all clients currently on SILC, all servers and routers and all
640 channels in SILC.  Routers are the only servers in SILC that care about
641 global information and keeping them up to date at all time.  And, this
642 is what they must do.
643
644
645 .ti 0
646 3.3.1 Router's Local ID List
647
648 Router server as well MUST keep local list of connected clients and
649 locally created channels.  However, this list is extended to include all
650 the informations of the entire cell, not just the server itself as for
651 normal servers.
652
653 However, on router this list is a lot smaller since routers do not need
654 to keep information about user's nickname, username and host name and real
655 name since these are not needed by the router.  The router keeps only
656 information that it needs.
657
658
659 Hence, local list for router includes:
660
661 .in 6
662 server list        - All servers in the cell
663    o Server name
664    o Server ID
665    o Router's Server ID
666    o Sending key
667    o Receiving key
668
669 client list        - All clients in the cell
670    o Client ID
671
672
673 channel list       - All channels in the cell
674    o Channel ID
675    o Client ID's on channel
676    o Client ID modes on channel
677    o Channel key
678 .in 3
679
680
681 Note that locally connected clients and other information include all the
682 same information as defined in section section 3.2.1 Server's Local ID
683 List.
684
685
686 .ti 0
687 3.3.2 Router's Global ID List
688
689 Router server MUST also keep global list.  Normal servers do not have
690 global list as they know only about local information.  Global list
691 includes all the clients on SILC, their Client ID's, all created channels
692 and their Channel ID's and all servers and routers on SILC and their
693 Server ID's.  That is said, global list is for global information and the
694 list must not include the local information already on the router's local
695 list.
696
697 Note that the global list does not include information like nicknames,
698 usernames and host names or user's real names.  Router does not need to
699 keep these informations as they are not needed by the router.  This 
700 information is available from the client's server which maybe queried
701 when needed.
702
703 Hence, global list includes:
704
705 .in 6
706 server list        - All servers in SILC
707    o Server name
708    o Server ID
709    o Router's Server ID
710
711 client list        - All clients in SILC
712    o Client ID
713
714 channel list       - All channels in SILC
715    o Channel ID
716    o Client ID's on channel
717    o Client ID modes on channel
718 .in 3
719
720
721
722 .ti 0
723 3.3.3 Router's Server ID
724
725 Router's Server ID's are equivalent to normal Server ID's.  As routers
726 are normal servers as well same types of ID's applies for routers as well.
727 Thus, see section 3.2.2 Server ID.
728
729
730 .ti 0
731 3.4 Channels
732
733 A channel is a named group of one or more clients which will all receive
734 messages addressed to that channel.  The channel is created when first
735 client requests JOIN command to the channel, and the channel ceases to
736 exist when the last client has left it.  When channel exists, any client
737 can reference it using the name of the channel.  If the channel has
738 a founder mode set and last client leaves the channel the channel does
739 not cease to exist.  The founder mode can be used to make permanent
740 channels in the network.  The founder of the channel can regain the
741 channel founder privileges on the channel later when he joins the
742 channel.
743
744 Channel names are unique although the real uniqueness comes from 64 bit
745 Channel ID.  However, channel names are still unique and no two global
746 channels with same name may exist.  The channel name is a string of
747 maximum length of 256 bytes.  Channel names MUST NOT contain any
748 whitespaces (`  '), any non-printable ASCII characters, commas (`,')
749 and wildcard characters.
750
751 Channels can have operators that can administrate the channel and
752 operate all of its modes.  The following operators on channel exist on
753 the SILC network.
754
755 .in 6
756 o Channel founder - When channel is created the joining client becomes
757   channel founder.  Channel founder is channel operator with some more
758   privileges.  Basically, channel founder can fully operate the channel
759   and all of its modes.  The privileges are limited only to the
760   particular channel.  There can be only one channel founder per
761   channel. Channel founder supersedes channel operator's privileges.
762
763   Channel founder privileges cannot be removed by any other operator on
764   channel.  When channel founder leaves the channel there is no channel
765   founder on the channel.  However, it is possible to set a mode for
766   the channel which allows the original channel founder to regain the
767   founder privileges even after leaving the channel.  Channel founder
768   also cannot be removed by force from the channel.
769
770 o Channel operator - When client joins to channel that has not existed
771   previously it will become automatically channel operator (and channel
772   founder discussed above).  Channel operator is able administrate the
773   channel, set some modes on channel, remove a badly behaving client
774   from the channel and promote other clients to become channel
775   operator.  The privileges are limited only to the particular channel.
776
777   Normal channel user may be promoted (opped) to channel operator
778   gaining channel operator privileges.  Channel founder or other
779   channel operator may also demote (deop) channel operator to normal
780   channel user.
781 .in 3
782
783
784 .ti 0
785 3.4.1 Channel ID
786
787 Channels are distinguished from other channels by unique Channel ID.
788 The Channel ID is a 64 bit ID (for IPv4) or 160 bit ID (for IPv6), and
789 collisions are not expected to happen in any conditions.  Channel names
790 are just for logical use of channels.  The Channel ID is created by the
791 server where the channel is created.  The Channel ID is defined as
792 follows.
793
794 .in 6
795 64 bit Channel ID based on IPv4 addresses:
796
797 32 bit  Router's Server ID IP address (bits 1-32)
798 16 bit  Router's Server ID port (bits 33-48)
799 16 bit  Random number
800
801 160 bit Channel ID based on IPv6 addresses:
802
803 128 bit  Router's Server ID IP address (bits 1-128)
804  16 bit  Router's Server ID port (bits 129-144)
805  16 bit  Random number
806
807 o Router's Server ID IP address - Indicates the IP address of 
808   the router of the cell where this channel is created.  This is 
809   taken from the router's Server ID.  This way SILC router knows 
810   where this channel resides in the SILC network.
811
812 o Router's Server ID port - Indicates the port of the channel on 
813   the server.  This is taken from the router's Server ID.
814
815 o Random number - To further randomize the Channel ID.  This makes
816   sure that there are no collisions.  This also means that
817   in a cell there can be 2^16 channels.
818 .in 3
819
820
821 .ti 0
822 3.5 Operators
823
824 Operators are normal users with extra privileges to their server or
825 router.  Usually these people are SILC server and router administrators
826 that take care of their own server and clients on them.  The purpose of
827 operators is to administrate the SILC server or router.  However, even
828 an operator with highest privileges is not able to enter invite-only
829 channel, to gain access to the contents of a encrypted and authenticated
830 packets traveling in the SILC network or to gain channel operator
831 privileges on public channels without being promoted.  They have the
832 same privileges as everyone else except they are able to administrate
833 their server or router.
834
835
836 .ti 0
837 3.6 SILC Commands
838
839 Commands are very important part on SILC network especially for client
840 which uses commands to operate on the SILC network.  Commands are used
841 to set nickname, join to channel, change modes and many other things.
842
843 Client usually sends the commands and server replies by sending a reply
844 packet to the command.  Server MAY also send commands usually to serve
845 the original client's request.  Usually server cannot send commands to
846 clients, however there MAY be commands that allow the server to send
847 commands to client.  By default servers MAY send commands only to other
848 servers and routers.
849
850 Note that the command reply is usually sent only after client has sent
851 the command request but server is allowed to send command reply packet
852 to client even if client has not requested the command.  Client MAY
853 choose to ignore the command reply.
854
855 It is expected that some of the commands may be miss-used by clients
856 resulting various problems on the server side.  Every implementation
857 SHOULD assure that commands may not be executed more than once, say,
858 in two (2) seconds.  However, to keep response rate up, allowing for
859 example five (5) commands before limiting is allowed.  It is RECOMMENDED
860 that commands such as SILC_COMMAND_NICK, SILC_COMMAND_JOIN, 
861 SILC_COMMAND_LEAVE and SILC_COMMAND_KILL SHOULD be limited in all cases
862 as they require heavy operations.  This should be sufficient to prevent
863 the miss-use of commands.
864
865 SILC commands are described in [SILC4].
866
867
868 .ti 0
869 3.7 SILC Packets
870
871 Packets are naturally the most important part of the protocol and the
872 packets are what actually makes the protocol.  Packets in SILC network
873 are always encrypted using, usually the shared secret session key
874 or some other key, for example, channel key, when encrypting channel
875 messages.  It is not possible to send packet in SILC network without
876 encryption.  The SILC Packet Protocol is a wide protocol and is described
877 in [SILC2].  This document does not define or describe details of
878 SILC packets.
879
880
881 .ti 0
882 3.8 Packet Encryption
883
884 All packets passed in SILC network MUST be encrypted.  This section
885 defines how packets must be encrypted in the SILC network.  The detailed
886 description of the actual encryption process of the packets are
887 described in [SILC2].
888
889 Client and its server shares secret symmetric session key which is
890 established by the SILC Key Exchange Protocol, described in [SILC3]. 
891 Every packet sent from client to server, with exception of packets for
892 channels, are encrypted with this session key.
893
894 Channels has a channel key that are shared by every client on the channel.
895 However, the channel keys are cell specific thus one cell does not know
896 the channel key of the other cell, even if that key is for same channel.
897 Channel key is also known by the routers and all servers that has clients
898 on the channel.  However, channels MAY have channel private keys that
899 are entirely local setting for the client.  All clients on the channel
900 MUST know the channel private key before hand to be able to talk on the
901 channel.  In this case, no server or router know the key for channel.
902
903 Server shares secret symmetric session key with router which is
904 established by the SILC Key Exchange Protocol.  Every packet passed from
905 server to router, with exception of packets for channels, are encrypted
906 with the shared session key.  Same way, router server shares secret
907 symmetric key with its primary route.  However, every packet passed
908 from router to other router, including packets for channels, are
909 encrypted with the shared session key.  Every router connection has
910 their own session keys.
911
912
913 .ti 0
914 3.8.1 Determination of the Source and the Destination
915
916 The source and the destination of the packet needs to be determined
917 to be able to route the packets to correct receiver.  This information
918 is available in the SILC Packet Header which is included in all packets
919 sent in SILC network.  The SILC Packet Header is described in [SILC2].
920
921 The header MUST be encrypted with the session key who is next receiver
922 of the packet along the route.  The receiver of the packet, for example
923 a router along the route, is able to determine the sender and the
924 destination of the packet by decrypting the SILC Packet Header and
925 checking the ID's attached to the header.  The ID's in the header will
926 tell to where the packet needs to be sent and where it is coming from.
927
928 The header in the packet MUST NOT change during the routing of the
929 packet.  The original sender, for example client, assembles the packet
930 and the packet header and server or router between the sender and the
931 receiver MUST NOT change the packet header.  Note however, that some
932 packets such as commands may resent by a server to serve the client's
933 original command.  In this case the command packet send by the server
934 includes the server's IDs.
935
936 Note that the packet and the packet header may be encrypted with
937 different keys.  For example, packets to channels are encrypted with
938 the channel key, however, the header is encrypted with the session key
939 as described above.  However, the header and the packet may be encrypted
940 with same key.  This is the case, for example, with command packets.
941
942
943 .ti 0
944 3.8.2 Client To Client
945
946 The process of message delivery and encryption from client to another
947 client is as follows.
948
949 Example:  Private message from client to another client on different
950           servers.  Clients do not share private message delivery
951           keys; normal session keys are used.
952
953 o Client 1. sends encrypted packet to its server.  The packet is
954   encrypted with the session key shared between client and its
955   server.
956
957 o Server determines the destination of the packet and decrypts
958   the packet.  Server encrypts the packet with session key shared
959   between the server and its router, and sends the packet to the
960   router.
961
962 o Router determines the destination of the packet and decrypts
963   the packet.  Router encrypts the packet with session key 
964   shared between the router and the destination server, and sends
965   the packet to the server.
966
967 o Server determines the client to which the packet is destined
968   to and decrypts the packet.  Server encrypts the packet with
969   session key shared between the server and the destination client,
970   and sends the packet to the client.
971
972 o Client 2. decrypts the packet.
973
974
975 Example:  Private message from client to another client on different
976           servers.  Clients has established secret shared private
977           message delivery key with each other and that is used in 
978           the message encryption.
979
980 o Client 1. sends encrypted packet to its server.  The packet header
981   is encrypted with the session key shared between the client and
982   server, and the private message is encrypted with the private
983   message delivery key shared between clients.
984
985 o Server determines the destination of the packet and sends the 
986   packet to the router.
987
988 o Router determines the destination of the packet and sends the
989   packet to the server.
990
991 o Server determines the client to which the packet is destined
992   to and sends the packet to the client.
993
994 o Client 2. decrypts the packet with the secret shared key.
995
996
997 If clients share secret key with each other the private message
998 delivery is much simpler since servers and routers between the
999 clients do not need to decrypt and re-encrypt the packet.
1000
1001 The process for clients on same server is much simpler as there are
1002 no need to send the packet to the router.  The process for clients 
1003 on different cells is same as above except that the packet is routed 
1004 outside the cell.  The router of the destination cell routes the 
1005 packet to the destination same way as described above.
1006
1007
1008 .ti 0
1009 3.8.3 Client To Channel
1010
1011 Process of message delivery from client on channel to all the clients
1012 on the channel.
1013
1014 Example:  Channel of four users; two on same server, other two on
1015           different cells.  Client sends message to the channel.
1016
1017 o Client 1. encrypts the packet with channel key and sends the
1018   packet to its server.
1019
1020 o Server determines local clients on the channel and sends the
1021   packet to the Client on the same server.  Server then sends
1022   the packet to its router for further routing.
1023
1024 o Router determines local clients on the channel, if found
1025   sends packet to the local clients.  Router determines global
1026   clients on the channel and sends the packet to its primary
1027   router or fastest route.
1028
1029 o (Other router(s) do the same thing and sends the packet to
1030    the server(s))
1031
1032 o Server determines local clients on the channel and sends the
1033   packet to the client.
1034
1035 o All clients receiving the packet decrypts the packet.
1036
1037
1038 .ti 0
1039 3.8.4 Server To Server
1040
1041 Server to server packet delivery and encryption is described in above
1042 examples. Router to router packet delivery is analogous to server to
1043 server.  However, some packets, such as channel packets, are processed
1044 differently.  These cases are described later in this document and
1045 more in detail in [SILC2].
1046
1047
1048 .ti 0
1049 3.9 Key Exchange And Authentication
1050
1051 Key exchange is done always when for example client connects to server
1052 but also when server and router, and router and router connects to each
1053 other.  The purpose of key exchange protocol is to provide secure key
1054 material to be used in the communication.  The key material is used to
1055 derive various security parameters used to secure SILC packets.  The
1056 SILC Key Exchange protocol is described in detail in [SILC3].
1057
1058 Authentication is done after key exchange protocol has been successfully
1059 completed.  The purpose of authentication is to authenticate for example
1060 client connecting to the server.  However, usually clients are accepted
1061 to connect to server without explicit authentication.  Servers are
1062 required use authentication protocol when connecting.  The authentication
1063 may be based on passphrase (pre-shared-secret) or public key.  All
1064 passphrases sent in SILC protocol MUST be UTF-8 [RFC2279] encoded.
1065 The connection authentication protocol is described in detail in [SILC3].
1066
1067
1068 .ti 0
1069 3.9.1 Authentication Payload
1070
1071 Authentication payload is used separately from the SKE and the Connection
1072 Authentication protocol.  It can be used during the session to authenticate
1073 with the remote.  For example, the client can authenticate itself to the
1074 server to become server operator.  In this case, Authentication Payload is
1075 used.
1076
1077 The format of the Authentication Payload is as follows:
1078
1079
1080 .in 5
1081 .nf
1082                      1                   2                   3
1083  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
1084 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1085 |        Payload Length         |     Authentication Method     |
1086 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1087 |      Public Data Length       |                               |
1088 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                               +
1089 |                                                               |
1090 ~                           Public Data                         ~
1091 |                                                               |
1092 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1093 |   Authentication Data Length  |                               |
1094 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                               +
1095 |                                                               |
1096 ~                       Authentication Data                     ~
1097 |                                                               |
1098 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1099 .in 3
1100  
1101 .ce
1102 Figure 5:  Authentication Payload
1103
1104
1105 .in 6
1106 o Payload Length (2 bytes) - Length of the entire payload.
1107
1108 o Authentication Method (2 bytes) - The method of the
1109   authentication.  The authentication methods are defined
1110   in [SILC2] in the Connection Auth Request Payload.  The NONE 
1111   authentication method SHOULD NOT be used.
1112
1113 o Public Data Length (2 bytes) - Indicates the length of
1114   the Public Data field.
1115
1116 o Public Data (variable length) - This is defined only if
1117   the authentication method is public key.  If it is any other
1118   this field MAY include a random data for padding purposes.
1119   However, in this case the field MUST be ignored by the
1120   receiver.
1121
1122   When the authentication method is public key this includes
1123   128 to 4096 bytes of non-zero random data that is used in
1124   the signature process, described subsequently.
1125
1126 o Authentication Data Length (2 bytes) - Indicates the
1127   length of the Authentication Data field.  If zero (0)
1128   value is found in this field the payload MUST be 
1129   discarded.
1130
1131 o Authentication Data (variable length) - Authentication 
1132   method dependent authentication data.
1133 .in 3
1134
1135
1136 If the authentication method is password based, the Authentication
1137 Data field includes the plaintext UTF-8 encoded password.  It is safe
1138 to send plaintext password since the entire payload is encrypted.  In
1139 this case the Public Data Length is set to zero (0), but MAY also include
1140 random data for padding purposes.  It is also RECOMMENDED that maximum
1141 amount of padding is applied to SILC packet when using password based
1142 authentication.  This way it is not possible to approximate the length
1143 of the password from the encrypted packet.
1144
1145 If the authentication method is public key based (or certificate)
1146 the Authentication Data is computed as follows:
1147
1148   HASH = hash(random bytes | ID | public key (or certificate));
1149   Authentication Data = sign(HASH);
1150
1151 The hash() and the sign() are the hash function and the public key
1152 cryptography function selected in the SKE protocol, unless otherwise
1153 stated in the context where this payload is used.  The public key
1154 is SILC style public key unless certificates are used.  The ID is the
1155 entity's ID (Client or Server ID) which is authenticating itself.  The
1156 ID encoding is described in [SILC2].  The random bytes are non-zero
1157 random bytes of length between 128 and 4096 bytes, and will be included
1158 into the Public Data field as is.
1159
1160 The receiver will compute the signature using the random data received
1161 in the payload, the ID associated to the connection and the public key
1162 (or certificate) received in the SKE protocol.  After computing the
1163 receiver MUST verify the signature.  In case of public key authentication
1164 this payload is also encrypted.
1165
1166
1167 .ti 0
1168 3.10 Algorithms
1169
1170 This section defines all the allowed algorithms that can be used in
1171 the SILC protocol.  This includes mandatory cipher, mandatory public
1172 key algorithm and MAC algorithms.
1173
1174
1175 .ti 0
1176 3.10.1 Ciphers
1177
1178 Cipher is the encryption algorithm that is used to protect the data
1179 in the SILC packets.  See [SILC2] of the actual encryption process and
1180 definition of how it must be done.  SILC has a mandatory algorithm that
1181 must be supported in order to be compliant with this protocol.
1182
1183 The following ciphers are defined in SILC protocol:
1184
1185 .in 6
1186 aes-256-cbc         AES in CBC mode, 256 bit key       (REQUIRED)
1187 aes-192-cbc         AES in CBC mode, 192 bit key       (OPTIONAL)
1188 aes-128-cbc         AES in CBC mode, 128 bit key       (OPTIONAL)
1189 twofish-256-cbc     Twofish in CBC mode, 256 bit key   (OPTIONAL)
1190 twofish-192-cbc     Twofish in CBC mode, 192 bit key   (OPTIONAL)
1191 twofish-128-cbc     Twofish in CBC mode, 128 bit key   (OPTIONAL)
1192 blowfish-128-cbc    Blowfish in CBC mode, 128 bit key  (OPTIONAL)
1193 cast-256-cbc        CAST-256 in CBC mode, 256 bit key  (OPTIONAL)
1194 cast-192-cbc        CAST-256 in CBC mode, 192 bit key  (OPTIONAL)
1195 cast-128-cbc        CAST-256 in CBC mode, 128 bit key  (OPTIONAL)
1196 rc6-256-cbc         RC6 in CBC mode, 256 bit key       (OPTIONAL)
1197 rc6-192-cbc         RC6 in CBC mode, 192 bit key       (OPTIONAL)
1198 rc6-128-cbc         RC6 in CBC mode, 128 bit key       (OPTIONAL)
1199 mars-256-cbc        Mars in CBC mode, 256 bit key      (OPTIONAL)
1200 mars-192-cbc        Mars in CBC mode, 192 bit key      (OPTIONAL)
1201 mars-128-cbc        Mars in CBC mode, 128 bit key      (OPTIONAL)
1202 none                No encryption                      (OPTIONAL)
1203 .in 3
1204
1205
1206 Algorithm none does not perform any encryption process at all and 
1207 thus is not recommended to be used.  It is recommended that no client
1208 or server implementation would accept none algorithms except in special
1209 debugging mode.
1210
1211 Additional ciphers MAY be defined to be used in SILC by using the
1212 same name format as above.
1213
1214
1215 .ti 0
1216 3.10.2 Public Key Algorithms
1217
1218 Public keys are used in SILC to authenticate entities in SILC network
1219 and to perform other tasks related to public key cryptography.  The 
1220 public keys are also used in the SILC Key Exchange protocol [SILC3].
1221
1222 The following public key algorithms are defined in SILC protocol:
1223
1224 .in 6
1225 rsa        RSA  (REQUIRED)
1226 dss        DSS  (OPTIONAL)
1227 .in 3
1228
1229 DSS is described in [Menezes].  The RSA MUST be implemented according
1230 PKCS #1 [PKCS1].  The mandatory PKCS #1 implementation in SILC MUST be
1231 compliant to either PKCS #1 version 1.5 or newer with the following
1232 notes: The signature encoding is always in same format as the encryption
1233 encoding regardless of the PKCS #1 version.  The signature with appendix
1234 (with hash algorithm OID in the data) MUST NOT be used in the SILC.  The
1235 rationale for this is that there is no binding between the PKCS #1 OIDs
1236 and the hash algorithms used in the SILC protocol.  Hence, the encoding
1237 is always in PKCS #1 version 1.5 format.
1238
1239 Additional public key algorithms MAY be defined to be used in SILC.
1240
1241 When signatures are computed in SILC the computing of the signature is
1242 represented as sign().  The signature computing procedure is dependent
1243 of the public key algorithm, and the public key or certificate encoding.
1244 When using SILC public key the signature is computed as described in
1245 previous section for RSA and DSS keys.  When using SSH2 public keys
1246 the signature is computed as described in [SSH-TRANS].  When using
1247 X.509 version 3 certificates the signature is computed as described
1248 in [PKCS7].  When using OpenPGP certificates the signature is computed
1249 as described in [PGP].
1250
1251
1252 .ti 0
1253 3.10.3 Hash Functions
1254
1255 Hash functions are used as part of MAC algorithms defined in the next
1256 section.  They are also used in the SILC Key Exchange protocol defined
1257 in the [SILC3].
1258
1259 The following Hash algorithm are defined in SILC protocol:
1260
1261 .in 6
1262 sha1             SHA-1, length = 20      (REQUIRED)
1263 md5              MD5, length = 16        (OPTIONAL)
1264 .in 3
1265
1266
1267 .ti 0
1268 3.10.4 MAC Algorithms
1269
1270 Data integrity is protected by computing a message authentication code
1271 (MAC) of the packet data.  See [SILC2] for details how to compute the
1272 MAC.
1273
1274 The following MAC algorithms are defined in SILC protocol:
1275
1276 .in 6
1277 hmac-sha1-96     HMAC-SHA1, length = 12  (REQUIRED)
1278 hmac-md5-96      HMAC-MD5, length = 12   (OPTIONAL)
1279 hmac-sha1        HMAC-SHA1, length = 20  (OPTIONAL)
1280 hmac-md5         HMAC-MD5, length = 16   (OPTIONAL)
1281 none             No MAC                  (OPTIONAL)
1282 .in 3
1283
1284 The none MAC is not recommended to be used as the packet is not
1285 authenticated when MAC is not computed.  It is recommended that no
1286 client or server would accept none MAC except in special debugging
1287 mode.
1288
1289 The HMAC algorithm is described in [HMAC] and hash algorithms that
1290 are used as part of the HMACs are described in [Scheneir] and in
1291 [Menezes]
1292
1293 Additional MAC algorithms MAY be defined to be used in SILC.
1294
1295
1296
1297
1298 .ti 0
1299 3.10.5 Compression Algorithms
1300
1301 SILC protocol supports compression that may be applied to unencrypted
1302 data.  It is recommended to use compression on slow links as it may
1303 significantly speed up the data transmission.  By default, SILC does not
1304 use compression which is the mode that must be supported by all SILC
1305 implementations.
1306
1307 The following compression algorithms are defined:
1308
1309 .in 6
1310 none        No compression               (REQUIRED)
1311 zlib        GNU ZLIB (LZ77) compression  (OPTIONAL)
1312 .in 3
1313
1314 Additional compression algorithms MAY be defined to be used in SILC.
1315
1316
1317 .ti 0
1318 3.11 SILC Public Key
1319
1320 This section defines the type and format of the SILC public key.  All
1321 implementations MUST support this public key type.  See [SILC3] for
1322 other optional public key and certificate types allowed in the SILC
1323 protocol.  Public keys in SILC may be used to authenticate entities
1324 and to perform other tasks related to public key cryptography.
1325
1326 The format of the SILC Public Key is as follows:
1327
1328
1329 .in 5
1330 .nf
1331                      1                   2                   3
1332  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
1333 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1334 |                        Public Key Length                      |
1335 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1336 |     Algorithm Name Length     |                               |
1337 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                               +
1338 |                                                               |
1339 ~                         Algorithm Name                        ~
1340 |                                                               |
1341 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1342 |       Identifier Length       |                               |
1343 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                               +
1344 |                                                               |
1345 ~                           Identifier                          ~
1346 |                                                               |
1347 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1348 |                                                               |
1349 ~                           Public Data                         ~
1350 |                                                               |
1351 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1352 .in 3
1353
1354 .ce
1355 Figure 5:  SILC Public Key
1356
1357
1358 .in 6
1359 o Public Key Length (4 bytes) - Indicates the full length
1360   of the public key, not including this field.
1361
1362 o Algorithm Name Length (2 bytes) - Indicates the length
1363   of the Algorithm Length field, not including this field.
1364
1365 o Algorithm name (variable length) - Indicates the name
1366   of the public key algorithm that the key is.  See the
1367   section 3.10.2 Public Key Algorithms for defined names.
1368
1369 o Identifier Length (2 bytes) - Indicates the length of
1370   the Identifier field, not including this field.
1371
1372 o Identifier (variable length) - Indicates the identifier
1373   of the public key.  This data can be used to identify
1374   the owner of the key.  The identifier is of the following
1375   format:
1376
1377      UN   User name
1378      HN   Host name or IP address
1379      RN   Real name
1380      E    EMail address
1381      O    Organization
1382      C    Country
1383
1384
1385   Examples of an identifier:
1386
1387     `UN=priikone, HN=poseidon.pspt.fi, E=priikone@poseidon.pspt.fi'
1388
1389     `UN=sam, HN=dummy.fi, RN=Sammy Sam, O=Company XYZ, C=Finland'
1390
1391   At least user name (UN) and host name (HN) MUST be provided as
1392   identifier.  The fields are separated by commas (`,').  If
1393   comma is in the identifier string it must be written as `\\,',
1394   for example, `O=Company XYZ\\, Inc.'.
1395
1396 o Public Data (variable length) - Includes the actual
1397   public data of the public key.
1398
1399   The format of this field for RSA algorithm is
1400   as follows:
1401
1402      4 bytes            Length of e
1403      variable length    e
1404      4 bytes            Length of n
1405      variable length    n
1406
1407
1408   The format of this field for DSS algorithm is
1409   as follows:
1410
1411      4 bytes            Length of p
1412      variable length    p
1413      4 bytes            Length of q
1414      variable length    q
1415      4 bytes            Length of g
1416      variable length    g
1417      4 bytes            Length of y
1418      variable length    y
1419
1420   The variable length fields are multiple precession
1421   integers encoded as strings in both examples.
1422
1423   Other algorithms must define their own type of this
1424   field if they are used.
1425 .in 3
1426
1427 All fields in the public key are in MSB (most significant byte first)
1428 order.  All strings in the public key are UTF-8 encoded.
1429
1430
1431 .ti 0
1432 3.12 SILC Version Detection
1433
1434 The version detection of both client and server is performed at the
1435 connection phase while executing the SILC Key Exchange protocol.  The
1436 version identifier is exchanged between initiator and responder.  The
1437 version identifier is of the following format:
1438
1439 .in 6
1440 SILC-<protocol version>-<software version>
1441 .in 3
1442
1443 The version strings are of the following format:
1444
1445 .in 6
1446 protocol version = <major>.<minor>
1447 software version = <major>[.<minor>[.<build or vendor string>]]
1448 .in 3
1449
1450 Protocol version MAY provide both major and minor version.  Currently
1451 implementations MUST set the protocol version and accept at least the 
1452 protocol version as SILC-1.1-<software version>.  If new protocol version 
1453 causes incompatibilities with older version the <minor> version number 
1454 MUST be incremented.  The <major> is incremented if new protocol version 
1455 is fully incompatible.
1456
1457 Software version MAY provide major, minor and build (vendor) version.
1458 The software version MAY be freely set and accepted.  The version string 
1459 MUST consist of printable US-ASCII characters.
1460
1461
1462 Thus, the version strings could be, for example:
1463
1464 .in 6
1465 SILC-1.1-2.0.2
1466 SILC-1.0-1.2
1467 SILC-1.1-1.0.VendorXYZ
1468 SILC-1.1-2.4.5 Vendor Limited
1469 .in 3
1470
1471
1472 .ti 0
1473 3.13 Backup Routers
1474
1475 Backup routers may exist in the cell in addition of the primary router.
1476 However, they must not be active routers and act as routers in the cell.
1477 Only one router may be acting as primary router in the cell.  In the case
1478 of failure of the primary router may one of the backup routers become
1479 active.  The purpose of backup routers are in case of failure of the
1480 primary router to maintain working connections inside the cell and outside
1481 the cell and to avoid netsplits.
1482
1483 Backup routers are normal servers in the cell that are prepared to take
1484 over the tasks of the primary router if needed.  They need to have at
1485 least one direct and active connection to the primary router of the cell.
1486 This communication channel is used to send the router information to
1487 the backup router.  When the backup router connects to the primary router
1488 of the cell it MUST present itself as router server in the Connection
1489 Authentication protocol, even though it is normal server as long as the
1490 primary router is available.  Reason for this is that the configuration
1491 needed in the responder end requires usually router connection level
1492 configuration.  The responder, however must understand and treat the
1493 connection as normal server (except when feeding router level data to
1494 the backup router).
1495
1496 Backup router must know everything that the primary router knows to be
1497 able to take over the tasks of the primary router.  It is the primary
1498 router's responsibility to feed the data to the backup router.  If the
1499 backup router does not know all the data in the case of failure some
1500 connections may be lost.  The primary router of the cell must consider
1501 the backup router being actual router server when it feeds the data to
1502 it.
1503
1504 In addition of having direct connection to the primary router of the
1505 cell, the backup router must also have connection to the same router
1506 the primary router of the cell is connected.  However, it must not be
1507 active router connection meaning that the backup router must not use
1508 that channel as its primary route and it must not notify the router
1509 about having connected servers, channels and clients behind it.  It
1510 merely connects to the router.  This sort of connection is later
1511 referred as being passive connection.  Some keepalive actions may be
1512 needed by the router to keep the connection alive.
1513
1514 It is required that other normal servers have passive connections to
1515 the backup router(s) in the cell.  Some keepalive actions may be needed
1516 by the server to keep the connection alive.  After they notice the
1517 failure of the primary router they must start using the connection to
1518 the first backup router as their primary route.
1519
1520 Also, if any other router in the network is using the cell's primary
1521 router as its own primary router, it must also have passive connection
1522 to the cell's backup router.  It too is prepared to switch to use the
1523 backup router as its new primary router as soon as the original primary
1524 router becomes unresponsive.
1525
1526 All of the parties of this protocol knows which one is the backup router
1527 of the cell from their local configuration.  Each of the entity must
1528 be configured accordingly and care must be taken when configuring the
1529 backup routers, servers and other routers in the network.
1530
1531 It must be noted that some of the channel messages and private messages
1532 may be lost during the switch to the backup router.  The announcements
1533 assures that the state of the network is not lost during the switch.
1534
1535 It is RECOMMENDED that there would be at least one backup router in
1536 the cell.  It is NOT RECOMMENDED to have all servers in the cell acting
1537 as backup routers as it requires establishing several connections to
1538 several servers in the cell.  Large cells can easily have several
1539 backup routers in the cell.
1540
1541 The order of the backup routers are decided at the configuration phase.
1542 All the parties of this protocol must be configured accordingly to 
1543 understand the order of the backup routers.  It is not required that
1544 the backup server is actually active server in the cell.  Backup router
1545 may be a spare server in the cell that does not accept normal client
1546 connections at all.  It may be reserved purely for the backup purposes.
1547 These, however, are cell management issues.
1548
1549 If also the first backup router is down as well and there is another
1550 backup router in the cell then it will start acting as the primary
1551 router as described above.
1552
1553
1554 .ti 0
1555 3.13.1 Switching to Backup Router
1556
1557 When the primary router of the cell becomes unresponsive, for example
1558 by sending EOF to the connection, all the parties of this protocol MUST
1559 replace the old connection to the primary router with first configured
1560 backup router.  The backup router usually needs to do local modifications
1561 to its database in order to update all the information needed to maintain
1562 working routes.  The backup router must understand that clients that
1563 were originated from the primary router are now originated from some of
1564 the existing server connections and must update them accordingly.  It
1565 must also remove those clients that were owned by the primary router
1566 since those connections were lost when the primary router became
1567 unresponsive.
1568
1569 All the other parties of the protocol must also update their local
1570 database to understand that the route to the primary router will now go
1571 to the backup router.
1572
1573 The servers connected to the backup router must announce their clients,
1574 channels, channel users, channel user modes and channel modes to the
1575 backup router.  This is to assure that none of the important notify 
1576 packets were lost during the switch to the backup router.  The backup
1577 router must check which of these announced entities it already have
1578 and distribute the new ones to the primary route.
1579
1580 The backup router too must announce its servers, clients, channels
1581 and other information to the new primary router.  The primary router
1582 of the backup router too must announce its informations to the backup
1583 router.  Both must process only the ones they do not know about.  If
1584 any of the announced modes does not match then they are enforced in
1585 normal manner defined later in this specification.
1586
1587
1588 .ti 0
1589 3.13.2 Resuming Primary Router
1590
1591 Usually the primary router is unresponsive only a short period of time
1592 and it is intended that the original router of the cell will resume
1593 its position as primary router when it comes back online.  The backup
1594 router that is now acting as primary router of the cell must constantly
1595 try to connect to the original primary router of the cell.  It is
1596 RECOMMENDED that it would try to reconnect in 30 second intervals to
1597 the primary router.
1598
1599 When the connection is established to the primary router the backup
1600 resuming protocol is executed.  The protocol is advanced as follows:
1601
1602   1. Backup router sends SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with type
1603      value 1 the primary router that came back online.  The packet
1604      will indicate the primary router has been replaced by the backup
1605      router.  After sending the packet the backup router will announce
1606      all of its channels, channel users, modes etc. to the primary
1607      router.
1608
1609   2. Backup router sends SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with type
1610      value 2 to its current primary router to indicate that it will
1611      resign as being primary router.  Then, backup router sends the
1612      SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with type value 1 to all
1613      connected servers to also indicate that it will resign as being
1614      primary router.
1615
1616   3. Backup router also send SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with
1617      type value 2 to the router that is using the backup router
1618      currently as its primary router.
1619
1620   4. Any server and router that receives the SILC_PACKET_RESUME_ROUTER
1621      with type value 1 or 2 must reconnect immediately to the
1622      primary router of the cell that came back online.  After they
1623      have created the connection they MUST NOT use that connection
1624      as active primary route but still route all packets to the
1625      backup router.  After the connection is created they MUST send
1626      SILC_PACKET_RESUME_ROUTER with type value 3 back to the
1627      backup router.  The session ID value found in the first packet
1628      MUST be set in this packet.
1629
1630   5. Backup router MUST wait for all packets with type value 3 before
1631      it continues with the protocol.  It knows from the session ID values
1632      set in the packet when it have received all packets.  The session
1633      value should be different in all packets it have send earlier.
1634      After the packets is received the backup router sends the
1635      SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with type value 4 to the
1636      primary router that came back online.  This packet will indicate 
1637      that the backup router is now ready to resign as being primary
1638      router.  The session ID value in this packet MUST be the same as
1639      in first packet sent to the primary router.  During this time
1640      the backup router should still route all packets it is receiving
1641      from server connections.
1642
1643   6. The primary router receives the packet and send the
1644      SILC_PACKET_RESUME_ROUTER with type value 5 to all connected servers
1645      including the backup router.  It also sends the packet with type
1646      value 6 to its primary router, and to the router that is using
1647      it as its primary router.  The Session ID value in this packet
1648      SHOULD be zero (0).
1649
1650   7. Any server and router that receives the SILC_PACKET_RESUME_ROUTER
1651      with type value 5 or 6 must switch their primary route to the
1652      new primary router and remove the route for the backup router, since
1653      it is not anymore the primary router of the cell.  They must also
1654      update their local database to understand that the clients are
1655      not originated from the backup router but from the locally connected
1656      servers.  After that they MUST announce their channels, channel
1657      users, modes etc. to the primary router.  They must not use the
1658      backup router connection after this and the connection is considered
1659      to be passive connection.  The implementations SHOULD be able
1660      to disable the connection without closing the actual link.
1661
1662 After this protocol is executed the backup router is now again normal
1663 server in the cell that has the backup link to the primary router.  The
1664 primary router feeds the router specific data again to the backup router.
1665 All server connections in the backup router are considered passive
1666 connections.
1667
1668 When the primary router of the cell comes back online and connects
1669 to its primary router, the remote primary router must send the 
1670 SILC_PACKET_RESUME_ROUTER with type value 20 indicating that the
1671 connection is not allowed since the router has been replaced by an
1672 backup router.  The session ID value in this packet SHOULD be zero (0).
1673 When the router receives this packet it must not use the connection
1674 as active connection but to understand that it cannot act as primary
1675 router in the cell.  It must wait that the backup router connects to
1676 it, and the backup resuming protocol is executed.
1677
1678 The following type values has been defined for SILC_PACKET_RESUME_ROUTER
1679 packet:
1680
1681   1    SILC_SERVER_BACKUP_START
1682   2    SILC_SERVER_BACKUP_START_GLOBAL
1683   3    SILC_SERVER_BACKUP_START_CONNECTED
1684   4    SILC_SERVER_BACKUP_START_ENDING
1685   5    SILC_SERVER_BACKUP_START_RESUMED
1686   6    SILC_SERVER_BACKUP_START_GLOBAL
1687   20   SILC_SERVER_BACKUP_START_REPLACED
1688
1689 If any other value is found in the type field the packet must be 
1690 discarded.  The SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet and its payload
1691 is defined in [SILC2].
1692
1693
1694 .ti 0
1695 3.13.3 Discussion on Backup Router Scheme
1696
1697 It is clear that this backup router support is not able to handle all
1698 possible situations arising in unreliable network environment.  This
1699 scheme for example does not handle situation when the router actually
1700 does not go offline but the network link goes down temporarily.  It would
1701 require some intelligence to figure out when it is best time to switch
1702 to the backup router.  To make it even more complicated it is possible
1703 that the backup router may have not lost the network link to the primary
1704 router.
1705
1706 Other possible situation is when the network link is lost temporarily
1707 between two primary routers in the SILC network.  Unless the routers
1708 notice the link going down they cannot perhaps find alternative routes.
1709 Worst situation is when the link goes down only for a short period of
1710 time, thus causing lag.  Should the routers or servers find alternative
1711 routes if they cannot get response from the router during the lag?
1712 When alternative routes are being found it must be careful not to
1713 mess up existing primary routes between routers in the network.
1714
1715 It is suggested that the current backup router scheme is only temporary
1716 solution and existing backup router protocols are studied further.  It
1717 is also suggested that the backup router specification will be separated
1718 from this SILC specification Internet-Draft and additional specification
1719 is written on the subject.
1720
1721
1722 .ti 0
1723 4 SILC Procedures
1724
1725 This section describes various SILC procedures such as how the 
1726 connections are created and registered, how channels are created and
1727 so on.  The section describes the procedures only generally as details
1728 are described in [SILC2] and [SILC3].
1729
1730
1731 .ti 0
1732 4.1 Creating Client Connection
1733
1734 This section describes the procedure when client connects to SILC server.
1735 When client connects to server the server MUST perform IP address lookup
1736 and reverse IP address lookup to assure that the origin host really is
1737 who it claims to be.  Client, host, connecting to server SHOULD have 
1738 both valid IP address and fully qualified domain name (FQDN).
1739
1740 After that the client and server performs SILC Key Exchange protocol
1741 which will provide the key material used later in the communication.
1742 The key exchange protocol MUST be completed successfully before the
1743 connection registration may continue.  The SILC Key Exchange protocol
1744 is described in [SILC3].
1745
1746 Typical server implementation would keep a list of connections that it
1747 allows to connect to the server.  The implementation would check, for
1748 example, the connecting client's IP address from the connection list
1749 before the SILC Key Exchange protocol has been started.  Reason for
1750 this is that if the host is not allowed to connect to the server there
1751 is no reason to perform the key exchange protocol.
1752
1753 After successful key exchange protocol the client and server performs
1754 connection authentication protocol.  The purpose of the protocol is to
1755 authenticate the client connecting to the server.  Flexible
1756 implementation could also accept the client to connect to the server
1757 without explicit authentication.  However, if authentication is
1758 desired for a specific client it may be based on passphrase or
1759 public key authentication.  If authentication fails the connection
1760 MUST be terminated.  The connection authentication protocol is described
1761 in [SILC3].
1762
1763 After successful key exchange and authentication protocol the client
1764 registers itself by sending SILC_PACKET_NEW_CLIENT packet to the
1765 server.  This packet includes various information about the client
1766 that the server uses to create the client.  Server creates the client
1767 and sends SILC_PACKET_NEW_ID to the client which includes the created
1768 Client ID that the client MUST start using after that.  After that
1769 all SILC packets from the client MUST have the Client ID as the
1770 Source ID in the SILC Packet Header, described in [SILC2].
1771
1772 Client MUST also get the server's Server ID that is to be used as
1773 Destination ID in the SILC Packet Header when communicating with
1774 the server (for example when sending commands to the server).  The
1775 ID may be resolved in two ways.  Client can take the ID from an
1776 previously received packet from server that MUST include the ID,
1777 or to send SILC_COMMAND_INFO command and receive the Server ID as
1778 command reply.
1779
1780 Server MAY choose not to use the information received in the
1781 SILC_PACKET_NEW_CLIENT packet.  For example, if public key or 
1782 certificate were used in the authentication, server MAY use those
1783 informations rather than what it received from client.  This is suitable
1784 way to get the true information about client if it is available.
1785
1786 The nickname of client is initially set to the username sent in the
1787 SILC_PACKET_NEW_CLIENT packet.  User should set the nickname to more
1788 suitable by sending SILC_COMMAND_NICK command.  However, this is not
1789 required as part of registration process.
1790
1791 Server MUST also distribute the information about newly registered
1792 client to its router (or if the server is router, to all routers in
1793 the SILC network).  More information about this in [SILC2].
1794
1795 Router server MUST also check whether some client in the local cell
1796 is watching for the nickname this new client has, and send the 
1797 SILC_NOTIFY_TYPE_WATCH to the watcher.
1798
1799
1800 .ti 0
1801 4.2 Creating Server Connection
1802
1803 This section describes the procedure when server connects to its
1804 router (or when router connects to other router, the cases are
1805 equivalent).  The procedure is very much alike when client connects
1806 to the server thus it is not repeated here.
1807
1808 One difference is that server MUST perform connection authentication
1809 protocol with proper authentication.  A proper authentication is based
1810 on passphrase or public key authentication.
1811
1812 After server and router has successfully performed the key exchange
1813 and connection authentication protocol, the server register itself
1814 to the router by sending SILC_PACKET_NEW_SERVER packet.  This packet
1815 includes the server's Server ID that it has created by itself and
1816 other relevant information about the server.
1817
1818 After router has received the SILC_PACKET_NEW_SERVER packet it
1819 distributes the information about newly registered server to all routers
1820 in the SILC network.  More information about this in [SILC2].
1821
1822 As client needed to resolve the destination ID this MUST be done by the
1823 server that connected to the router, as well.  The way to resolve it is
1824 to get the ID from previously received packet.  The server MAY also 
1825 use SILC_COMMAND_INFO command to resolve the ID.  Server MUST also start
1826 using its own Server ID as Source ID in SILC Packet Header and the
1827 router's Server ID as Destination when communicating with the router.
1828
1829
1830 .ti 0
1831 4.2.1 Announcing Clients, Channels and Servers
1832
1833 After server or router has connected to the remote router, and it already
1834 has connected clients and channels it MUST announce them to the router.
1835 If the server is router server, also all the local servers in the cell
1836 MUST be announced.
1837
1838 All clients are announced by compiling a list of ID Payloads into the
1839 SILC_PACKET_NEW_ID packet.  All channels are announced by compiling a
1840 list of Channel Payloads into the SILC_PACKET_NEW_CHANNEL packet.  Also, 
1841 the channel users on the channels must be announced by compiling a
1842 list of Notify Payloads with the SILC_NOTIFY_TYPE_JOIN notify type into
1843 the SILC_PACKET_NOTIFY packet.  The users' modes on the channel must 
1844 also be announced by compiling list of Notify Payloads with the 
1845 SILC_NOTIFY_TYPE_CUMODE_CHANGE notify type into the SILC_PACKET_NOTIFY
1846 packet.
1847
1848 The router MUST also announce the local servers by compiling list of
1849 ID Payloads into the SILC_PACKET_NEW_ID packet.
1850
1851 Also, clients' modes (user modes in SILC) MUST be announced.  This is
1852 done by compiling a list of Notify Payloads with the 
1853 SILC_NOTIFY_UMODE_CHANGE nofity type into the SILC_PACKET_NOTIFY packet.
1854
1855 Also, channel's topics MUST be announced by compiling a list of Notify
1856 Payloads with the SILC_NOTIFY_TOPIC_SET notify type into the
1857 SILC_PACKET_NOTIFY packet.
1858
1859 The router which receives these lists MUST process them and broadcast
1860 the packets to its primary route.
1861
1862 When processing the announced channels and channel users the router MUST
1863 check whether a channel exists already with the same name.  If channel
1864 exists with the same name it MUST check whether the Channel ID is
1865 different.  If the Channel ID is different the router MUST send the notify
1866 type SILC_NOTIFY_TYPE_CHANNEL_CHANGE to the server to force the channel ID
1867 change to the ID the router has.  If the mode of the channel is different
1868 the router MUST send the notify type SILC_NOTIFY_TYPE_CMODE_CHANGE to the
1869 server to force the mode change to the mode that the router has.
1870
1871 The router MUST also generate new channel key and distribute it to the
1872 channel.  The key MUST NOT be generated if the SILC_CMODE_PRIVKEY mode
1873 is set.
1874
1875 If the channel has channel founder on the router the router MUST send
1876 the notify type SILC_NOTIFY_TYPE_CUMODE_CHANGE to the server to force
1877 the mode change for the channel founder on the server.  The channel 
1878 founder privileges MUST be removed.
1879
1880 The router processing the channels MUST also compile a list of
1881 Notify Payloads with the SILC_NOTIFY_TYPE_JOIN notify type into the
1882 SILC_PACKET_NOTIFY and send the packet to the server.  This way the
1883 server (or router) will receive the clients on the channel that
1884 the router has.
1885
1886
1887 .ti 0
1888 4.3 Joining to a Channel
1889
1890 This section describes the procedure when client joins to a channel.
1891 Client joins to channel by sending command SILC_COMMAND_JOIN to the
1892 server.  If the receiver receiving join command is normal server the
1893 server MUST check its local list whether this channel already exists
1894 locally.  This would indicate that some client connected to the server
1895 has already joined to the channel.  If this is case the client is
1896 joined to the channel, new channel key is created and information about
1897 newly joined channel is sent to the router.  The router is informed
1898 by sending SILC_NOTIFY_TYPE_JOIN notify type.  The notify type MUST
1899 also be sent to the local clients on the channel.  The new channel key
1900 is also sent to the router and to local clients on the channel.
1901
1902 If the channel does not exist in the local list the client's command
1903 MUST be sent to the router which will then perform the actual joining
1904 procedure.  When server receives the reply to the command from the
1905 router it MUST be sent to the client which sent the command originally.
1906 Server will also receive the channel key from the server that it MUST
1907 send to the client which originally requested the join command.  The
1908 server MUST also save the channel key.
1909
1910 If the receiver of the join command is router it MUST first check its
1911 local list whether anyone in the cell has already joined to the channel.
1912 If this is the case the client is joined to the channel and reply is
1913 sent to the client.  If the command was sent by server the command reply
1914 is sent to the server which sent it.  Then the router MUST also create
1915 new channel key and distribute it to all clients on the channel and
1916 all servers that has clients on the channel.  Router MUST also send
1917 the SILC_NOTIFY_TYPE_JOIN notify type to local clients on the channel
1918 and to local servers that has clients on the channel.
1919
1920 If the channel does not exist on the router's local list it MUST
1921 check the global list whether the channel exists at all.  If it does
1922 the client is joined to the channel as described previously.  If
1923 the channel does not exist the channel is created and the client
1924 is joined to the channel.  The channel key is also created and
1925 distributed as previously described.  The client joining to the created
1926 channel is made automatically channel founder and both channel founder
1927 and channel operator privileges is set for the client.
1928
1929 If the router created the channel in the process, information about the
1930 new channel MUST be broadcasted to all routers.  This is done by 
1931 broadcasting SILC_PACKET_NEW_CHANNEL packet to the router's primary
1932 route.  When the router joins the client to the channel it MUST also
1933 send information about newly joined client to all routers in the SILC
1934 network.  This is done by broadcasting the SILC_NOTIFY_TYPE_JOIN notify
1935 type to the router's primary route. 
1936
1937 It is important to note that new channel key is created always when
1938 new client joins to channel, whether the channel has existed previously
1939 or not.  This way the new client on the channel is not able to decrypt
1940 any of the old traffic on the channel.  Client which receives the reply to
1941 the join command MUST start using the received Channel ID in the channel
1942 message communication thereafter.  Client also receives the key for the
1943 channel in the command reply.  Note that the channel key is never
1944 generated if the SILC_CMODE_PRIVKEY mode is set.
1945
1946
1947 .ti 0
1948 4.4 Channel Key Generation
1949
1950 Channel keys are created by router which creates the channel by taking
1951 enough randomness from cryptographically strong random number generator.
1952 The key is generated always when channel is created, when new client
1953 joins a channel and after the key has expired.  Key could expire for
1954 example in an hour.
1955
1956 The key MUST also be re-generated whenever some client leaves a channel.
1957 In this case the key is created from scratch by taking enough randomness
1958 from the random number generator.  After that the key is distributed to
1959 all clients on the channel.  However, channel keys are cell specific thus
1960 the key is created only on the cell where the client, which left the
1961 channel, exists.  While the server or router is creating the new channel
1962 key, no other client may join to the channel.  Messages that are sent
1963 while creating the new key are still processed with the old key.  After
1964 server has sent the SILC_PACKET_CHANNEL_KEY packet MUST client start
1965 using the new key.  If server creates the new key the server MUST also
1966 send the new key to its router.  See [SILC2] on more information about
1967 how channel messages must be encrypted and decrypted when router is
1968 processing them.
1969
1970 When client receives the SILC_PACKET_CHANNEL_KEY packet with the
1971 Channel Key Payload it MUST process the key data to create encryption
1972 and decryption key, and to create the HMAC key that is used to compute
1973 the MACs of the channel messages.  The processing is as follows:
1974
1975   channel_key  = raw key data
1976   HMAC key     = hash(raw key data)
1977
1978 The raw key data is the key data received in the Channel Key Payload.
1979 The hash() function is the hash function used in the HMAC of the channel.
1980 Note that the server MUST also save the channel key.
1981
1982
1983 .ti 0
1984 4.5 Private Message Sending and Reception
1985
1986 Private messages are sent point to point.  Client explicitly destines
1987 a private message to specific client that is delivered to only to that
1988 client.  No other client may receive the private message.  The receiver
1989 of the private message is destined in the SILC Packet Header as any
1990 other packet as well.
1991
1992 If the sender of a private message does not know the receiver's Client
1993 ID, it MUST resolve it from server.  There are two ways to resolve the
1994 client ID from server; it is RECOMMENDED that client implementations
1995 send SILC_COMMAND_IDENTIFY command to receive the Client ID.  Client
1996 MAY also send SILC_COMMAND_WHOIS command to receive the Client ID.
1997 If the sender has received earlier a private message from the receiver
1998 it should have cached the Client ID from the SILC Packet Header.
1999
2000 If server receives a private message packet which includes invalid
2001 destination Client ID the server MUST send SILC_NOTIFY_TYPE_ERROR
2002 notify to the client with error status indicating that such Client ID
2003 does not exist.
2004
2005 See [SILC2] for description of private message encryption and decryption
2006 process.
2007
2008
2009 .ti 0
2010 4.6 Private Message Key Generation
2011
2012 Private message MAY be protected by the key generated by the client.
2013 The key may be generated and sent to the other client by sending packet
2014 SILC_PACKET_PRIVATE_MESSAGE_KEY which travels through the network
2015 and is secured by session keys.  After that the private message key
2016 is used in the private message communication between those clients.
2017
2018 Other choice is to entirely use keys that are not sent through
2019 the SILC network at all.  This significantly adds security.  This key
2020 would be pre-shared-key that is known by both of the clients.  Both
2021 agree about using the key and starts sending packets that indicate
2022 that the private message is secured using private message key.
2023
2024 The key material used as private message key is implementation issue.
2025 However, SILC_PACKET_KEY_AGREEMENT packet MAY be used to negotiate
2026 the key material.  If the key is normal pre-shared-key or randomly
2027 generated key, and the SILC_PACKET_KEY_AGREEMENT was not used, then
2028 the key material SHOULD be processed as defined in the [SILC3].  In
2029 the processing, however, the HASH, as defined in [SILC3] MUST be 
2030 ignored.  After processing the key material it is employed as defined
2031 in [SILC3], however, the HMAC key material MUST be discarded.
2032
2033 If the key is pre-shared-key or randomly generated the implementations
2034 SHOULD use the SILC protocol's mandatory cipher as the cipher.  If the
2035 SKE was used to negotiate key material the cipher was negotiated as well,
2036 and may be different from default cipher.
2037
2038
2039 .ti 0
2040 4.7 Channel Message Sending and Reception
2041
2042 Channel messages are delivered to group of users.  The group forms a
2043 channel and all clients on the channel receives messages sent to the
2044 channel.
2045
2046 Channel messages are destined to channel by specifying the Channel ID
2047 as Destination ID in the SILC Packet Header.  The server MUST then
2048 distribute the message to all clients on the channel by sending the
2049 channel message destined explicitly to a client on the channel.
2050
2051 If server receives a channel message packet which includes invalid
2052 destination Channel ID the server MUST send SILC_NOTIFY_TYPE_ERROR
2053 notify to the sender with error status indicating that such Channel ID
2054 does not exist.
2055
2056 See the [SILC2] for description of channel message routing for router
2057 servers, and channel message encryption and decryption process.
2058
2059
2060 .ti 0
2061 4.8 Session Key Regeneration
2062
2063 Session keys MUST be regenerated periodically, say, once in an hour.
2064 The re-key process is started by sending SILC_PACKET_REKEY packet to
2065 other end, to indicate that re-key must be performed.  The initiator
2066 of the connection SHOULD initiate the re-key.
2067
2068 If perfect forward secrecy (PFS) flag was selected in the SILC Key
2069 Exchange protocol [SILC3] the re-key MUST cause new key exchange with
2070 SKE protocol.  In this case the protocol is secured with the old key
2071 and the protocol results to new key material.  See [SILC3] for more
2072 information.  After the SILC_PACKET_REKEY packet is sent the sender
2073 will perform the SKE protocol.
2074
2075 If PFS flag was set the resulted key material is processed as described
2076 in the section Processing the Key Material in [SILC3].  The difference
2077 with re-key in the processing is that the initial data for the hash 
2078 function is just the resulted key material and not the HASH as it
2079 is not computed at all with re-key.  Other than that, the key processing
2080 it equivalent to normal SKE negotiation.
2081
2082 If PFS flag was not set, which is the default case, then re-key is done
2083 without executing SKE protocol.  In this case, the new key is created by
2084 providing the current sending encryption key to the SKE protocol's key
2085 processing function.  The process is described in the section Processing
2086 the Key Material in [SILC3].  The difference in the processing is that
2087 the initial data for the hash function is the current sending encryption
2088 key and not the SKE's KEY and HASH values.  Other than that, the key
2089 processing is equivalent to normal SKE negotiation.
2090
2091 After both parties has regenerated the session key, both MUST send
2092 SILC_PACKET_REKEY_DONE packet to each other.  These packets are still
2093 secured with the old key.  After these packets, the subsequent packets
2094 MUST be protected with the new key.
2095
2096
2097 .ti 0
2098 4.9 Command Sending and Reception
2099
2100 Client usually sends the commands in the SILC network.  In this case
2101 the client simply sends the command packet to server and the server
2102 processes it and replies with command reply packet.  See the [SILC3]
2103 for detailed description of all commands.
2104
2105 However, if the server is not able to process the command, it is sent 
2106 to the server's router.  This is case for example with commands such
2107 as, SILC_COMMAND_JOIN and SILC_COMMAND_WHOIS commands.  However, there
2108 are other commands as well.  For example, if client sends the WHOIS
2109 command requesting specific information about some client the server must
2110 send the WHOIS command to router so that all clients in SILC network
2111 are searched.  The router, on the other hand, sends the WHOIS command
2112 further to receive the exact information about the requested client.
2113 The WHOIS command travels all the way to the server which owns the client
2114 and it replies with command reply packet.  Finally, the server which
2115 sent the command receives the command reply and it must be able to
2116 determine which client sent the original command.  The server then
2117 sends command reply to the client.  Implementations should have some
2118 kind of cache to handle, for example, WHOIS information.  Servers
2119 and routers along the route could all cache the information for faster
2120 referencing in the future.
2121
2122 The commands sent by server may be sent hop by hop until someone is able
2123 to process the command.  However, it is preferred to destine the command
2124 as precisely as it is possible.  In this case, other routers en route
2125 MUST route the command packet by checking the true sender and true
2126 destination of the packet.  However, servers and routers MUST NOT route
2127 command reply packets to clients coming from other server.  Client
2128 MUST NOT accept command reply packet originated from anyone else but
2129 from its own server.
2130
2131
2132 .ti 0
2133 4.10 Closing Connection
2134
2135 When remote client connection is closed the server MUST send the notify
2136 type SILC_NOTIFY_TYPE_SIGNOFF to its primary router and to all channels
2137 the client was joined.  The server MUST also save the client's information
2138 for a period of time for history purposes.
2139
2140 When remote server or router connection is closed the server or router
2141 MUST also remove all the clients that was behind the server or router
2142 from the SILC Network.  The server or router MUST also send the notify
2143 type SILC_NOTIFY_TYPE_SERVER_SIGNOFF to its primary router and to all
2144 local clients that are joined on the same channels with the remote 
2145 server's or router's clients.
2146
2147 Router server MUST also check whether some client in the local cell
2148 is watching for the nickname this client has, and send the 
2149 SILC_NOTIFY_TYPE_WATCH to the watcher, unless the client which left
2150 the network has the SILC_UMODE_REJECT_WATCHING user mode set.
2151
2152
2153 .ti 0
2154 4.11 Detaching and Resuming a Session
2155
2156 SILC protocol provides a possibility for a client to detach itself from
2157 the network without actually signing off from the network.  The client
2158 connection to the server is closed but the client remains as valid client
2159 in the network.  The client may then later resume its session back from
2160 any server in the network.
2161
2162 When client wishes to detach from the network it MUST send the
2163 SILC_COMMAND_DETACH command to its server.  The server then MUST set
2164 SILC_UMODE_DETACHED mode to the client and send SILC_NOTIFY_UMODE_CHANGE
2165 notify to its primary router, which will then MUST broadcast it further
2166 to other routers in the network.  This user mode indicates that the
2167 client is detached from the network.  Implementations MUST NOT use
2168 the SILC_UMODE_DETACHED flag to determine whether a packet can be sent
2169 to the client.  All packets MUST still be sent to the client even if
2170 client is detached from the network.  Only the server that originally
2171 had the active client connection is able to make the decision after it
2172 notices that the network connection is not active.  In this case the
2173 default case is to discard the packet.
2174
2175 The SILC_UMODE_DETACHED flag cannot be set by client itself directly
2176 with SILC_COMMAND_UMODE command, but only implicitly by sending the
2177 SILC_COMMAND_DETACH command.  The flag also cannot be unset by the
2178 client, server or router with SILC_COMMAND_UMODE command, but only
2179 implicitly by sending and receiving the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT
2180 packet.
2181
2182 When the client wishes to resume its session in the SILC Network it
2183 connects to a server in the network, which MAY also be a different
2184 from the original server, and performs normal procedures regarding
2185 creating a connection as described in section 4.1.  After the SKE
2186 and the Connection Authentication protocols has been successfully
2187 completed the client MUST NOT send SILC_PACKET_NEW_CLIENT packet, but
2188 MUST send SILC_PACKET_RESUME_CLIENT packet.  This packet is used to
2189 perform the resuming procedure.  The packet MUST include the detached
2190 client's Client ID, which the client must know.  It also includes
2191 Authentication Payload which includes signature made with the client's
2192 private key.  The signature is computed as defined in the section
2193 3.9.1.  Thus, the authentication method MUST be based in public key
2194 authentication.
2195
2196 When server receives the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT packet it MUST
2197 do the following:  Server checks that the Client ID is valid client
2198 and that it has the SILC_UMODE_DETACHED mode set.  Then it verifies
2199 the Authentication Payload with the detached client's public key.
2200 If it does not have the public key it retrieves it by sending
2201 SILC_COMMAND_GETKEY command to the server that has the public key from
2202 the original client connection.  The server MUST NOT use the public
2203 key received in the SKE protocol for this connection.  If the
2204 signature is valid the server unsets the SILC_UMODE_DETACHED flag,
2205 and sends the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT packet to its primary router.
2206 The routers MUST broadcast the packet and unset the SILC_UMODE_DETACHED
2207 flag when the packet is received.  If the server is router server it
2208 also MUST send the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT packet to the original
2209 server whom owned the detached client.
2210
2211 The servers and routers that receives the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT
2212 packet MUST know whether the packet already has been received for
2213 the client.  It is protocol error to attempt to resume the client
2214 session from more than one server.  The implementations could set
2215 internal flag that indicates that the client is resumed.  If router
2216 receive SILC_PACKET_RESUME_CLIENT packet for client that is already
2217 resumed the client MUST be killed from the network.  This would
2218 indicate that the client is attempting to resume the session more
2219 than once which is protocol error.  In this case the router sends
2220 SILC_NOTIFY_TYPE_KILLED to the client.  All routers that detect
2221 the same situation MUST also send the notify for the client.
2222
2223 The servers and routers that receive the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT
2224 must also understand that the client may not be found behind the
2225 same server that it originally came from.  They must update their
2226 caches according this.  The server that now owns the client session
2227 MUST check whether the Client ID of the resumed client is based
2228 on the server's Server ID.  If it is not it creates a new Client
2229 ID and send SILC_NOTIFY_TYPE_NICK_CHANGE to the network.  It MUST
2230 also send the channel keys of all channels that the client is
2231 joined to the client since it does not have them.  Whether the
2232 Client ID was changed or not the server MUST send SILC_PACKET_NEW_ID
2233 packet to the client.  Only after this the client is resumed back
2234 to the network and may start sending packets and messages.
2235
2236 It is also possible that the server does not know about the channels
2237 that the client has joined.  In this case it join the client internally
2238 to the channels, generate new channel keys and distribute the keys
2239 to the channels as described in section 4.4.
2240
2241 It is implementation issue for how long servers keep detached client
2242 sessions.  It is RECOMMENDED that the detached sessions would be
2243 persistent as long as the server is running.
2244
2245
2246 .ti 0
2247 5 Security Considerations
2248
2249 Security is central to the design of this protocol, and these security
2250 considerations permeate the specification.  Common security considerations
2251 such as keeping private keys truly private and using adequate lengths for
2252 symmetric and asymmetric keys must be followed in order to maintain the
2253 security of this protocol.
2254
2255 Special attention must also be paid on the servers and routers that are
2256 running the SILC service.  The SILC protocol's security depends greatly
2257 on the security and the integrity of the servers and administrators that
2258 are running the service.  It is recommended that some form of registration
2259 is required by the server and router administrator prior acceptance to
2260 the SILC Network.  Even though, the SILC protocol is secure in a network
2261 of mutual distrust between clients, servers, routers and administrators
2262 of the servers, the client should be able to trust the servers they are
2263 using if they wish to do so.
2264
2265 It however must be noted that if the client requires absolute security
2266 by not trusting any of the servers or routers in the SILC Network, it can
2267 be accomplished by negotiating private keys outside the SILC Network,
2268 either using SKE or some other key exchange protocol, or to use some
2269 other external means for distributing the keys.  This applies for all 
2270 messages, private messages and channel messages.
2271
2272 It is important to note that SILC, like any other security protocol is
2273 not full proof system; the SILC servers and routers could very well be
2274 compromised.  However, to provide acceptable level of security and
2275 usability for end user the protocol use many times session keys or other
2276 keys generated by the servers to secure the messages.  This is
2277 intentional design feature to allow ease of use for end user.  This way
2278 the network is still usable, and remains encrypted even if the external
2279 means of distributing the keys is not working.  The implementation,
2280 however, may like to not follow this design feature, and always negotiate
2281 the keys outside SILC network.  This is acceptable solution and many times
2282 recommended.  The implementation still must be able to work with the
2283 server generated keys.
2284
2285 If this is unacceptable for the client or end user, the private keys
2286 negotiated outside the SILC Network should always be used.  In the end
2287 it is always implementor's choice whether to negotiate private keys by
2288 default or whether to use the keys generated by the servers.
2289
2290 It is also recommended that router operators in the SILC Network would
2291 form a joint forum to discuss the router and SILC Network management
2292 issues.  Also, router operators along with the cell's server operators
2293 should have a forum to discuss the cell management issues.
2294
2295
2296 .ti 0
2297 6 References
2298
2299 [SILC2]      Riikonen, P., "SILC Packet Protocol", Internet Draft,
2300              May 2002.
2301
2302 [SILC3]      Riikonen, P., "SILC Key Exchange and Authentication 
2303              Protocols", Internet Draft, May 2002.
2304
2305 [SILC4]      Riikonen, P., "SILC Commands", Internet Draft, May 2002.
2306
2307 [IRC]        Oikarinen, J., and Reed D., "Internet Relay Chat Protocol",
2308              RFC 1459, May 1993.
2309
2310 [IRC-ARCH]   Kalt, C., "Internet Relay Chat: Architecture", RFC 2810,
2311              April 2000.
2312
2313 [IRC-CHAN]   Kalt, C., "Internet Relay Chat: Channel Management", RFC
2314              2811, April 2000.
2315
2316 [IRC-CLIENT] Kalt, C., "Internet Relay Chat: Client Protocol", RFC
2317              2812, April 2000.
2318
2319 [IRC-SERVER] Kalt, C., "Internet Relay Chat: Server Protocol", RFC
2320              2813, April 2000.
2321
2322 [SSH-TRANS]  Ylonen, T., et al, "SSH Transport Layer Protocol", 
2323              Internet Draft.
2324
2325 [PGP]        Callas, J., et al, "OpenPGP Message Format", RFC 2440,
2326              November 1998.
2327
2328 [SPKI]       Ellison C., et al, "SPKI Certificate Theory", RFC 2693,
2329              September 1999.
2330
2331 [PKIX-Part1] Housley, R., et al, "Internet X.509 Public Key 
2332              Infrastructure, Certificate and CRL Profile", RFC 2459,
2333              January 1999.
2334
2335 [Schneier]   Schneier, B., "Applied Cryptography Second Edition",
2336              John Wiley & Sons, New York, NY, 1996.
2337
2338 [Menezes]    Menezes, A., et al, "Handbook of Applied Cryptography",
2339              CRC Press 1997.
2340
2341 [OAKLEY]     Orman, H., "The OAKLEY Key Determination Protocol",
2342              RFC 2412, November 1998.
2343
2344 [ISAKMP]     Maughan D., et al, "Internet Security Association and
2345              Key Management Protocol (ISAKMP)", RFC 2408, November
2346              1998.
2347
2348 [IKE]        Harkins D., and Carrel D., "The Internet Key Exchange
2349              (IKE)", RFC 2409, November 1998.
2350
2351 [HMAC]       Krawczyk, H., "HMAC: Keyed-Hashing for Message
2352              Authentication", RFC 2104, February 1997.
2353
2354 [PKCS1]      Kalinski, B., and Staddon, J., "PKCS #1 RSA Cryptography
2355              Specifications, Version 2.0", RFC 2437, October 1998.
2356
2357 [RFC2119]    Bradner, S., "Key Words for use in RFCs to Indicate
2358              Requirement Levels", BCP 14, RFC 2119, March 1997.
2359
2360 [RFC2279]    Yergeau, F., "UTF-8, a transformation format of ISO
2361              10646", RFC 2279, January 1998.
2362
2363 [PKCS7]      Kalinski, B., "PKCS #7: Cryptographic Message Syntax,
2364              Version 1.5", RFC 2315, March 1998.
2365
2366
2367 .ti 0
2368 7 Author's Address
2369
2370 .nf
2371 Pekka Riikonen
2372 Snellmaninkatu 34 A 15
2373 70100 Kuopio
2374 Finland
2375
2376 EMail: priikone@iki.fi
2377
2378 This Internet-Draft expires 15 November 2002