Merged silc_1_0_branch to trunk.
[silc.git] / doc / draft-riikonen-silc-spec-09.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 11 February 2004
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-09.txt                         XX
20 Expires: XXX
21
22 .in 3
23
24 .ce 3
25 Secure Internet Live Conferencing (SILC),
26 Protocol Specification
27 <draft-riikonen-silc-spec-09.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 provides advanced and feature rich conferencing
58 services with security as main design principal.  Strong cryptographic
59 methods are used to protect SILC packets inside the SILC network.
60 Three other specifications 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 .....................................  5
77   2.2 Communication Inside a Cell ...............................  6
78   2.3 Communication in the Network ..............................  7
79   2.4 Channel Communication .....................................  7
80   2.5 Router Connections ........................................  8
81 3 SILC Specification ............................................  9
82   3.1 Client ....................................................  9
83       3.1.1 Client ID ...........................................  9
84   3.2 Server .................................................... 10
85       3.2.1 Server's Local ID List .............................. 11
86       3.2.2 Server ID ........................................... 12
87       3.2.3 SILC Server Ports ................................... 12
88   3.3 Router .................................................... 13
89       3.3.1 Router's Local ID List .............................. 13
90       3.3.2 Router's Global ID List ............................. 14
91       3.3.3 Router's Server ID .................................. 14
92   3.4 Channels .................................................. 15
93       3.4.1 Channel ID .......................................... 16
94   3.5 Operators ................................................. 16
95   3.6 SILC Commands ............................................. 17
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 .................................... 19
100       3.8.3 Client To Channel ................................... 20
101       3.8.4 Server To Server .................................... 21
102   3.9 Key Exchange And Authentication ........................... 21
103       3.9.1 Authentication Payload .............................. 21
104   3.10 Algorithms ............................................... 23
105       3.10.1 Ciphers ............................................ 23
106              3.10.1.1 CBC Mode .................................. 24
107              3.10.1.2 CTR Mode .................................. 24
108              3.10.1.3 Randomized CBC Mode ....................... 26
109       3.10.2 Public Key Algorithms .............................. 26
110              3.10.2.1 Multi-Precision Integers .................. 27
111       3.10.3 Hash Functions ..................................... 27
112       3.10.4 MAC Algorithms ..................................... 27
113       3.10.5 Compression Algorithms ............................. 28
114   3.11 SILC Public Key .......................................... 28
115   3.12 SILC Version Detection ................................... 31
116   3.13 UTF-8 Strings in SILC .................................... 31
117       3.13.1 UTF-8 Identifier Strings ........................... 32
118   3.14 Backup Routers ........................................... 33
119       3.14.1 Switching to Backup Router ......................... 35
120       3.14.2 Resuming Primary Router ............................ 36
121 4 SILC Procedures ............................................... 38
122   4.1 Creating Client Connection ................................ 38
123   4.2 Creating Server Connection ................................ 40
124       4.2.1 Announcing Clients, Channels and Servers ............ 40
125   4.3 Joining to a Channel ...................................... 42
126   4.4 Channel Key Generation .................................... 43
127   4.5 Private Message Sending and Reception ..................... 44
128   4.6 Private Message Key Generation ............................ 44
129   4.7 Channel Message Sending and Reception ..................... 45
130   4.8 Session Key Regeneration .................................. 46
131   4.9 Command Sending and Reception ............................. 46
132   4.10 Closing Connection ....................................... 47
133   4.11 Detaching and Resuming a Session ......................... 48
134 5 Security Considerations ....................................... 49
135 6 References .................................................... 50
136 7 Author's Address .............................................. 52
137 Appendix A ...................................................... 52
138 Appendix B ...................................................... 54
139 Appendix C ...................................................... XXX
140 Appendix D ...................................................... XXX
141 Full Copyright Statement ........................................ XXX
142
143 .ti 0
144 List of Figures
145
146 .nf
147 Figure 1:  SILC Network Topology
148 Figure 2:  Communication Inside cell
149 Figure 3:  Communication Between Cells
150 Figure 4:  Router Connections
151 Figure 5:  SILC Public Key
152 Figure 6:  Counter Block
153
154
155 .ti 0
156 1. Introduction
157
158 This document describes a Secure Internet Live Conferencing (SILC)
159 protocol which provides secure conferencing services over insecure
160 network channel.  SILC can be used as a secure conferencing service
161 that provides rich conferencing features.  Some of the SILC features
162 are found in traditional chat protocols such as IRC [IRC] but many
163 of the SILC features can also be found in Instant Message (IM) style
164 protocols.  SILC combines features from both of these chat protocol
165 styles, and can be implemented as either IRC-like system or IM-like
166 system.  Some of the more advanced and secure features of the
167 protocol are new to all conferencing protocols.  SILC also supports
168 multimedia messages and can also be implemented as a video and audio
169 conferencing system.
170
171 Strong cryptographic methods are used to protect SILC packets inside
172 the SILC network.  Three other specifications relates very closely
173 to this memo; SILC Packet Protocol [SILC2], SILC Key Exchange and
174 Authentication Protocols [SILC3] and SILC Commands [SILC4].
175
176 The protocol uses extensively packets as conferencing protocol
177 requires message and command sending.  The SILC Packet Protocol is
178 described in [SILC2] and should be read to fully comprehend this
179 document and protocol.  [SILC2] also describes the packet encryption
180 and decryption in detail.  The SILC Packet Protocol provides secured
181 and authenticated packets, and the protocol is designed to be compact.
182 This makes SILC also suitable in environment of low bandwidth
183 requirements such as mobile networks.  All packet payloads in SILC
184 can be also compressed.
185
186 The security of SILC protocol sessions are based on strong and secure
187 key exchange protocol.  The SILC Key Exchange protocol is described
188 in [SILC3] along with connection authentication protocol and should
189 be read to fully comprehend this document and protocol.
190
191 The SILC protocol has been developed to work on TCP/IP network
192 protocol, although it could be made to work on other network protocols
193 with only minor changes.  However, it is recommended that TCP/IP
194 protocol is used under SILC protocol.  Typical implementation would
195 be made in client-server model.
196
197
198 .ti 0
199 1.1 Requirements Terminology
200
201 The keywords MUST, MUST NOT, REQUIRED, SHOULD, SHOULD NOT, RECOMMENDED,
202 MAY, and OPTIONAL, when they appear in this document, are to be
203 interpreted as described in [RFC2119].
204
205
206 .ti 0
207 2. SILC Concepts
208
209 This section describes various SILC protocol concepts that forms the
210 actual protocol, and in the end, the actual SILC network.  The mission
211 of the protocol is to deliver messages from clients to other clients
212 through routers and servers in secure manner.  The messages may also
213 be delivered from one client to many clients forming a group, also
214 known as a channel.
215
216 This section does not focus to security issues.  Instead, basic network
217 concepts are introduced to make the topology of the SILC network
218 clear.
219
220
221
222 .ti 0
223 2.1 SILC Network Topology
224
225 SILC network forms a ring as opposed to tree style network topology that
226 conferencing protocols usually have.  The network has a cells which are
227 constructed from a router and zero or more servers.  The servers are
228 connected to the router in a star like network topology.  Routers in the
229 network are connected to each other forming a ring.  The rationale for
230 this is to have servers that can perform specific kind of tasks what
231 other servers cannot perform.  This leads to two kinds of servers; normal
232 SILC servers and SILC router servers.
233
234 A difference between normal server and router server is that routers
235 knows all global information and keep the global network state up to date.
236 They also do the actual routing of the messages to the correct receiver
237 between other cells.  Normal servers knows only local information and
238 receive global information only when it is needed.  They do not need to
239 keep the global network state up to date.  This makes the network faster
240 and scalable as there are less servers that needs to maintain global
241 network state.
242
243 This, on the other hand, leads into a cellular like network, where
244 routers are in the center of the cell and servers are connected to the
245 router.
246
247 The following diagram represents SILC network topology.
248
249 .in 8
250 .nf
251   ---- ---- ----         ---- ---- ----
252  | S8 | S5 | S4 |       | S7 | S5 | S6 |
253  ----- ---- -----       ----- ---- -----
254 | S7 | S/R1 | S2 | --- | S8 | S/R2 | S4 |
255  ---- ------ ----       ---- ------ ----
256  | S6 | S3 | S1 |       | S1 | S3 | S2 |         ---- ----
257   ---- ---- ----         ---- ---- ----         | S3 | S1 |
258      Cell 1.   \\             Cell 2.  | \\____  ----- -----
259                 |                     |        | S4 | S/R4 |
260     ---- ---- ----         ---- ---- ----       ---- ------
261    | S7 | S4 | S2 |       | S1 | S3 | S2 |      | S2 | S5 |
262    ----- ---- -----       ----- ---- -----       ---- ----
263   | S6 | S/R3 | S1 | --- | S4 | S/R5 | S5 | ____/ Cell 4.
264    ---- ------ ----       ---- ------ ----
265    | S8 | S5 | S3 |       | S6 | S7 | S8 |     ... etc ...
266     ---- ---- ----         ---- ---- ----
267        Cell 3.                Cell 5.
268 .in 3
269
270 .ce
271 Figure 1:  SILC Network Topology
272
273
274 A cell is formed when a server or servers connect to one router.  In
275 SILC network normal server cannot directly connect to other normal
276 server.  Normal server may only connect to SILC router which then
277 routes the messages to the other servers in the cell.  Router servers
278 on the other hand may connect to other routers to form the actual SILC
279 network, as seen in above figure.  However, router is also able to act
280 as normal SILC server; clients may connect to it the same way as to
281 normal SILC server.  Normal server also cannot have active connections
282 to more than one router.  Normal server cannot be connected to two
283 different cells.  Router servers, on the other hand, may have as many
284 router to router connections as needed.  Other direct routes between
285 other routers is also possible in addition of the mandatory ring
286 connections.  This leads into a hybrid ring-mesh network topology.
287
288 There are many issues in this network topology that needs to be careful
289 about.  Issues like routing, the size of the cells, the number of the
290 routers in the SILC network and the capacity requirements of the
291 routers.  These issues should be discussed in the Internet Community
292 and additional documents on the issue may be written.
293
294
295 .ti 0
296 2.2 Communication Inside a Cell
297
298 It is always guaranteed that inside a cell message is delivered to the
299 recipient with at most two server hops.  A client which is connected to
300 server in the cell and is talking on channel to other client connected
301 to other server in the same cell, will have its messages delivered from
302 its local server first to the router of the cell, and from the router
303 to the other server in the cell.
304
305 The following diagram represents this scenario:
306
307
308 .in 25
309 .nf
310 1 --- S1     S4 --- 5
311          S/R
312  2 -- S2     S3
313      /        |
314     4         3
315 .in 3
316
317
318 .ce
319 Figure 2:  Communication Inside cell
320
321
322 Example:  Client 1. connected to Server 1. send message to
323           Client 4. connected to Server 2. travels from Server 1.
324           first to Router which routes the message to Server 2.
325           which then sends it to the Client 4.  All the other
326           servers in the cell will not see the routed message.
327
328
329 If the client is connected directly to the router, as router is also normal
330 SILC server, the messages inside the cell are always delivered only with
331 one server hop.  If clients communicating with each other are connected
332 to the same server, no router interaction is needed.  This is the optimal
333 situation of message delivery in the SILC network.
334
335
336 .ti 0
337 2.3 Communication in the Network
338
339 If the message is destined to client that does not belong to local cell
340 the message is routed to the router server to which the destination
341 client belongs, if the local router is connected to destination router.
342 If there is no direct connection to the destination router, the local
343 router routes the message to its primary route.  The following diagram
344 represents message sending between cells.
345
346
347
348 .in 16
349 .nf
350 1 --- S1     S4 --- 5            S2 --- 1
351          S/R - - - - - - - - S/R
352  2 -- S2     S3           S1
353      /        |             \\
354     4         3              2
355
356    Cell 1.               Cell 2.
357 .in 3
358
359
360 .ce
361 Figure 3:  Communication Between Cells
362
363
364 Example:  Client 5. connected to Server 4. in Cell 1. sends message
365           to Client 2. connected to Server 1. in Cell 2. travels
366           from Server 4. to Router which routes the message to
367           Router in Cell 2, which then routes the message to
368           Server 1.  All the other servers and routers in the
369           network will not see the routed message.
370
371
372 The optimal case of message delivery from the client point of view is
373 when clients are connected directly to the routers and the messages
374 are delivered from one router to the other.
375
376
377 .ti 0
378 2.4 Channel Communication
379
380 Messages may be sent to group of clients as well.  Sending messages to
381 many clients works the same way as sending messages point to point, from
382 message delivery point of view.  Security issues are another matter
383 which are not discussed in this section.
384
385 Router server handles the message routing to multiple recipients.  If
386 any recipient is not in the same cell as the sender the messages are
387 routed further.
388
389 Server distributes the channel message to its local clients which are
390 joined to the channel.  Router also distributes the message to its
391 local clients on the channel.
392
393
394 .ti 0
395 2.5 Router Connections
396
397 Router connections play very important role in making the SILC like
398 network topology to work.  For example, sending broadcast packets in
399 SILC network require special connections between routers; routers must
400 be connected in a specific way.
401
402 Every router has their primary route which is a connection to another
403 router in the network.  Unless there is only two routers in the network
404 must not routers use each other as their primary routes.  The router
405 connections in the network must form a ring.
406
407 Example with three routers in the network:
408
409
410 .in 16
411 .nf
412     S/R1 - < - < - < - < - < - < - S/R2
413      \\                               /
414       v                             ^
415        \\ - > -  > - S/R3 - > - > - /
416 .in 3
417
418
419 .ce
420 Figure 4:  Router Connections
421
422
423 Example:  Network with three routers.  Router 1. uses Router 2. as its
424           primary router.  Router 2. uses Router 3. as its primary router,
425           and Router 3. uses Router 1. as its primary router.  There may
426           be other direct connections between the routers but they must
427           not be used as primary routes.
428
429 The above example is applicable to any amount of routers in the network
430 except for two routers.  If there are only two routers in the network both
431 routers must be able to handle situation where they use each other as their
432 primary routes.
433
434 The issue of router connections are very important especially with SILC
435 broadcast packets.  Usually all router wide information in the network is
436 distributed by SILC broadcast packets.  This sort of ring network, with
437 ability to have other direct routes in the network can cause interesting
438 routing problems.  The [SILC2] discusses the routing of packets in this
439 sort of network in more detail.
440
441
442 .ti 0
443 3. SILC Specification
444
445 This section describes the SILC protocol.  However, [SILC2] and
446 [SILC3] describes other important protocols that are part of this SILC
447 specification and must be read.
448
449
450 .ti 0
451 3.1 Client
452
453 A client is a piece of software connecting to SILC server.  SILC client
454 cannot be SILC server.  Purpose of clients is to provide the user
455 interface of the SILC services for end user.  Clients are distinguished
456 from other clients by unique Client ID.  Client ID is a 128 bit ID that
457 is used in the communication in the SILC network.  The client ID is
458 based on the user's IP address and nickname.  User use logical nicknames
459 in communication which are then mapped to the corresponding Client ID.
460 Client IDs are low level identifications and should not be seen by the
461 end user.
462
463 Clients provide other information about the end user as well. Information
464 such as the nickname of the user, username and the host name of the end
465 user and user's real name.  See section 3.2 Server for information of
466 the requirements of keeping this information.
467
468 The nickname selected by the user is not unique in the SILC network.
469 There can be 2^8 same nicknames for one IP address.  As for comparison to
470 IRC [IRC] where nicknames are unique this is a fundamental difference
471 between SILC and IRC.  This typically causes the server names or client's
472 host names to be used along with the nicknames on user interface to
473 identify specific users when sending messages.  This feature of SILC
474 makes IRC style nickname-wars obsolete as no one owns their nickname;
475 there can always be someone else with the same nickname.  Also, any kind
476 of nickname registering service becomes obsolete.  See the section 3.13.1
477 for more information about nicknames.
478
479
480 .ti 0
481 3.1.1 Client ID
482
483 Client ID is used to identify users in the SILC network.  The Client ID
484 is unique to the extent that there can be 2^128 different Client IDs,
485 and IDs based on IPv6 addresses extends this to 2^224 different Client
486 IDs.  Collisions are not expected to happen.  The Client ID is defined
487 as follows.
488
489 .in 6
490 128 bit Client ID based on IPv4 addresses:
491
492 32 bit  Server ID IP address (bits 1-32)
493  8 bit  Random number or counter
494 88 bit  Truncated MD5 hash value of the nickname
495
496 224 bit Client ID based on IPv6 addresses:
497
498 128 bit  Server ID IP address (bits 1-128)
499   8 bit  Random number or counter
500  88 bit  Truncated MD5 hash value of the nickname
501
502 o Server ID IP address - Indicates the server where this
503   client is coming from.  The IP address hence equals the
504   server IP address where the client is connected.
505
506 o Random number or counter - Random number to further
507   randomize the Client ID.  Another choice is to use
508   a counter starting from the zero (0).  This makes it
509   possible to have 2^8 same nicknames from the same
510   server IP address.
511
512 o MD5 hash - MD5 hash value of the case folded nickname is
513   truncated taking 88 bits from the start of the hash value.
514   This hash value is used to search the user's Client ID
515   from the ID lists.  Note that the nickname MUST be prepared
516   using the stringprep [RFC3454] profile described in the
517   Appendix A before computing the MD5 hash.  See also the
518   section 3.13.1 for more information.
519
520 .in 3
521 Collisions could occur when more than 2^8 clients using same nickname
522 from the same server IP address is connected to the SILC network.
523 Server MUST be able to handle this situation by refusing to accept
524 anymore of that nickname.
525
526 Another possible collision may happen with the truncated hash value of
527 the nickname.  It could be possible to have same truncated hash value
528 for two different nicknames.  However, this is not expected to happen
529 nor cause any serious problems if it would occur.  Nicknames are usually
530 logical and it is unlikely to have two distinct logical nicknames
531 produce same truncated hash value.
532
533
534 .ti 0
535 3.2 Server
536
537 Servers are the most important parts of the SILC network.  They form the
538 basis of the SILC, providing a point to which clients may connect to.
539 There are two kinds of servers in SILC; normal servers and router servers.
540 This section focus on the normal server and router server is described
541 in the section 3.3 Router.
542
543 Normal servers MUST NOT directly connect to other normal server.  Normal
544 servers may only directly connect to router server.  If the message sent
545 by the client is destined outside the local server it is always sent to
546 the router server for further routing.  Server may only have one active
547 connection to router on same port.  Normal server MUST NOT connect to other
548 cell's router except in situations where its cell's router is unavailable.
549
550
551 .ti 0
552 3.2.1 Server's Local ID List
553
554 Normal server keeps various information about the clients and their end
555 users connected to it.  Every normal server MUST keep list of all locally
556 connected clients, Client IDs, nicknames, usernames and host names and
557 user's real name.  Normal servers only keeps local information and it
558 does not keep any global information.  Hence, normal servers knows only
559 about their locally connected clients.  This makes servers efficient as
560 they do not have to worry about global clients.  Server is also responsible
561 of creating the Client IDs for their clients.
562
563 Normal server also keeps information about locally created channels and
564 their Channel IDs.
565
566 Hence, local list for normal server includes:
567
568 .in 6
569 server list        - Router connection
570    o Server name
571    o Server IP address
572    o Server ID
573    o Sending key
574    o Receiving key
575    o Public key
576
577 client list        - All clients in server
578    o Nickname
579    o Username@host
580    o Real name
581    o Client ID
582    o Sending key
583    o Receiving key
584    o Public key
585
586 channel list       - All channels in server
587    o Channel name
588    o Channel ID
589    o Client IDs on channel
590    o Client ID modes on channel
591    o Channel key
592 .in 3
593
594
595 .ti 0
596 3.2.2 Server ID
597
598 Servers are distinguished from other servers by unique 64 bit Server ID
599 (for IPv4) or 160 bit Server ID (for IPv6).  The Server ID is used in
600 the SILC to route messages to correct servers.  Server IDs also provide
601 information for Client IDs, see section 3.1.1 Client ID.  Server ID is
602 defined as follows.
603
604 .in 6
605 64 bit Server ID based on IPv4 addresses:
606
607 32 bit  IP address of the server
608 16 bit  Port
609 16 bit  Random number
610
611 160 bit Server ID based on IPv6 addresses:
612
613 128 bit  IP address of the server
614  16 bit  Port
615  16 bit  Random number
616
617 o IP address of the server - This is the real IP address of
618   the server.
619
620 o Port - This is the port the server is bound to.
621
622 o Random number - This is used to further randomize the Server ID.
623
624 .in 3
625 Collisions are not expected to happen in any conditions.  The Server ID
626 is always created by the server itself and server is responsible of
627 distributing it to the router.
628
629
630 .ti 0
631 3.2.3 SILC Server Ports
632
633 The following ports has been assigned by IANA for the SILC protocol:
634
635 .in 10
636 silc            706/tcp    SILC
637 silc            706/udp    SILC
638 .in 3
639
640
641 If there are needs to create new SILC networks in the future the port
642 numbers must be officially assigned by the IANA.
643
644 Server on network above privileged ports (>1023) SHOULD NOT be trusted
645 as they could have been set up by untrusted party.
646
647
648 .ti 0
649 3.3 Router
650
651 Router server in SILC network is responsible for keeping the cell together
652 and routing messages to other servers and to other routers.  Router server
653 is also a normal server thus clients may connect to it as it would be
654 just normal SILC server.
655
656 However, router servers has a lot of important tasks that normal servers
657 do not have.  Router server knows everything and keeps the global state.
658 They know all clients currently on SILC, all servers and routers and all
659 channels in SILC.  Routers are the only servers in SILC that care about
660 global information and keeping them up to date at all time.
661
662
663 .ti 0
664 3.3.1 Router's Local ID List
665
666 Router server as well MUST keep local list of connected clients and
667 locally created channels.  However, this list is extended to include all
668 the informations of the entire cell, not just the server itself as for
669 normal servers.
670
671 However, on router this list is a lot smaller since routers do not need
672 to keep information about user's nickname, username and host name and real
673 name since these are not needed by the router.  The router keeps only
674 information that it needs.
675
676 Hence, local list for router includes:
677
678 .in 6
679 server list        - All servers in the cell
680    o Server name
681    o Server ID
682    o Router's Server ID
683    o Sending key
684    o Receiving key
685
686 client list        - All clients in the cell
687    o Client ID
688
689 channel list       - All channels in the cell
690    o Channel ID
691    o Client IDs on channel
692    o Client ID modes on channel
693    o Channel key
694 .in 3
695
696
697 Note that locally connected clients and other information include all the
698 same information as defined in section section 3.2.1 Server's Local ID
699 List.  Router MAY also cache same detailed information for other clients
700 if needed.
701
702
703 .ti 0
704 3.3.2 Router's Global ID List
705
706 Router server MUST also keep global list.  Normal servers do not have
707 global list as they know only about local information.  Global list
708 includes all the clients on SILC, their Client IDs, all created channels
709 and their Channel IDs and all servers and routers on SILC and their
710 Server IDs.  That is said, global list is for global information and the
711 list must not include the local information already on the router's local
712 list.
713
714 Note that the global list does not include information like nicknames,
715 usernames and host names or user's real names.  Router does not need to
716 keep these informations as they are not needed by the router.  This
717 information is available from the client's server which maybe queried
718 when needed.
719
720 Hence, global list includes:
721
722 .in 6
723 server list        - All servers in SILC
724    o Server name
725    o Server ID
726    o Router's Server ID
727
728 client list        - All clients in SILC
729    o Client ID
730
731 channel list       - All channels in SILC
732    o Channel ID
733    o Client IDs on channel
734    o Client ID modes on channel
735 .in 3
736
737
738
739 .ti 0
740 3.3.3 Router's Server ID
741
742 Router's Server ID is equivalent to normal Server ID.  As routers are
743 normal servers same types of IDs applies for routers as well.  See
744 section 3.2.2 Server ID.
745
746
747
748
749 .ti 0
750 3.4 Channels
751
752 A channel is a named group of one or more clients which will all receive
753 messages addressed to that channel.  The channel is created when first
754 client requests JOIN command to the channel, and the channel ceases to
755 exist when the last client has left it.  When channel exists, any client
756 can reference it using the Channel ID of the channel.  If the channel has
757 a founder mode set and last client leaves the channel the channel does
758 not cease to exist.  The founder mode can be used to make permanent
759 channels in the network.  The founder of the channel can regain the
760 channel founder privileges on the channel later when he joins the
761 channel.
762
763 Channel names are unique although the real uniqueness comes from 64 bit
764 Channel ID.  However, channel names are still unique and no two global
765 channels with same name may exist.  See the section 3.13.1 for more
766 information about channel names.
767
768 Channels can have operators that can administrate the channel and operate
769 all of its modes.  The following operators on channel exist on the
770 SILC network.
771
772 .in 6
773 o Channel founder - When channel is created the joining client becomes
774   channel founder.  Channel founder is channel operator with some more
775   privileges.  Basically, channel founder can fully operate the channel
776   and all of its modes.  The privileges are limited only to the
777   particular channel.  There can be only one channel founder per
778   channel.  Channel founder supersedes channel operator's privileges.
779
780   Channel founder privileges cannot be removed by any other operator on
781   channel.  When channel founder leaves the channel there is no channel
782   founder on the channel.  However, it is possible to set a mode for
783   the channel which allows the original channel founder to regain the
784   founder privileges even after leaving the channel.  Channel founder
785   also cannot be removed by force from the channel.
786
787 o Channel operator - When client joins to channel that has not existed
788   previously it will become automatically channel operator (and channel
789   founder discussed above).  Channel operator is able to administrate the
790   channel, set some modes on channel, remove a badly behaving client
791   from the channel and promote other clients to become channel
792   operator.  The privileges are limited only to the particular channel.
793
794   Normal channel user may be promoted (opped) to channel operator
795   gaining channel operator privileges.  Channel founder or other
796   channel operator may also demote (deop) channel operator to normal
797   channel user.
798 .in 3
799
800
801
802
803 .ti 0
804 3.4.1 Channel ID
805
806 Channels are distinguished from other channels by unique Channel ID.
807 The Channel ID is a 64 bit ID (for IPv4) or 160 bit ID (for IPv6), and
808 collisions are not expected to happen in any conditions.  Channel names
809 are just for logical use of channels.  The Channel ID is created by the
810 server where the channel is created.  The Channel ID is defined as
811 follows.
812
813 .in 6
814 64 bit Channel ID based on IPv4 addresses:
815
816 32 bit  Router's Server ID IP address (bits 1-32)
817 16 bit  Router's Server ID port (bits 33-48)
818 16 bit  Random number or counter
819
820 160 bit Channel ID based on IPv6 addresses:
821
822 128 bit  Router's Server ID IP address (bits 1-128)
823  16 bit  Router's Server ID port (bits 129-144)
824  16 bit  Random number or counter
825
826 o Router's Server ID IP address - Indicates the IP address of
827   the router of the cell where this channel is created.  This is
828   taken from the router's Server ID.  This way SILC router knows
829   where this channel resides in the SILC network.
830
831 o Router's Server ID port - Indicates the port of the channel on
832   the server.  This is taken from the router's Server ID.
833
834 o Random number or counter - To further randomize the Channel ID.
835   Another choice is to use a counter starting from zero (0).
836   This makes sure that there are no collisions.  This also means
837   that in a cell there can be 2^16 different channels.
838 .in 3
839
840
841 .ti 0
842 3.5 Operators
843
844 Operators are normal users with extra privileges to their server or
845 router.  Usually these people are SILC server and router administrators
846 that take care of their own server and clients on them.  The purpose of
847 operators is to administrate the SILC server or router.  However, even
848 an operator with highest privileges is not able to enter invite-only
849 channels, to gain access to the contents of encrypted and authenticated
850 packets traveling in the SILC network or to gain channel operator
851 privileges on public channels without being promoted.  They have the
852 same privileges as any normal user except they are able to administrate
853 their server or router.
854
855
856 .ti 0
857 3.6 SILC Commands
858
859 Commands are very important part on SILC network especially for client
860 which uses commands to operate on the SILC network.  Commands are used
861 to set nickname, join to channel, change modes and many other things.
862
863 Client usually sends the commands and server replies by sending a reply
864 packet to the command.  Server MAY also send commands usually to serve
865 the original client's request.  Usually server cannot send commands to
866 clients, however there MAY be commands that allow the server to send
867 commands to client.  By default servers MAY send commands only to other
868 servers and routers.
869
870 Note that the command reply is usually sent only after client has sent
871 the command request but server is allowed to send command reply packet
872 to client even if client has not requested the command.  Client MAY
873 choose to ignore the command reply.
874
875 It is expected that some of the commands may be misused by clients
876 resulting various problems on the server side.  Every implementation
877 SHOULD assure that commands may not be executed more than once, say,
878 in two (2) seconds.  However, to keep response rate up, allowing for
879 example five (5) commands before limiting is allowed.  It is RECOMMENDED
880 that commands such as SILC_COMMAND_NICK, SILC_COMMAND_JOIN,
881 SILC_COMMAND_LEAVE and SILC_COMMAND_KILL SHOULD be limited in all cases
882 as they require heavy operations.  This should be sufficient to prevent
883 the misuse of commands.
884
885 SILC commands are described in [SILC4].
886
887
888 .ti 0
889 3.7 SILC Packets
890
891 Packets are naturally the most important part of the protocol and the
892 packets are what actually makes the protocol.  Packets in SILC network
893 are always encrypted using, usually the shared secret session key
894 or some other key, for example, channel key, when encrypting channel
895 messages.  It is not possible to send a packet in SILC network without
896 encryption.  The SILC Packet Protocol is a wide protocol and is described
897 in [SILC2].  This document does not define or describe details of
898 SILC packets.
899
900
901 .ti 0
902 3.8 Packet Encryption
903
904 All packets passed in SILC network MUST be encrypted.  This section
905 gives generic description of how packets must be encrypted in the SILC
906 network.  The detailed description of the actual encryption process
907 of the packets are described in [SILC2].
908
909 Client and its server shares secret symmetric session key which is
910 established by the SILC Key Exchange Protocol, described in [SILC3].
911 Every packet sent from client to server, with exception of packets for
912 channels, are encrypted with this session key.
913
914 Channels have a channel key that are shared by every client on the channel.
915 However, the channel keys are cell specific thus one cell does not know
916 the channel key of the other cell, even if that key is for same channel.
917 Channel key is also known by the routers and all servers that have clients
918 on the channel.  However, channels MAY have channel private keys that are
919 entirely local setting for the client.  All clients on the channel MUST
920 know the channel private key beforehand to be able to talk on the
921 channel.  In this case, no server or router knows the key for the channel.
922
923 Server shares secret symmetric session key with router which is
924 established by the SILC Key Exchange Protocol.  Every packet passed from
925 server to router, with exception of packets for channels, are encrypted
926 with the shared session key.  Same way, router server shares secret
927 symmetric key with its primary router.  However, every packet passed
928 from router to other router, including packets for channels, are
929 encrypted with the shared session key.  Every router connection MUST
930 have their own session keys.
931
932
933 .ti 0
934 3.8.1 Determination of the Source and the Destination
935
936 The source and the destination of the packet needs to be determined
937 to be able to route the packets to correct receiver.  This information
938 is available in the SILC Packet Header which is included in all packets
939 sent in SILC network.  The SILC Packet Header is described in [SILC2].
940
941 The header MUST be encrypted with the session key of whom is the next
942 receiver of the packet along the route.  The receiver of the packet, for
943 example a router along the route, is able to determine the sender and the
944 destination of the packet by decrypting the SILC Packet Header and
945 checking the IDs attached to the header.  The IDs in the header will
946 tell to where the packet needs to be sent and where it is coming from.
947
948 The header in the packet MUST NOT change during the routing of the
949 packet.  The original sender, for example client, assembles the packet
950 and the packet header and server or router between the sender and the
951 receiver MUST NOT change the packet header.  Note however, that some
952 packets such as commands may be resent by a server to serve the client's
953 original command.  In this case the command packet sent by the server
954 includes the server's IDs as it is a different packet.  When server
955 or router receives a packet it MUST verify that the Source ID is
956 valid and correct ID for that sender.
957
958 Note that the packet and the packet header may be encrypted with
959 different keys.  For example, packets to channels are encrypted with
960 the channel key, however, the header is encrypted with the session key
961 as described above.  However, the header and the packet may be encrypted
962 with same key.  This is the case, for example, with command packets.
963
964
965 .ti 0
966 3.8.2 Client To Client
967
968 The process of message delivery and encryption from client to another
969 client is as follows.
970
971 Example:  Private message from client to another client on different
972           servers.  Clients do not share private message delivery
973           keys; normal session keys are used.
974
975 o Client 1 sends encrypted packet to its server.  The packet is
976   encrypted with the session key shared between client and its
977   server.
978
979 o Server determines the destination of the packet and decrypts
980   the packet.  Server encrypts the packet with session key shared
981   between the server and its router, and sends the packet to the
982   router.
983
984 o Router determines the destination of the packet and decrypts
985   the packet.  Router encrypts the packet with session key
986   shared between the router and the destination server, and sends
987   the packet to the server.
988
989 o Server determines the client to which the packet is destined
990   to and decrypts the packet.  Server encrypts the packet with
991   session key shared between the server and the destination client,
992   and sends the packet to the client.
993
994 o Client 2 decrypts the packet.
995
996
997 Example:  Private message from client to another client on different
998           servers.  Clients have established a secret shared private
999           message delivery key with each other and that is used in
1000           the message encryption.
1001
1002 o Client 1 sends encrypted packet to its server.  The packet header
1003   is encrypted with the session key shared between the client and
1004   server, and the private message is encrypted with the private
1005   message delivery key shared between clients.
1006
1007 o Server determines the destination of the packet and sends the
1008   packet to the router.  Header is encrypted with the session key.
1009
1010 o Router determines the destination of the packet and sends the
1011   packet to the server.  Header is encrypted with the session key.
1012
1013 o Server determines the client to which the packet is destined
1014   to and sends the packet to the client.  Header is encrypted with
1015   the session key.
1016
1017 o Client 2 decrypts the packet with the secret shared key.
1018
1019 If clients share secret key with each other the private message
1020 delivery is much simpler since servers and routers between the
1021 clients do not need to decrypt and re-encrypt the entire packet.
1022 The packet header however is always encrypted with session key and
1023 is decrypted and re-encrypted with the session key of next recipient.
1024
1025 The process for clients on same server is much simpler as there is
1026 no need to send the packet to the router.  The process for clients
1027 on different cells is same as above except that the packet is routed
1028 outside the cell.  The router of the destination cell routes the
1029 packet to the destination same way as described above.
1030
1031
1032 .ti 0
1033 3.8.3 Client To Channel
1034
1035 Process of message delivery from client on channel to all the clients
1036 on the channel.
1037
1038 Example:  Channel of four users; two on same server, other two on
1039           different cells.  Client sends message to the channel.
1040           Packet header is encrypted with the session key, message
1041           data is encrypted with channel key.
1042
1043 o Client 1 encrypts the packet with channel key and sends the
1044   packet to its server.
1045
1046 o Server determines local clients on the channel and sends the
1047   packet to the Client on the same server.  Server then sends
1048   the packet to its router for further routing.
1049
1050 o Router determines local clients on the channel, if found
1051   sends packet to the local clients.  Router determines global
1052   clients on the channel and sends the packet to its primary
1053   router or fastest route.
1054
1055 o (Other router(s) do the same thing and sends the packet to
1056    the server(s).)
1057
1058 o Server determines local clients on the channel and sends the
1059   packet to the client.
1060
1061 o All clients receiving the packet decrypts it.
1062
1063
1064 .ti 0
1065 3.8.4 Server To Server
1066
1067 Server to server packet delivery and encryption is described in above
1068 examples. Router to router packet delivery is analogous to server to
1069 server.  However, some packets, such as channel packets, are processed
1070 differently.  These cases are described later in this document and
1071 more in detail in [SILC2].
1072
1073
1074 .ti 0
1075 3.9 Key Exchange And Authentication
1076
1077 Key exchange is done always when for example client connects to server
1078 but also when server and router, and router and another router connect
1079 to each other.  The purpose of key exchange protocol is to provide secure
1080 key material to be used in the communication.  The key material is used
1081 to derive various security parameters used to secure SILC packets.  The
1082 SILC Key Exchange protocol is described in detail in [SILC3].
1083
1084 Authentication is done after key exchange protocol has been successfully
1085 completed.  The purpose of authentication is to authenticate for example
1086 client connecting to the server.  However, clients MAY be accepted
1087 to connect to server without explicit authentication.  Servers are
1088 REQUIRED to use authentication protocol when connecting.  The
1089 authentication may be based on passphrase (pre-shared secret) or public
1090 key based on digital signatures.  All passphrases sent in SILC protocol
1091 MUST be UTF-8 [RFC3629] encoded. The connection authentication protocol
1092 is described in detail in [SILC3].
1093
1094
1095 .ti 0
1096 3.9.1 Authentication Payload
1097
1098 Authentication Payload is used separately from the SKE and the Connection
1099 Authentication protocols.  It can be used during the session to
1100 authenticate with a remote.  For example, a client can authenticate
1101 itself to a server to become server operator.  In this case,
1102 Authentication Payload is used.
1103
1104 The format of the Authentication Payload is as follows:
1105
1106 .in 5
1107 .nf
1108                      1                   2                   3
1109  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
1110 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1111 |        Payload Length         |     Authentication Method     |
1112 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1113 |      Public Data Length       |                               |
1114 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                               +
1115 |                                                               |
1116 ~                           Public Data                         ~
1117 |                                                               |
1118 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1119 |   Authentication Data Length  |                               |
1120 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                               +
1121 |                                                               |
1122 ~                       Authentication Data                     ~
1123 |                                                               |
1124 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1125 .in 3
1126
1127 .ce
1128 Figure 5:  Authentication Payload
1129
1130
1131 .in 6
1132 o Payload Length (2 bytes) - Length of the entire payload.
1133
1134 o Authentication Method (2 bytes) - The method of the
1135   authentication.  The authentication methods are defined
1136   in [SILC2] in the Connection Auth Request Payload.  The NONE
1137   authentication method SHOULD NOT be used.
1138
1139 o Public Data Length (2 bytes) - Indicates the length of
1140   the Public Data field.
1141
1142 o Public Data (variable length) - This is defined only if
1143   the authentication method is public key.  If it is any other
1144   this field MAY include random data for padding purposes.
1145   However, in this case the field MUST be ignored by the
1146   receiver.
1147
1148   When the authentication method is public key this includes
1149   128 to 4096 bytes of non-zero random data that is used in
1150   the signature process, described subsequently.
1151
1152 o Authentication Data Length (2 bytes) - Indicates the
1153   length of the Authentication Data field.  If zero (0)
1154   value is found in this field the payload MUST be
1155   discarded.
1156
1157 o Authentication Data (variable length) - Authentication
1158   method dependent authentication data.
1159 .in 3
1160
1161
1162 If the authentication method is passphrase-based, the Authentication
1163 Data field includes the plaintext UTF-8 encoded passphrase.  It is safe
1164 to send plaintext passphrase since the entire payload is encrypted.  In
1165 this case the Public Data Length is set to zero (0), but MAY also include
1166 random data for padding purposes.  It is also RECOMMENDED that maximum
1167 amount of padding is applied to SILC packet when using passphrase-based
1168 authentication.  This way it is not possible to approximate the length
1169 of the passphrase from the encrypted packet.
1170
1171 If the authentication method is public key based (or certificate)
1172 the Authentication Data is computed as follows:
1173
1174   HASH = hash(random bytes | ID | public key (or certificate));
1175   Authentication Data = sign(HASH);
1176
1177 The hash() and the sign() are the hash function and the public key
1178 cryptography function selected in the SKE protocol, unless otherwise
1179 stated in the context where this payload is used.  The public key
1180 is SILC style public key unless certificates are used.  The ID is the
1181 entity's ID (Client or Server ID) which is authenticating itself.  The
1182 ID encoding is described in [SILC2].  The random bytes are non-zero
1183 random bytes of length between 128 and 4096 bytes, and will be included
1184 into the Public Data field as is.
1185
1186 The receiver will compute the signature using the random data received
1187 in the payload, the ID associated to the connection and the public key
1188 (or certificate) received in the SKE protocol.  After computing the
1189 receiver MUST verify the signature.  Also in case of public key
1190 authentication this payload is encrypted.
1191
1192
1193 .ti 0
1194 3.10 Algorithms
1195
1196 This section defines all the allowed algorithms that can be used in
1197 the SILC protocol.  This includes mandatory cipher, mandatory public
1198 key algorithm and MAC algorithms.
1199
1200
1201 .ti 0
1202 3.10.1 Ciphers
1203
1204 Cipher is the encryption algorithm that is used to protect the data
1205 in the SILC packets.  See [SILC2] for the actual encryption process and
1206 definition of how it must be done.  SILC has a mandatory algorithm that
1207 must be supported in order to be compliant with this protocol.
1208
1209 The following ciphers are defined in SILC protocol:
1210
1211 aes-256-cbc          AES in CBC mode, 256 bit key            (REQUIRED)
1212 aes-256-ctr          AES in CTR mode, 256 bit key            (RECOMMENDED)
1213 aes-256-rcbc         AES in randomized CBC mode, 256 bit key (OPTIONAL)
1214 aes-192-<mode>       AES in <mode> mode, 192 bit key         (OPTIONAL)
1215 aes-128-<mode>       AES in <mode> mode, 128 bit key         (RECOMMENDED)
1216 twofish-256-<mode>   Twofish in <mode> mode, 256 bit key     (OPTIONAL)
1217 twofish-192-<mode>   Twofish in <mode> mode, 192 bit key     (OPTIONAL)
1218 twofish-128-<mode>   Twofish in <mode> mode, 128 bit key     (OPTIONAL)
1219 cast-256-<mode>      CAST-256 in <mode> mode, 256 bit key    (OPTIONAL)
1220 cast-192-<mode>      CAST-256 in <mode> mode, 192 bit key    (OPTIONAL)
1221 cast-128-<mode>      CAST-256 in <mode> mode, 128 bit key    (OPTIONAL)
1222 serpent-<len>-<mode> Serpent in <mode> mode, <len> bit key   (OPTIONAL)
1223 rc6-<len>-<mode>     RC6 in <mode> mode, <len> bit key       (OPTIONAL)
1224 mars-<len>-<mode>    MARS in <mode> mode, <len> bit key      (OPTIONAL)
1225 none                 No encryption                           (OPTIONAL)
1226
1227 The <mode> is either "cbc", "ctr" or "rcbc".  Other encryption modes MAY
1228 be defined to be used in SILC using the same name format.  The <len> is
1229 either 256, 192 or 128 bit key length.  Also, additional ciphers MAY be
1230 defined to be used in SILC by using the same name format as above.
1231
1232 Algorithm "none" does not perform any encryption process at all and
1233 thus is not recommended to be used.  It is recommended that no client
1234 or server implementation would accept none algorithm except in special
1235 debugging mode.
1236
1237
1238 .ti 0
1239 3.10.1.1 CBC Mode
1240
1241 The "cbc" encryption mode is CBC mode with inter-packet chaining.  This
1242 means that the Initialization Vector (IV) for the next encryption block
1243 is the previous ciphertext block.  The very first IV MUST be random and
1244 is generated as described in [SILC3].
1245
1246
1247 .ti 0
1248 3.10.1.2 CTR Mode
1249
1250 The "ctr" encryption mode is Counter Mode (CTR).  The CTR mode in SILC is
1251 stateful in encryption and decryption.  Both sender and receiver maintain
1252 the counter for the CTR mode and thus can precompute the key stream for
1253 encryption and decryption.  By default, CTR mode does not require
1254 plaintext padding, however implementations MAY apply padding to the
1255 packets.  If the last key block is larger than the last plaintext block
1256 the resulted value is truncated to the size of the plaintext block and
1257 the most significant bits are used.  When sending authentication data
1258 inside packets the maximum amount of padding SHOULD be applied with
1259 CTR mode as well.
1260
1261 In CTR mode only the encryption operation of the cipher is used.  The
1262 decryption operation is not needed since both encryption and decryption
1263 process is simple XOR with the plaintext block and the key stream block.
1264
1265 The counter block is used to create the key for the CTR mode.  When
1266 SILC specifications refer to Initialization Vector (IV) in general cases,
1267 in case of CTR mode it refers to the counter block.  The format of the
1268 128 bit counter block is as follows:
1269
1270 .in 5
1271 .nf
1272                      1                   2                   3
1273  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
1274 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1275 |                   Truncated HASH from SKE                     |
1276 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1277 |                Sending/Receiving IV from SKE                  |
1278 |                                                               |
1279 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1280 |                        Block Counter                          |
1281 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1282 .in 3
1283
1284 .ce
1285 Figure 6:  Counter Block
1286
1287 .in 6
1288 o Truncated HASH from SKE (4 bytes) - This value is the first 4
1289   bytes from the HASH value that was computed as a result of SKE
1290   protocol.  This acts as session identifier and each rekey MUST
1291   produce a new HASH value.
1292
1293 o Sending/Receiving IV from SKE (8 bytes) - This value is the
1294   first 8 bytes from the Sending IV or Receiving IV generated in
1295   the SKE protocol.  When this mode is used to encrypt sending
1296   traffic the Sending IV is used, when used to decrypt receiving
1297   traffic the Receiving IV is used.  This assures that two parties
1298   of the protocol use different IV for sending traffic.  Each rekey
1299   MUST produce a new value.
1300
1301 o Block Counter (4 bytes) - This is the counter value for the
1302   counter block and is MSB ordered number starting from one (1)
1303   value for first block and incrementing for subsequent blocks.
1304   The same value MUST NOT be used twice.  The rekey MUST be
1305   performed before this counter value wraps.
1306 .in 3
1307
1308 CTR mode MUST NOT be used with "none" MAC.  Implementations also MUST
1309 assure that the same counter block is not used to encrypt more than
1310 one block.  Also, the key material used with CTR mode MUST be fresh
1311 key material.  Static keys (pre-shared keys) MUST NOT be used with
1312 CTR mode.  For this reason using CTR mode to encrypt for example
1313 channel messages or private messages with a pre-shared key is
1314 inappropriate.  For private messages, the Key Agreement could be
1315 performed to produce fresh key material.
1316
1317 If the IV Included flag was negotiated in SKE, or CTR mode is used to
1318 protect channel messages where the counter block will be included in the
1319 Message Payload, implementations SHOULD still use the same counter block
1320 format as defined above.  However, implementations are RECOMMENDED to
1321 replace the Truncated HASH field with a 32 bit random value for each IV
1322 (counter block) per encrypted SILC packet.  Also note, that in this case
1323 the decryption process is not stateful and receiver cannot precompute the
1324 key stream.
1325
1326
1327 .ti 0
1328 3.10.1.3 Randomized CBC Mode
1329
1330 The "rcbc" encryption mode is CBC mode with randomized IV.  This means
1331 that each IV for each packet MUST be chosen randomly.  When encrypting
1332 more than one block the normal inter-packet chaining is used, but for
1333 the first block new random IV is selected in each packet.  In this mode
1334 the IV is appended at the end of the last ciphertext block and thus
1335 delivered to the recipient.  This mode increases the ciphertext size by
1336 one ciphertext block.  Note also that some data payloads in SILC are
1337 capable of delivering the IV to the recipient.  When explicitly
1338 encrypting these payloads with randomized CBC the IV MUST NOT be appended
1339 at the end of the ciphertext, but is placed at the specified location
1340 in the payload.  However, Message Payload for example has the IV at
1341 the location which is equivalent to placing it after the last ciphertext
1342 block.  When using CBC mode with such payloads it is actually equivalent
1343 to using randomized CBC since the IV is selected in random and included
1344 in the ciphertext.
1345
1346
1347 .ti 0
1348 3.10.2 Public Key Algorithms
1349
1350 Public keys are used in SILC to authenticate entities in SILC network
1351 and to perform other tasks related to public key cryptography.  The
1352 public keys are also used in the SILC Key Exchange protocol [SILC3].
1353
1354 The following public key algorithms are defined in SILC protocol:
1355
1356 .in 6
1357 rsa        RSA  (REQUIRED)
1358 dss        DSS  (OPTIONAL)
1359 .in 3
1360
1361 DSS is described in [Menezes].  The RSA MUST be implemented according
1362 PKCS #1 [PKCS1].  The mandatory PKCS #1 implementation in SILC MUST be
1363 compliant to either PKCS #1 version 1.5 or newer with the following
1364 notes: The signature encoding is always in same format as the encryption
1365 encoding regardless of the PKCS #1 version.  The signature with appendix
1366 (with hash algorithm OID in the data) MUST NOT be used in the SILC.  The
1367 rationale for this is that there is no binding between the PKCS #1 OIDs
1368 and the hash algorithms used in the SILC protocol.  Hence, the encoding
1369 is always in PKCS #1 version 1.5 format.
1370
1371 Additional public key algorithms MAY be defined to be used in SILC.
1372
1373 When signatures are computed in SILC the computing of the signature is
1374 represented as sign().  The signature computing procedure is dependent
1375 of the public key algorithm, and the public key or certificate encoding.
1376 When using SILC public key the signature is computed as described in
1377 previous paragraph for RSA and DSS keys.  If the hash function is not
1378 specified separately for signing process SHA-1 MUST be used.  When using
1379 SSH2 public keys the signature is computed as described in [SSH-TRANS].
1380 When using X.509 version 3 certificates the signature is computed as
1381 described in [PKCS7].  When using OpenPGP certificates the signature is
1382 computed as described in [PGP].
1383
1384
1385 .ti 0
1386 3.10.2.1 Multi-Precision Integers
1387
1388 Multi-Precision (MP) integers in SILC are encoded and decoded as defined
1389 in PKCS #1 [PKCS1].  MP integers are unsigned, encoded with desired octet
1390 length.  This means that if the octet length is more than the actual
1391 length of the integer one or more leading zero octets will appear at the
1392 start of the encoding.  The actual length of the integer is the bit size
1393 of the integer not counting any leading zero bits.
1394
1395
1396 .ti 0
1397 3.10.3 Hash Functions
1398
1399 Hash functions are used as part of MAC algorithms defined in the next
1400 section.  They are also used in the SILC Key Exchange protocol defined
1401 in the [SILC3].
1402
1403 The following Hash algorithm are defined in SILC protocol:
1404
1405 .in 6
1406 sha1             SHA-1, length = 20      (REQUIRED)
1407 md5              MD5, length = 16        (RECOMMENDED)
1408 .in 3
1409
1410
1411 .ti 0
1412 3.10.4 MAC Algorithms
1413
1414 Data integrity is protected by computing a message authentication code
1415 (MAC) of the packet data.  See [SILC2] for details how to compute the
1416 MAC for a packet.
1417
1418 The following MAC algorithms are defined in SILC protocol:
1419
1420 .in 6
1421 hmac-sha1-96     HMAC-SHA1, length = 12 bytes  (REQUIRED)
1422 hmac-md5-96      HMAC-MD5, length = 12 bytes   (OPTIONAL)
1423 hmac-sha1        HMAC-SHA1, length = 20 bytes  (OPTIONAL)
1424 hmac-md5         HMAC-MD5, length = 16 bytes   (OPTIONAL)
1425 none             No MAC                        (OPTIONAL)
1426 .in 3
1427
1428 The "none" MAC is not recommended to be used as the packet is not
1429 authenticated when MAC is not computed.  It is recommended that no
1430 client or server would accept none MAC except in special debugging
1431 mode.
1432
1433 The HMAC algorithm is described in [HMAC].  The hash algorithms used
1434 in HMACs, the SHA-1 is described in [RFC3174] and MD5 is described
1435 in [RFC1321].
1436
1437 Additional MAC algorithms MAY be defined to be used in SILC.
1438
1439
1440 .ti 0
1441 3.10.5 Compression Algorithms
1442
1443 SILC protocol supports compression that may be applied to unencrypted
1444 data.  It is recommended to use compression on slow links as it may
1445 significantly speed up the data transmission.  By default, SILC does not
1446 use compression which is the mode that must be supported by all SILC
1447 implementations.
1448
1449 The following compression algorithms are defined:
1450
1451 .in 6
1452 none        No compression               (REQUIRED)
1453 zlib        GNU ZLIB (LZ77) compression  (OPTIONAL)
1454 .in 3
1455
1456 Additional compression algorithms MAY be defined to be used in SILC.
1457
1458
1459 .ti 0
1460 3.11 SILC Public Key
1461
1462 This section defines the type and format of the SILC public key.  All
1463 implementations MUST support this public key type.  See [SILC3] for
1464 other optional public key and certificate types allowed in the SILC
1465 protocol.  Public keys in SILC may be used to authenticate entities
1466 and to perform other tasks related to public key cryptography.
1467
1468 The format of the SILC Public Key is as follows:
1469
1470
1471
1472
1473
1474
1475
1476
1477 .in 5
1478 .nf
1479                      1                   2                   3
1480  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
1481 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1482 |                        Public Key Length                      |
1483 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1484 |     Algorithm Name Length     |                               |
1485 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                               +
1486 |                                                               |
1487 ~                         Algorithm Name                        ~
1488 |                                                               |
1489 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1490 |       Identifier Length       |                               |
1491 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                               +
1492 |                                                               |
1493 ~                           Identifier                          ~
1494 |                                                               |
1495 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1496 |                                                               |
1497 ~                           Public Data                         ~
1498 |                                                               |
1499 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1500 .in 3
1501
1502 .ce
1503 Figure 5:  SILC Public Key
1504
1505
1506 .in 6
1507 o Public Key Length (4 bytes) - Indicates the full length
1508   of the SILC Public Key, not including this field.
1509
1510 o Algorithm Name Length (2 bytes) - Indicates the length
1511   of the Algorithm Length field, not including this field.
1512
1513 o Algorithm name (variable length) - Indicates the name
1514   of the public key algorithm that the key is.  See the
1515   section 3.10.2 Public Key Algorithms for defined names.
1516
1517 o Identifier Length (2 bytes) - Indicates the length of
1518   the Identifier field, not including this field.
1519
1520 o Identifier (variable length) - Indicates the identifier
1521   of the public key.  This data can be used to identify
1522   the owner of the key.  The identifier is of the following
1523   format:
1524
1525      UN   User name
1526      HN   Host name or IP address
1527      RN   Real name
1528      E    EMail address
1529      O    Organization
1530      C    Country
1531
1532
1533   Examples of an identifier:
1534
1535     `UN=priikone, HN=poseidon.pspt.fi, E=priikone@poseidon.pspt.fi'
1536
1537     `UN=sam, HN=dummy.fi, RN=Sammy Sam, O=Company XYZ, C=Finland'
1538
1539   At least user name (UN) and host name (HN) MUST be provided as
1540   identifier.  The fields are separated by commas (`,').  If
1541   comma is in the identifier string it must be escaped as `\\,',
1542   for example, `O=Company XYZ\\, Inc.'.  Other characters that
1543   require escaping are listed in [RFC2253] and are to be escaped
1544   as defined therein.
1545
1546 o Public Data (variable length) - Includes the actual
1547   public data of the public key.
1548
1549   The format of this field for RSA algorithm is
1550   as follows:
1551
1552      4 bytes            Length of e
1553      variable length    e
1554      4 bytes            Length of n
1555      variable length    n
1556
1557
1558   The format of this field for DSS algorithm is
1559   as follows:
1560
1561      4 bytes            Length of p
1562      variable length    p
1563      4 bytes            Length of q
1564      variable length    q
1565      4 bytes            Length of g
1566      variable length    g
1567      4 bytes            Length of y
1568      variable length    y
1569
1570   The variable length fields are multiple precession
1571   integers encoded as strings in both examples.
1572
1573   Other algorithms must define their own type of this
1574   field if they are used.
1575 .in 3
1576
1577 All fields in the public key are in MSB (most significant byte first)
1578 order.  All strings in the public key MUST be UTF-8 encoded.
1579
1580 If an external protocol needs to refer to SILC Public Key by name, the
1581 names "silc-rsa" and "silc-dss" for SILC Public Key based on RSA algorithm
1582 and SILC Public Key based on DSS algorithm, respectively, are to be used.
1583 However, this SILC specification does not use these names directly, and
1584 they are defined here for external protocols (protocols that may like
1585 to use SILC Public Key).
1586
1587
1588 .ti 0
1589 3.12 SILC Version Detection
1590
1591 The version detection of both client and server is performed at the
1592 connection phase while executing the SILC Key Exchange protocol.  The
1593 version identifier is exchanged between initiator and responder.  The
1594 version identifier is of the following format:
1595
1596 .in 6
1597 SILC-<protocol version>-<software version>
1598 .in 3
1599
1600 The version strings are of the following format:
1601
1602 .in 6
1603 protocol version = <major>.<minor>
1604 software version = <major>[.<minor>[.<build or vendor string>]]
1605 .in 3
1606
1607 Protocol version MUST provide both major and minor version.  Currently
1608 implementations MUST set the protocol version and accept at least the
1609 protocol version as SILC-1.2-<software version>.  If new protocol version
1610 causes incompatibilities with older version the <minor> version number
1611 MUST be incremented.  The <major> is incremented if new protocol version
1612 is fully incompatible.
1613
1614 Software version MAY provide major, minor and build (vendor) version.
1615 The software version MAY be freely set and accepted.  The version string
1616 MUST consist of printable US-ASCII characters.
1617
1618 Thus, the version strings could be, for example:
1619
1620 .in 6
1621 SILC-1.1-2.0.2
1622 SILC-1.0-1.2
1623 SILC-1.2-1.0.VendorXYZ
1624 SILC-1.2-2.4.5 Vendor Limited
1625 .in 3
1626
1627
1628 .ti 0
1629 3.13 UTF-8 Strings in SILC
1630
1631 By default all strings that are sent in SILC protocol MUST be UTF-8
1632 [RFC3269] encoded, unless otherwise defined.  This means that any string
1633 sent inside for example, command, command reply, notify or any packet
1634 payload is UTF-8 encoded.  Also nicknames, channel names, server names,
1635 and hostnames are UTF-8 encoded.  This definition does not affect
1636 messages sent in SILC, as the Message Payload provides its own mechanism
1637 to indicate whether a message is UTF-8 text message, data message, which
1638 may use its own character encoding, or pure binary message [SILC2].
1639
1640 Certain limitations are imposed on the UTF-8 encoded strings in SILC.
1641 The UTF-8 encoded strings MUST NOT include any characters that are
1642 marked in the Unicode standard as control codes, noncharacters,
1643 reserved or private range characters, or any other illegal Unicode
1644 characters.  Also the BOM (Byte-Order Mark) MUST NOT be used as byte
1645 order signature in UTF-8 encoded strings.  A string containing these
1646 characters MUST be treated as malformed UTF-8 encoding.
1647
1648 The Unicode standard defines that malformed sequences shall be signalled
1649 by replacing the sequence with a replacement character.  Even though,
1650 in case of SILC these strings may not be malformed UTF-8 encodings
1651 they MUST be treated as malformed strings.  Implementation MAY use
1652 a replacement character, however, the character Unicode standard defines
1653 MUST NOT be used, but another character must be chosen.  It is, however,
1654 RECOMMENDED that an error is returned instead of using replacement
1655 character if it is possible.  For example, when setting a nickname
1656 with SILC_COMMAND_NICK command, implementation is able to send error
1657 indication back to the command sender.  It must be noted that on server
1658 implementation if a character sequence is merely outside of current
1659 character subset, but is otherwise valid character, it MUST NOT be
1660 replaced by a replacement character.
1661
1662 On user interface where UTF-8 strings are displayed the implementation
1663 is RECOMMENDED to escape any character that it is unable to render
1664 properly.  The escaping may be done for example as described in
1665 [RFC2253].  The escaping makes it possible to retrieve the original
1666 UTF-8 encoding.  Alternatively, a replacement character may be used
1667 if it does not cause practical problems to the implementation.
1668
1669
1670 .ti 0
1671 3.13.1 UTF-8 Identifier Strings
1672
1673 Identifier strings are special strings in SILC protocol that require
1674 more careful processing, than the general UTF-8 strings described in the
1675 previous section.  These strings include the nicknames, server names, 
1676 hostnames and some other identifier strings.  These strings are prepared 
1677 using the stringprep [RFC3454] standard.  The Appendix A defines the 
1678 stringprep profile for SILC identifier strings and conforming 
1679 implementation MUST use the profile to prepare any identifier string.
1680
1681 The stringprep profile describes how identifier strings are prepared,
1682 what characters they may include, and which characters are prohibited.
1683 Identifier strings with prohibited characters MUST be treated as
1684 malformed strings.
1685
1686 The channel name is also special identifier strings with some slight
1687 differences to other identifier strings.  The Appendix B defines the
1688 stringprep profile for the channel name strings and conforming
1689 implementation MUST use the profile to prepare any channel name string.
1690
1691 Because of the profile the identifier strings in SILC may generally
1692 include only letters, numbers, most punctuation characters, and some
1693 other characters.  For practical reasons most symbol characters and
1694 many other special characters are prohibited.  All identifier strings
1695 are case folded and comparing the identifier strings MUST be done as
1696 caseless matching.
1697
1698 In general, the identifier strings does not have a maximum length.
1699 However, the length of a nickname string MUST NOT exceed 128 bytes, and
1700 the length of a channel name string MUST NOT exceed 256 bytes.  Since
1701 these strings are UTF-8 encoded the length of one character may be
1702 longer than one byte.  This means that the character length of these
1703 strings may be shorter than the maximum length of the string in bytes.
1704 The minimum length of an identifier string MUST be at least one character,
1705 which may be one byte or more in length.  Implementation MAY limit the
1706 maximum length of an identifier string, with exception of the nickname
1707 and channel name strings which has the explicit length definition.
1708
1709
1710 .ti 0
1711 3.14 Backup Routers
1712
1713 Backup routers may exist in the cell in addition to the primary router.
1714 However, they must not be active routers or act as routers in the cell.
1715 Only one router may be acting as primary router in the cell.  In the case
1716 of failure of the primary router one of the backup routers becomes active.
1717 The purpose of backup routers are in case of failure of the primary router
1718 to maintain working connections inside the cell and outside the cell and
1719 to avoid netsplits.
1720
1721 Backup routers are normal servers in the cell that are prepared to take
1722 over the tasks of the primary router if needed.  They need to have at
1723 least one direct and active connection to the primary router of the cell.
1724 This communication channel is used to send the router information to
1725 the backup router.  When the backup router connects to the primary router
1726 of the cell it MUST present itself as router server in the Connection
1727 Authentication protocol, even though it is normal server as long as the
1728 primary router is available.  Reason for this is that the configuration
1729 needed in the responder end requires usually router connection level
1730 configuration.  The responder, however must understand and treat the
1731 connection as normal server (except when feeding router level data to
1732 the backup router).
1733
1734 Backup router must know everything that the primary router knows to be
1735 able to take over the tasks of the primary router.  It is the primary
1736 router's responsibility to feed the data to the backup router.  If the
1737 backup router does not know all the data in the case of failure some
1738 connections may be lost.  The primary router of the cell must consider
1739 the backup router being an actual router server when it feeds the data
1740 to it.
1741
1742 In addition to having direct connection to the primary router of the
1743 cell, the backup router must also have connection to the same router
1744 to which the primary router of the cell is connected.  However, it must
1745 not be the active router connection meaning that the backup router must
1746 not use that channel as its primary route and it must not notify the
1747 router about having connected servers, channels and clients behind it.
1748 It merely connects to the router.  This sort of connection is later
1749 referred to as being a passive connection.  Some keepalive actions may
1750 be needed by the router to keep the connection alive.
1751
1752 It is required that other normal servers have passive connections to
1753 the backup router(s) in the cell.  Some keepalive actions may be needed
1754 by the server to keep the connection alive.  After they notice the
1755 failure of the primary router they must start using the connection to
1756 the first backup router as their primary route.
1757
1758 Also, if any other router in the network is using the cell's primary
1759 router as its own primary router, it must also have passive connection
1760 to the cell's backup router.  It too is prepared to switch to use the
1761 backup router as its new primary router as soon as the original primary
1762 router becomes unresponsive.
1763
1764 All of the parties of this protocol know which one is the backup router
1765 of the cell from their local configuration.  Each of the entities must
1766 be configured accordingly and care must be taken when configuring the
1767 backup routers, servers and other routers in the network.
1768
1769 It must be noted that some of the channel messages and private messages
1770 may be lost during the switch to the backup router.  The announcements
1771 assure that the state of the network is not lost during the switch.
1772
1773 It is RECOMMENDED that there would be at least one backup router in
1774 the cell.  It is NOT RECOMMENDED to have all servers in the cell acting
1775 as backup routers as it requires establishing several connections to
1776 several servers in the cell.  Large cells can easily have several
1777 backup routers in the cell.
1778
1779 The order of the backup routers are decided at the local configuration
1780 phase.  All the parties of this protocol must be configured accordingly to
1781 understand the order of the backup routers.  It is not required that the
1782 backup server is actually an active server in the cell.  The backup router
1783 may be a redundant server in the cell that does not accept normal client
1784 connections at all.  It may be reserved purely for the backup purposes.
1785
1786 If also the first backup router is down as well and there is another
1787 backup router in the cell then it will start acting as the primary
1788 router as described above.
1789
1790
1791 .ti 0
1792 3.14.1 Switching to Backup Router
1793
1794 When the primary router of the cell becomes unresponsive, for example
1795 by sending EOF to the connection, all the parties of this protocol MUST
1796 replace the old connection to the primary router with first configured
1797 backup router.  The backup router usually needs to do local modifications
1798 to its database in order to update all the information needed to maintain
1799 working routes.  The backup router must understand that clients that
1800 were originated from the primary router are now originated from some of
1801 the existing server connections and must update them accordingly.  It
1802 must also remove those clients that were owned by the primary router
1803 since those connections were lost when the primary router became
1804 unresponsive.
1805
1806 All the other parties of the protocol must also update their local
1807 database to understand that the route to the primary router will now go
1808 to the backup router.
1809
1810 Servers connected to the backup router MUST send SILC_PACKET_RESUME_ROUTER
1811 packet with type value 21, to indicate that the server will start using
1812 the backup router as primary router.  The backup router MUST NOT allow
1813 this action if it detects that primary is still up and running.  If
1814 backup router knows that primary is up and running it MUST send
1815 SILC_PACKET_FAILURE with type value 21 (4 bytes, MSB first order) back
1816 to the server.  The server then MUST NOT use the backup as primary
1817 router, but must try to establish connection back to the primary router.
1818 If the action is allowed type value 21 is sent back to the server from
1819 the backup router.  It is RECOMMENDED that implementations use the
1820 SILC_COMMAND_PING command to detect whether primary router is responsive.
1821
1822 The servers connected to the backup router must then announce their
1823 clients, channels, channel users, channel user modes, channel modes,
1824 topics and other information to the backup router.  This is to assure
1825 that none of the important notify packets were lost during the switch
1826 to the backup router.  The backup router must check which of these
1827 announced entities it already has and distribute the new ones to the
1828 primary router.
1829
1830 The backup router too must announce its servers, clients, channels
1831 and other information to the new primary router.  The primary router
1832 of the backup router too must announce its information to the backup
1833 router.  Both must process only the ones they do not know about.  If
1834 any of the announced modes do not match then they are enforced in
1835 normal manner as defined in section 4.2.1 Announcing Clients, Channels
1836 and Servers.
1837
1838
1839 .ti 0
1840 3.14.2 Resuming Primary Router
1841
1842 Usually the primary router is unresponsive only a short period of time
1843 and it is intended that the original router of the cell will resume
1844 its position as primary router when it comes back online.  The backup
1845 router that is now acting as primary router of the cell must constantly
1846 try to connect to the original primary router of the cell.  It is
1847 RECOMMENDED that it would try to reconnect in 30 second intervals to
1848 the primary router.
1849
1850 When the connection is established to the primary router the backup
1851 resuming protocol is executed.  The protocol is advanced as follows:
1852
1853   1. Backup router sends SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with type
1854      value 1 to the primary router that came back online.  The packet
1855      will indicate the primary router has been replaced by the backup
1856      router.  After sending the packet the backup router will announce
1857      all of its channels, channel users, modes etc. to the primary
1858      router.
1859
1860      If the primary knows that it has not been replaced (for example
1861      the backup itself disconnected from the primary router and thinks
1862      that it is now primary in the cell) the primary router send
1863      SILC_PACKET_FAILURE with the type value 1 (4 bytes, MSB first
1864      order) back to the backup router.  If backup receives this it
1865      MUST NOT continue with the backup resuming protocol.
1866
1867   2. Backup router sends SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with type
1868      value 1 to its current primary router to indicate that it will
1869      resign as being primary router.  Then, backup router sends the
1870      SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with type value 1 to all
1871      connected servers to also indicate that it will resign as being
1872      primary router.
1873
1874   3. Backup router also send SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with
1875      type value 1 to the router that is using the backup router
1876      currently as its primary router.
1877
1878   4. Any server and router that receives the SILC_PACKET_RESUME_ROUTER
1879      with type value 1 must reconnect immediately to the primary
1880      router of the cell that came back online.  After they have created
1881      the connection they MUST NOT use that connection as active primary
1882      route but still route all packets to the backup router.  After
1883      the connection is created they MUST send SILC_PACKET_RESUME_ROUTER
1884      with type value 2 back to the backup router.  The session ID value
1885      found in the first packet MUST be set in this packet.
1886
1887   5. Backup router MUST wait for all packets with type value 2 before
1888      it continues with the protocol.  It knows from the session ID values
1889      set in the packet when it has received all packets.  The session
1890      value should be different in all packets it has sent earlier.
1891      After the packets are received the backup router sends the
1892      SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with type value 3 to the
1893      primary router that came back online.  This packet will indicate
1894      that the backup router is now ready to resign as being primary
1895      router.  The session ID value in this packet MUST be the same as
1896      in the first packet sent to the primary router.  During this time
1897      the backup router must still route all packets it is receiving
1898      from server connections.
1899
1900   6. The primary router receives the packet and send the packet
1901      SILC_PACKET_RESUME_ROUTER with type value 4 to all connected servers
1902      including the backup router.  It also sends the packet with type
1903      value 4 to its primary router, and to the router that is using
1904      it as its primary router.  The Session ID value in these packets
1905      SHOULD be zero (0).
1906
1907   7. Any server and router that receives the SILC_PACKET_RESUME_ROUTER
1908      packet with type value 4 must switch their primary route to the new
1909      primary router and remove the route for the backup router, since
1910      it is no longer the primary router of the cell.  They must also
1911      update their local database to understand that the clients are
1912      not originated from the backup router but from the locally connected
1913      servers.  After that they MUST announce their channels, channel
1914      users, modes etc. to the primary router.  They MUST NOT use the
1915      backup router connection after this and the connection is considered
1916      to be a passive connection.  The implementation SHOULD be able
1917      to disable the connection without closing the actual link.
1918
1919 After this protocol is executed the backup router is now again a normal
1920 server in the cell that has the backup link to the primary router.  The
1921 primary router feeds the router specific data again to the backup router.
1922 All server connections to the backup router are considered passive
1923 connections.
1924
1925 When the primary router of the cell comes back online and connects
1926 to its remote primary router, the remote primary router MUST send the
1927 SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with type value 20 indicating that the
1928 connection is not allowed since the router has been replaced by an
1929 backup router in the cell.  The session ID value in this packet SHOULD be
1930 zero (0).  When the primary router receives this packet it MUST NOT use
1931 the connection as active connection but must understand that it cannot
1932 act as primary router in the cell, until the backup resuming protocol has
1933 been executed.
1934
1935 The following type values has been defined for SILC_PACKET_RESUME_ROUTER
1936 packet:
1937
1938   1    SILC_SERVER_BACKUP_START
1939   2    SILC_SERVER_BACKUP_START_CONNECTED
1940   3    SILC_SERVER_BACKUP_START_ENDING
1941   4    SILC_SERVER_BACKUP_START_RESUMED
1942   20   SILC_SERVER_BACKUP_START_REPLACED
1943   21   SILC_SERVER_BACKUP_START_USE
1944
1945 If any other value is found in the type field the packet MUST be
1946 discarded.  The SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet and its payload
1947 is defined in [SILC2].
1948
1949
1950 .ti 0
1951 4 SILC Procedures
1952
1953 This section describes various SILC procedures such as how the
1954 connections are created and registered, how channels are created and
1955 so on.  The references [SILC2], [SILC3] and [SILC4] permeate this
1956 section's definitions.
1957
1958
1959 .ti 0
1960 4.1 Creating Client Connection
1961
1962 This section describes the procedure when a client connects to SILC
1963 server.  When client connects to server the server MUST perform IP
1964 address lookup and reverse IP address lookup to assure that the origin
1965 host really is who it claims to be.  Client, a host, connecting to server
1966 SHOULD have both valid IP address and fully qualified domain name (FQDN).
1967
1968 After that the client and server performs SILC Key Exchange protocol
1969 which will provide the key material used later in the communication.
1970 The key exchange protocol MUST be completed successfully before the
1971 connection registration may continue.  The SILC Key Exchange protocol
1972 is described in [SILC3].
1973
1974 Typical server implementation would keep a list of connections that it
1975 allows to connect to the server.  The implementation would check, for
1976 example, the connecting client's IP address from the connection list
1977 before the SILC Key Exchange protocol has been started.  The reason for
1978 this is that if the host is not allowed to connect to the server there
1979 is no reason to perform the key exchange protocol.
1980
1981 After successful key exchange protocol the client and server perform
1982 connection authentication protocol.  The purpose of the protocol is to
1983 authenticate the client connecting to the server.  Flexible
1984 implementation could also accept the client to connect to the server
1985 without explicit authentication.  However, if authentication is
1986 desired for a specific client it may be based on passphrase or
1987 public key authentication.  If authentication fails the connection
1988 MUST be terminated.  The connection authentication protocol is described
1989 in [SILC3].
1990
1991 After successful key exchange and authentication protocol the client
1992 MUST register itself by sending SILC_PACKET_NEW_CLIENT packet to the
1993 server.  This packet includes various information about the client
1994 that the server uses to register the client.  Server registers the
1995 client and sends SILC_PACKET_NEW_ID to the client which includes the
1996 created Client ID that the client MUST start using after that.  After
1997 that all SILC packets from the client MUST have the Client ID as the
1998 Source ID in the SILC Packet Header, described in [SILC2].
1999
2000 Client MUST also get the server's Server ID that is to be used as
2001 Destination ID in the SILC Packet Header when communicating with
2002 the server (for example when sending commands to the server).  The
2003 ID may be resolved in two ways.  Client can take the ID from an
2004 previously received packet from server that MUST include the ID,
2005 or to send SILC_COMMAND_INFO command and receive the Server ID as
2006 command reply.
2007
2008 Server MAY choose not to use the information received in the
2009 SILC_PACKET_NEW_CLIENT packet.  For example, if public key or
2010 certificate were used in the authentication, server MAY use that
2011 information rather than what it received from client.  This is a suitable
2012 way to get the true information about client if it is available.
2013
2014 The nickname of client is initially set to the username sent in the
2015 SILC_PACKET_NEW_CLIENT packet.  User may set the nickname to something
2016 more desirable by sending SILC_COMMAND_NICK command.  However, this is
2017 not required as part of registration process.
2018
2019 Server MUST also distribute the information about newly registered
2020 client to its router (or if the server is router, to all routers in
2021 the SILC network).  More information about this in [SILC2].
2022
2023 Router server MUST also check whether some client in the local cell
2024 is watching for the nickname this new client has, and send the
2025 SILC_NOTIFY_TYPE_WATCH to the watcher.
2026
2027
2028
2029
2030 .ti 0
2031 4.2 Creating Server Connection
2032
2033 This section describes the procedure when server connects to its
2034 router (or when router connects to other router, the cases are
2035 equivalent).  The procedure is very much alike to when a client
2036 connects to the server thus it is not repeated here.
2037
2038 One difference is that server MUST perform connection authentication
2039 protocol with proper authentication.  A proper authentication is based
2040 on passphrase authentication or public key authentication based on
2041 digital signatures.
2042
2043 After server and router have successfully performed the key exchange
2044 and connection authentication protocol, the server MUST register itself
2045 to the router by sending SILC_PACKET_NEW_SERVER packet.  This packet
2046 includes the server's Server ID that it has created by itself and
2047 other relevant information about the server.  The router receiving the
2048 ID MUST verify that the IP address in the Server ID is same as the
2049 server's real IP address.
2050
2051 After router has received the SILC_PACKET_NEW_SERVER packet it
2052 distributes the information about newly registered server to all routers
2053 in the SILC network.  More information about this is in [SILC2].
2054
2055 As the client needed to resolve the destination ID this MUST be done by
2056 the server that connected to the router, as well.  The way to resolve it
2057 is to get the ID from previously received packet.  The server MAY also
2058 use SILC_COMMAND_INFO command to resolve the ID.  Server MUST also start
2059 using its own Server ID as Source ID in SILC Packet Header and the
2060 router's Server ID as Destination when communicating with the router.
2061
2062
2063 .ti 0
2064 4.2.1 Announcing Clients, Channels and Servers
2065
2066 After server or router has connected to the remote router, and it already
2067 has connected clients and channels it MUST announce them to the router.
2068 If the server is router server, also all the local servers in the cell
2069 MUST be announced.
2070
2071 All clients are announced by compiling a list of ID Payloads into the
2072 SILC_PACKET_NEW_ID packet.  All channels are announced by compiling a
2073 list of Channel Payloads into the SILC_PACKET_NEW_CHANNEL packet.
2074 Channels' mode, founder public key, channel public keys, and other
2075 channel mode specific data is announced by sending the
2076 SILC_NOTIFY_TYPE_CMODE_CHANGE notify list.
2077
2078 The channel public keys that are announced are compiled in Argument
2079 List Payload where the argument type is 0x03, and each argument is
2080 Public Key Payload containing one public key or certificate.
2081
2082 Also, the channel users on the channels must be announced by compiling
2083 a list of Notify Payloads with the SILC_NOTIFY_TYPE_JOIN notify type
2084 into the SILC_PACKET_NOTIFY packet.  The users' modes on the channel
2085 must also be announced by compiling list of Notify Payloads with the
2086 SILC_NOTIFY_TYPE_CUMODE_CHANGE notify type into the SILC_PACKET_NOTIFY
2087 packet.
2088
2089 The router MUST also announce the local servers by compiling list of
2090 ID Payloads into the SILC_PACKET_NEW_ID packet.
2091
2092 Also, clients' modes (user modes in SILC) MUST be announced.  This is
2093 done by compiling a list of Notify Payloads with SILC_NOTIFY_UMODE_CHANGE
2094 notify type into the SILC_PACKET_NOTIFY packet.  Also, channels' topics
2095 MUST be announced by compiling a list of Notify Payloads with the
2096 SILC_NOTIFY_TOPIC_SET notify type into the SILC_PACKET_NOTIFY packet.
2097 Also, channel's invite and ban lists MUST be announced by compiling list
2098 of Notify Payloads with the SILC_NOTIFY_TYPE_INVITE and
2099 SILC_NOTIFY_TYPE_BAN notify types, respectively, into the
2100 SILC_PACKET_NOTIFY packet.
2101
2102 The router which receives these lists MUST process them and broadcast
2103 the packets to its primary router.  When processing the announced channels
2104 and channel users the router MUST check whether a channel exists already
2105 with the same name.  If channel exists with the same name it MUST check
2106 whether the Channel ID is different.  If the Channel ID is different the
2107 router MUST send the notify type SILC_NOTIFY_TYPE_CHANNEL_CHANGE to the
2108 server to force the channel ID change to the ID the router has.  If the
2109 mode of the channel is different the router MUST send the notify type
2110 SILC_NOTIFY_TYPE_CMODE_CHANGE to the server to force the mode change
2111 to the mode that the router has.
2112
2113 The router MUST also generate new channel key and distribute it to the
2114 channel.  The key MUST NOT be generated if the SILC_CMODE_PRIVKEY mode
2115 is set.
2116
2117 If the channel has a channel founder already on the router, the router
2118 MUST send the notify type SILC_NOTIFY_TYPE_CUMODE_CHANGE to the server
2119 to force the mode change for the channel founder on the server.  The
2120 channel founder privileges MUST be removed on the server.
2121
2122 If the channel public keys are already set on the on router, the router
2123 MUST ignore the received channel public key list and send the notify
2124 type SILC_NOTIFY_TYPE_CUMODE_CHANGE to the server which includes the
2125 channel public key list that is on router.  The server MUST change the
2126 list to the one it receives from router.
2127
2128 The router processing the channels MUST also compile a list of
2129 Notify Payloads with the SILC_NOTIFY_TYPE_JOIN notify type into the
2130 SILC_PACKET_NOTIFY and send the packet to the server.  This way the
2131 server (or router) will receive the clients on the channel that
2132 the router has.
2133
2134
2135 .ti 0
2136 4.3 Joining to a Channel
2137
2138 This section describes the procedure when client joins to a channel.
2139 Client joins to channel by sending command SILC_COMMAND_JOIN to the
2140 server.  If the receiver receiving join command is normal server the
2141 server MUST check its local list whether this channel already exists
2142 locally.  This would indicate that some client connected to the server
2143 has already joined to the channel.  If this is the case, the client is
2144 joined to the channel, new channel key is created and information about
2145 newly joined channel is sent to the router.  The router is informed
2146 by sending SILC_NOTIFY_TYPE_JOIN notify type.  The notify type MUST
2147 also be sent to the local clients on the channel.  The new channel key
2148 is also sent to the router and to local clients on the channel.
2149
2150 If the channel does not exist in the local list the client's command
2151 MUST be sent to the router which will then perform the actual joining
2152 procedure.  When server receives the reply to the command from the
2153 router it MUST be sent to the client which sent the command originally.
2154 Server will also receive the channel key from the server that it MUST
2155 send to the client which originally requested the join command.  The
2156 server MUST also save the channel key.
2157
2158 If the receiver of the join command is router it MUST first check its
2159 local list whether anyone in the cell has already joined to the channel.
2160 If this is the case, the client is joined to the channel and reply is
2161 sent to the client.  If the command was sent by server the command reply
2162 is sent to the server which sent it.  Then the router MUST also create
2163 new channel key and distribute it to all clients on the channel and
2164 all servers that have clients on the channel.  Router MUST also send
2165 the SILC_NOTIFY_TYPE_JOIN notify type to local clients on the channel
2166 and to local servers that have clients on the channel.
2167
2168 If the channel does not exist on the router's local list it MUST
2169 check the global list whether the channel exists at all.  If it does
2170 the client is joined to the channel as described previously.  If
2171 the channel does not exist the channel is created and the client
2172 is joined to the channel.  The channel key is also created and
2173 distributed as previously described.  The client joining to the created
2174 channel is made automatically channel founder and both channel founder
2175 and channel operator privileges are set for the client.
2176
2177 If the router created the channel in the process, information about the
2178 new channel MUST be broadcast to all routers.  This is done by
2179 broadcasting SILC_PACKET_NEW_CHANNEL packet to the router's primary
2180 route.  When the router joins the client to the channel it MUST also
2181 send information about newly joined client to all routers in the SILC
2182 network.  This is done by broadcasting the SILC_NOTIFY_TYPE_JOIN notify
2183 type to the router's primary route.
2184
2185 It is important to note that new channel key is created always when
2186 new client joins to channel, whether the channel has existed previously
2187 or not.  This way the new client on the channel is not able to decrypt
2188 any of the old traffic on the channel.  Client which receives the reply to
2189 the join command MUST start using the received Channel ID in the channel
2190 message communication thereafter.  Client also receives the key for the
2191 channel in the command reply.  Note that the channel key is never
2192 generated or distributed if the SILC_CMODE_PRIVKEY mode is set.
2193
2194
2195 .ti 0
2196 4.4 Channel Key Generation
2197
2198 Channel keys are created by router which creates the channel by taking
2199 enough randomness from cryptographically strong random number generator.
2200 The key is generated always when channel is created, when new client
2201 joins a channel and after the key has expired.  Key could expire for
2202 example in an hour.
2203
2204 The key MUST also be re-generated whenever some client leaves a channel.
2205 In this case the key is created from scratch by taking enough randomness
2206 from the random number generator.  After that the key is distributed to
2207 all clients on the channel.  However, channel keys are cell specific thus
2208 the key is created only on the cell where the client, which left the
2209 channel, exists.  While the server or router is creating the new channel
2210 key, no other client may join to the channel.  Messages that are sent
2211 while creating the new key are still processed with the old key.  After
2212 server has sent the SILC_PACKET_CHANNEL_KEY packet client MUST start
2213 using the new key.  If server creates the new key the server MUST also
2214 send the new key to its router.  See [SILC2] for more information about
2215 how channel messages must be encrypted and decrypted when router is
2216 processing them.
2217
2218 If the key changes very often due to joining traffic on the channel it
2219 is RECOMMENDED that client implementation would cache some of the old
2220 channel keys for short period of time so that it is able to decrypt all
2221 channel messages it receives.  It is possible that on a heavy traffic
2222 channel a message encrypted with channel key that was just changed
2223 is received by client after the new key was set into use.  This is
2224 possible because not all clients may receive the new key at the same
2225 time, and may still be sending messages encrypted with the old key.
2226
2227 When client receives the SILC_PACKET_CHANNEL_KEY packet with the
2228 Channel Key Payload it MUST process the key data to create encryption
2229 and decryption key, and to create the HMAC key that is used to compute
2230 the MACs of the channel messages.  The processing is as follows:
2231
2232   channel_key  = raw key data
2233   HMAC key     = hash(raw key data)
2234
2235 The raw key data is the key data received in the Channel Key Payload.
2236 The hash() function is the hash function used in the HMAC of the channel.
2237 Note that the server also MUST save the channel key.
2238
2239
2240 .ti 0
2241 4.5 Private Message Sending and Reception
2242
2243 Private messages are sent point to point.  Client explicitly destine
2244 a private message to specific client that is delivered to only to that
2245 client.  No other client may receive the private message.  The receiver
2246 of the private message is destined in the SILC Packet Header as in any
2247 other packet as well.  The Source ID in the SILC Packet Header MUST be
2248 the ID of the sender of the message.
2249
2250 If the sender of a private message does not know the receiver's Client
2251 ID, it MUST resolve it from server.  There are two ways to resolve the
2252 client ID from server; it is RECOMMENDED that client implementations
2253 send SILC_COMMAND_IDENTIFY command to receive the Client ID.  Client
2254 MAY also send SILC_COMMAND_WHOIS command to receive the Client ID.
2255 If the sender has received earlier a private message from the receiver
2256 it should have cached the Client ID from the SILC Packet Header.
2257
2258 If server receives a private message packet which includes invalid
2259 destination Client ID the server MUST send SILC_NOTIFY_TYPE_ERROR
2260 notify to the client with error status indicating that such Client ID
2261 does not exist.
2262
2263 See [SILC2] for description of private message encryption and decryption
2264 process.
2265
2266
2267 .ti 0
2268 4.6 Private Message Key Generation
2269
2270 Private message MAY be protected with a key generated by the client.
2271 One way to generate private message key is to use static or pre-shared
2272 keys in the client implementation.  Client that wants to indicate other
2273 client on the network that a private message key should be set, the
2274 client MAY send SILC_PACKET_PRIVATE_MESSAGE_KEY packet to indicate this.
2275 The actual key material has to be transferred outside the SILC network,
2276 or it has to be pre-shared key.  The client receiving this packet knows
2277 that the sender wishes to use private message key in private message
2278 communication.  In case of static or pre-shared keys the IV used in
2279 the encryption SHOULD be chosen randomly.  Sending the
2280 SILC_PACKET_PRIVATE_MESSAGE_KEY is not mandatory, and clients may
2281 naturally agree to use a key without sending the packet.
2282
2283 Another choice to use private message keys is to negotiate fresh key
2284 material by performing the Key Agreement.  The SILC_PACKET_KEY_AGREEMENT
2285 packet MAY be used to negotiate the fresh key material.  In this case
2286 the resulting key material is used to secure the private messages.
2287 Also, the IV used in encryption is used as defined in [SILC3], unless
2288 otherwise stated by the encryption mode used.  By performing Key
2289 Agreement the clients can also negotiate the cipher and HMAC to be used
2290 in the private message encryption and to negotiate additional security
2291 parameters.  The actual Key Agreement [SILC2] is performed by executing
2292 the SILC Key Exchange protocol [SILC3], peer to peer.  Because of NAT
2293 devices in the network, it might be impossible to perform the Key
2294 Agreement.  In this case using static or pre-shared key and sending the
2295 SILC_PACKET_PRIVATE_MESSAGE_KEY to indicate the use of a private message
2296 key is a working alternative.
2297
2298 If the key is pre-shared key or other key material not generated by
2299 Key Agreement, then the key material SHOULD be processed as defined
2300 in [SILC3].  In the processing, however, the HASH, as defined in [SILC3]
2301 MUST be ignored.  After processing the key material it is employed as
2302 defined in [SILC3].  If the SILC_PACKET_PRIVATE_MESSAGE_KEY was sent,
2303 then it defines the cipher and HMAC to be used.  The hash algorithm to be
2304 used in the key material processing is the one that HMAC algorithm is
2305 defined to use.  If the SILC_PACKET_PRIVATE_MESSAGE_KEY was not sent at
2306 all, then the hash algorithm to be used SHOULD be SHA1.  In this case
2307 also, implementations SHOULD use the SILC protocol's mandatory cipher
2308 and HMAC in private message encryption.
2309
2310
2311 .ti 0
2312 4.7 Channel Message Sending and Reception
2313
2314 Channel messages are delivered to a group of users.  The group forms a
2315 channel and all clients on the channel receives messages sent to the
2316 channel.  The Source ID in the SILC Packet Header MUST be the ID
2317 of the sender of the message.
2318
2319 Channel messages are destined to a channel by specifying the Channel ID
2320 as Destination ID in the SILC Packet Header.  The server MUST then
2321 distribute the message to all clients, except to the original sender,
2322 on the channel by sending the channel message destined explicitly to a
2323 client on the channel.  However, the Destination ID MUST still remain
2324 as the Channel ID.
2325
2326 If server receives a channel message packet which includes invalid
2327 destination Channel ID the server MUST send SILC_NOTIFY_TYPE_ERROR
2328 notify to the sender with error status indicating that such Channel ID
2329 does not exist.
2330
2331 See the [SILC2] for description of channel message routing for router
2332 servers, and channel message encryption and decryption process.
2333
2334
2335 .ti 0
2336 4.8 Session Key Regeneration
2337
2338 Session keys MUST be regenerated periodically, say, once in an hour.
2339 The re-key process is started by sending SILC_PACKET_REKEY packet to
2340 other end, to indicate that re-key must be performed.  The initiator
2341 of the connection SHOULD initiate the re-key.
2342
2343 If perfect forward secrecy (PFS) flag was selected in the SILC Key
2344 Exchange protocol [SILC3] the re-key MUST cause new key exchange with
2345 SKE protocol.  In this case the protocol is secured with the old key
2346 and the protocol results to new key material.  See [SILC3] for more
2347 information.  After the SILC_PACKET_REKEY packet is sent the sender
2348 will perform the SKE protocol.
2349
2350 If PFS flag was set the resulted key material is processed as described
2351 in the section Processing the Key Material in [SILC3].  The difference
2352 with re-key in the processing is that the initial data for the hash
2353 function is just the resulted key material and not the HASH as it
2354 is not computed at all with re-key.  Other than that, the key processing
2355 it equivalent to normal SKE negotiation.
2356
2357 If PFS flag was not set, which is the default case, then re-key is done
2358 without executing SKE protocol.  In this case, the new key is created by
2359 providing the current sending encryption key to the SKE protocol's key
2360 processing function.  The process is described in the section Processing
2361 the Key Material in [SILC3].  The difference in the processing is that
2362 the initial data for the hash function is the current sending encryption
2363 key and not the SKE's KEY and HASH values.  Other than that, the key
2364 processing is equivalent to normal SKE negotiation.
2365
2366 After both parties have regenerated the session key, both MUST send
2367 SILC_PACKET_REKEY_DONE packet to each other.  These packets are still
2368 secured with the old key.  After these packets, the subsequent packets
2369 MUST be protected with the new key.
2370
2371
2372 .ti 0
2373 4.9 Command Sending and Reception
2374
2375 Client usually sends the commands in the SILC network.  In this case
2376 the client simply sends the command packet to server and the server
2377 processes it and replies with command reply packet.  See the [SILC4]
2378 for detailed description of all commands.
2379
2380 However, if the server is not able to process the command, it is sent to
2381 the server's router.  This is case for example with commands such as
2382 SILC_COMMAND_JOIN and SILC_COMMAND_WHOIS commands.  However, there are
2383 other commands as well [SILC4].  For example, if client sends the WHOIS
2384 command requesting specific information about some client the server must
2385 send the WHOIS command to router so that all clients in SILC network are
2386 searched.  The router, on the other hand, sends the WHOIS command further
2387 to receive the exact information about the requested client.  The WHOIS
2388 command travels all the way to the server which owns the client and it
2389 replies with command reply packet.  Finally, the server which sent the
2390 command receives the command reply and it must be able to determine which
2391 client sent the original command.  The server then sends command reply to
2392 the client.  Implementations should have some kind of cache to handle, for
2393 example, WHOIS information.  Servers and routers along the route could all
2394 cache the information for faster referencing in the future.
2395
2396 The commands sent by server may be sent hop by hop until someone is able
2397 to process the command.  However, it is preferred to destine the command
2398 as precisely as it is possible.  In this case, other routers en route
2399 MUST route the command packet by checking the true sender and true
2400 destination of the packet.  However, servers and routers MUST NOT route
2401 command reply packets to clients coming from other servers.  Client
2402 MUST NOT accept command reply packet originated from anyone else but
2403 from its own server.
2404
2405
2406 .ti 0
2407 4.10 Closing Connection
2408
2409 When remote client connection is closed the server MUST send the notify
2410 type SILC_NOTIFY_TYPE_SIGNOFF to its primary router and to all channels
2411 the client was joined.  The server MUST also save the client's information
2412 for a period of time for history purposes.
2413
2414 When remote server or router connection is closed the server or router
2415 MUST also remove all the clients that was behind the server or router
2416 from the SILC Network.  The server or router MUST also send the notify
2417 type SILC_NOTIFY_TYPE_SERVER_SIGNOFF to its primary router and to all
2418 local clients that are joined on the same channels with the remote
2419 server's or router's clients.
2420
2421 Router server MUST also check whether some client in the local cell
2422 is watching for the nickname this client has, and send the
2423 SILC_NOTIFY_TYPE_WATCH to the watcher, unless the client which left
2424 the network has the SILC_UMODE_REJECT_WATCHING user mode set.
2425
2426
2427 .ti 0
2428 4.11 Detaching and Resuming a Session
2429
2430 SILC protocol provides a possibility for a client to detach itself from
2431 the network without actually signing off from the network.  The client
2432 connection to the server is closed but the client remains as valid client
2433 in the network.  The client may then later resume its session back from
2434 any server in the network.
2435
2436 When client wishes to detach from the network it MUST send the
2437 SILC_COMMAND_DETACH command to its server.  The server then MUST set
2438 SILC_UMODE_DETACHED mode to the client and send SILC_NOTIFY_UMODE_CHANGE
2439 notify to its primary router, which then MUST broadcast it further
2440 to other routers in the network.  This user mode indicates that the
2441 client is detached from the network.  Implementations MUST NOT use
2442 the SILC_UMODE_DETACHED flag to determine whether a packet can be sent
2443 to the client.  All packets MUST still be sent to the client even if
2444 client is detached from the network.  Only the server that originally
2445 had the active client connection is able to make the decision after it
2446 notices that the network connection is not active.  In this case the
2447 default case is to discard the packet.
2448
2449 The SILC_UMODE_DETACHED flag cannot be set by client itself directly
2450 with SILC_COMMAND_UMODE command, but only implicitly by sending the
2451 SILC_COMMAND_DETACH command.  The flag also cannot be unset by the
2452 client, server or router with SILC_COMMAND_UMODE command, but only
2453 implicitly by sending and receiving the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT
2454 packet.
2455
2456 When the client wishes to resume its session in the SILC Network it
2457 connects to a server in the network, which MAY also be a different
2458 from the original server, and performs normal procedures regarding
2459 creating a connection as described in section 4.1.  After the SKE
2460 and the Connection Authentication protocols has been successfully
2461 completed the client MUST NOT send SILC_PACKET_NEW_CLIENT packet, but
2462 MUST send SILC_PACKET_RESUME_CLIENT packet.  This packet is used to
2463 perform the resuming procedure.  The packet MUST include the detached
2464 client's Client ID, which the client must know.  It also includes
2465 Authentication Payload which includes signature computed with the
2466 client's private key.  The signature is computed as defined in the
2467 section 3.9.1.  Thus, the authentication method MUST be based in
2468 public key authentication.
2469
2470 When server receive the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT packet it MUST
2471 do the following:  Server checks that the Client ID is valid client
2472 and that it has the SILC_UMODE_DETACHED mode set.  Then it verifies
2473 the Authentication Payload with the detached client's public key.
2474 If it does not have the public key it retrieves it by sending
2475 SILC_COMMAND_GETKEY command to the server that has the public key from
2476 the original client connection.  The server MUST NOT use the public
2477 key received in the SKE protocol for this connection.  If the
2478 signature is valid the server unsets the SILC_UMODE_DETACHED flag,
2479 and sends the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT packet to its primary router.
2480 The routers MUST broadcast the packet and unset the SILC_UMODE_DETACHED
2481 flag when the packet is received.  If the server is router server it
2482 also MUST send the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT packet to the original
2483 server whom owned the detached client.
2484
2485 The servers and routers that receives the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT
2486 packet MUST know whether the packet already has been received for
2487 the client.  It is a protocol error to attempt to resume the client
2488 session from more than one server.  The implementations could set
2489 internal flag that indicates that the client is resumed.  If router
2490 receive SILC_PACKET_RESUME_CLIENT packet for client that is already
2491 resumed the client MUST be killed from the network.  This would
2492 indicate that the client is attempting to resume the session more
2493 than once which is a protocol error.  In this case the router sends
2494 SILC_NOTIFY_TYPE_KILLED to the client.  All routers that detect
2495 the same situation MUST also send the notify for the client.
2496
2497 The servers and routers that receive the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT
2498 must also understand that the client may not be found behind the
2499 same server that it originally came from.  They must update their
2500 caches according to this.  The server that now owns the client session
2501 MUST check whether the Client ID of the resumed client is based
2502 on the server's Server ID.  If it is not it creates a new Client
2503 ID and send SILC_NOTIFY_TYPE_NICK_CHANGE to the network.  It MUST
2504 also send the channel keys of all channels that the client has
2505 joined to the client since it does not have them.  Whether the
2506 Client ID was changed or not the server MUST send SILC_PACKET_NEW_ID
2507 packet to the client.  Only after this is the client resumed back
2508 to the network and may start sending packets and messages.
2509
2510 It is also possible that the server did not know about the global
2511 channels before the client resumed.  In this case it joins the client
2512 to the channels, generates new channel keys and distributes the keys
2513 to the channels as described in section 4.4.
2514
2515 It is an implementation issue for how long servers keep detached client
2516 sessions.  It is RECOMMENDED that the detached sessions would be
2517 persistent as long as the server is running.
2518
2519
2520 .ti 0
2521 5 Security Considerations
2522
2523 Security is central to the design of this protocol, and these security
2524 considerations permeate the specification.  Common security considerations
2525 such as keeping private keys truly private and using adequate lengths for
2526 symmetric and asymmetric keys must be followed in order to maintain the
2527 security of this protocol.
2528
2529 Special attention must also be paid to the servers and routers that are
2530 running the SILC service.  The SILC protocol's security depends greatly
2531 on the security and the integrity of the servers and administrators that
2532 are running the service.  It is recommended that some form of registration
2533 is required by the server and router administrator prior to acceptance to
2534 the SILC Network.  Even though the SILC protocol is secure in a network
2535 of mutual distrust between clients, servers, routers and administrators
2536 of the servers, the client should be able to trust the servers they are
2537 using if they wish to do so.
2538
2539 It however must be noted that if the client requires absolute security
2540 by not trusting any of the servers or routers in the SILC Network, it can
2541 be accomplished by negotiating private keys outside the SILC Network,
2542 either using SKE or some other key exchange protocol, or to use some
2543 other external means for distributing the keys.  This applies for all
2544 messages, private messages and channel messages.
2545
2546 It is important to note that SILC, like any other security protocol, is
2547 not a foolproof system; the SILC servers and routers could very well be
2548 compromised.  However, to provide an acceptable level of security and
2549 usability for end users, the protocol uses many times session keys or
2550 other keys generated by the servers to secure the messages.  This is an
2551 intentional design feature to allow ease of use for end users.  This way
2552 the network is still usable, and remains encrypted even if the external
2553 means of distributing the keys is not working.  The implementation,
2554 however, may like to not follow this design feature, and may always
2555 negotiate the keys outside SILC network.  This is an acceptable solution
2556 and many times recommended.  The implementation still must be able to
2557 work with the server generated keys.
2558
2559 If this is unacceptable for the client or end user, the private keys
2560 negotiated outside the SILC Network should always be used.  In the end
2561 it is the implementor's choice whether to negotiate private keys by
2562 default or whether to use the keys generated by the servers.
2563
2564 It is also recommended that router operators in the SILC Network would
2565 form a joint forum to discuss the router and SILC Network management
2566 issues.  Also, router operators along with the cell's server operators
2567 should have a forum to discuss the cell management issues.
2568
2569
2570 .ti 0
2571 6 References
2572
2573 [SILC2]      Riikonen, P., "SILC Packet Protocol", Internet Draft,
2574              May 2002.
2575
2576 [SILC3]      Riikonen, P., "SILC Key Exchange and Authentication
2577              Protocols", Internet Draft, May 2002.
2578
2579 [SILC4]      Riikonen, P., "SILC Commands", Internet Draft, May 2002.
2580
2581 [IRC]        Oikarinen, J., and Reed D., "Internet Relay Chat Protocol",
2582              RFC 1459, May 1993.
2583
2584 [IRC-ARCH]   Kalt, C., "Internet Relay Chat: Architecture", RFC 2810,
2585              April 2000.
2586
2587 [IRC-CHAN]   Kalt, C., "Internet Relay Chat: Channel Management", RFC
2588              2811, April 2000.
2589
2590 [IRC-CLIENT] Kalt, C., "Internet Relay Chat: Client Protocol", RFC
2591              2812, April 2000.
2592
2593 [IRC-SERVER] Kalt, C., "Internet Relay Chat: Server Protocol", RFC
2594              2813, April 2000.
2595
2596 [SSH-TRANS]  Ylonen, T., et al, "SSH Transport Layer Protocol",
2597              Internet Draft.
2598
2599 [PGP]        Callas, J., et al, "OpenPGP Message Format", RFC 2440,
2600              November 1998.
2601
2602 [SPKI]       Ellison C., et al, "SPKI Certificate Theory", RFC 2693,
2603              September 1999.
2604
2605 [PKIX-Part1] Housley, R., et al, "Internet X.509 Public Key
2606              Infrastructure, Certificate and CRL Profile", RFC 2459,
2607              January 1999.
2608
2609 [Schneier]   Schneier, B., "Applied Cryptography Second Edition",
2610              John Wiley & Sons, New York, NY, 1996.
2611
2612 [Menezes]    Menezes, A., et al, "Handbook of Applied Cryptography",
2613              CRC Press 1997.
2614
2615 [OAKLEY]     Orman, H., "The OAKLEY Key Determination Protocol",
2616              RFC 2412, November 1998.
2617
2618 [ISAKMP]     Maughan D., et al, "Internet Security Association and
2619              Key Management Protocol (ISAKMP)", RFC 2408, November
2620              1998.
2621
2622 [IKE]        Harkins D., and Carrel D., "The Internet Key Exchange
2623              (IKE)", RFC 2409, November 1998.
2624
2625 [HMAC]       Krawczyk, H., "HMAC: Keyed-Hashing for Message
2626              Authentication", RFC 2104, February 1997.
2627
2628 [PKCS1]      Kalinski, B., and Staddon, J., "PKCS #1 RSA Cryptography
2629              Specifications, Version 2.0", RFC 2437, October 1998.
2630
2631 [RFC2119]    Bradner, S., "Key Words for use in RFCs to Indicate
2632              Requirement Levels", BCP 14, RFC 2119, March 1997.
2633
2634 [RFC3629]    Yergeau, F., "UTF-8, a transformation format of ISO
2635              10646", RFC 3629, November 2003.
2636
2637 [RFC1321]    Rivest R., "The MD5 Message-Digest Algorithm", RFC 1321,
2638              April 1992.
2639
2640 [RFC3174]    Eastlake, F., et al., "US Secure Hash Algorithm 1 (SHA1)",
2641              RFC 3174, September 2001.
2642
2643 [PKCS7]      Kalinski, B., "PKCS #7: Cryptographic Message Syntax,
2644              Version 1.5", RFC 2315, March 1998.
2645
2646 [RFC2253]    Wahl, M., et al., "Lightweight Directory Access Protocol
2647              (v3): UTF-8 String Representation of Distinguished Names",
2648              RFC 2253, December 1997.
2649
2650 [RFC3454]    Hoffman, P., et al., "Preparation of Internationalized
2651              Strings ("stringprep")", RFC 3454, December 2002.
2652
2653
2654 .ti 0
2655 7 Author's Address
2656
2657 .nf
2658 Pekka Riikonen
2659 Snellmaninkatu 34 A 15
2660 70100 Kuopio
2661 Finland
2662
2663 EMail: priikone@iki.fi
2664
2665
2666 .ti 0
2667 Appendix A
2668
2669 This appendix defines the stringprep [RFC3454] profile for string
2670 identifiers in SILC protocol.  Compliant implementation MUST use this
2671 profile to prepare the identifier strings in the SILC protocol.  The
2672 profile defines the following as required by [RFC3454].
2673
2674 - Intended applicability of the profile:  the following identifiers in
2675   the SILC Protocol;  nicknames, usernames, server names, hostnames, 
2676   service names, algorithm names and other security property names [SILC3],
2677   and SILC Public Key name.
2678
2679 - The character repertoire that is the input and output to
2680   stringprep:  Unicode 3.2 with the list of unassigned code points
2681   being the Table A.1, as defined in [RFC3454].
2682
2683 - The mapping tables used:  the following tables are used, in order,
2684   as defined in [RFC3454].
2685
2686     Table B.1
2687     Table B.2
2688
2689   The mandatory case folding is done using the Table B.2 which includes
2690   the characters for the normalization form KC.
2691
2692 - The Unicode normalization used:  the Unicode normalization form
2693   KC is used, as defined in [RFC3454].
2694
2695 - The prohibited characters as output:  the following tables are used
2696   to prohibit characters, as defined in [RFC3454];
2697
2698     Table C.1.1
2699     Table C.1.2
2700     Table C.2.1
2701     Table C.2.2
2702     Table C.3
2703     Table C.4
2704     Table C.5
2705     Table C.6
2706     Table C.7
2707     Table C.8
2708     Table C.9
2709
2710 - Additional prohibited characters as output:  in addition, the following
2711   tables are used to prohibit characters, as defined in this document;
2712
2713     Appendix C
2714     Appendix D
2715
2716 - The bidirectional string testing used:  bidirectional string testing
2717   is ignored in this profile.
2718
2719 This profile is to be maintained in the IANA registry for stringprep
2720 profiles.  The name of this profile is "silc-identifier-prep" and this
2721 document defines the profile.  This document defines the first version of
2722 this profile.
2723
2724
2725 .ti 0
2726 Appendix B
2727
2728 This appendix defines the stringprep [RFC3454] profile for channel name 
2729 strings in SILC protocol.  Compliant implementation MUST use this profile 
2730 to prepare the channel name strings in the SILC protocol.  The profile 
2731 defines the following as required by [RFC3454].
2732
2733 - Intended applicability of the profile:  channel names.
2734
2735 - The character repertoire that is the input and output to
2736   stringprep:  Unicode 3.2 with the list of unassigned code points
2737   being the Table A.1, as defined in [RFC3454].
2738
2739 - The mapping tables used:  the following tables are used, in order,
2740   as defined in [RFC3454].
2741
2742     Table B.1
2743     Table B.2
2744
2745   The mandatory case folding is done using the Table B.2 which includes
2746   the characters for the normalization form KC.
2747
2748 - The Unicode normalization used:  the Unicode normalization form
2749   KC is used, as defined in [RFC3454].
2750
2751 - The prohibited characters as output:  the following tables are used
2752   to prohibit characters, as defined in [RFC3454];
2753
2754     Table C.1.1
2755     Table C.1.2
2756     Table C.2.1
2757     Table C.2.2
2758     Table C.3
2759     Table C.4
2760     Table C.5
2761     Table C.6
2762     Table C.7
2763     Table C.8
2764     Table C.9
2765
2766 - Additional prohibited characters as output:  in addition, the following
2767   tables are used to prohibit characters, as defined in this document;
2768
2769     Appendix D
2770
2771 - The bidirectional string testing used:  bidirectional string testing
2772   is ignored in this profile.
2773
2774 This profile is to be maintained in the IANA registry for stringprep
2775 profiles.  The name of this profile is "silc-identifier-ch-prep" and this
2776 document defines the profile.  This document defines the first version of
2777 this profile.
2778
2779
2780 .ti 0
2781 Appendix C
2782
2783 This appendix defines additional prohibited characters in the identifier
2784 strings as defined in the stringprep profile in Appendix A.
2785
2786 Reserved US-ASCII characters
2787 0021 002A 002C 003F 0040
2788
2789
2790 .ti 0
2791 Appendix D
2792
2793 This appendix defines additional prohibited characters in the identifier
2794 strings as defined in the stringprep profile in Appendix A and Appendix B.
2795 Note that the prohibited character tables listed in the Appendix A and
2796 Appendix B may include some of the same characters listed in this 
2797 appendix as well.
2798
2799 Symbol characters and other symbol like characters
2800 00A2-00A9 00AC 00AE 00AF 00B0 00B1 00B4 00B6 00B8 00D7 00F7
2801 02C2-02C5 02D2-02FF 0374 0375 0384 0385 03F6 0482 060E 060F
2802 06E9 06FD 06FE 09F2 09F3 09FA 0AF1 0B70 0BF3-0BFA 0E3F
2803 0F01-0F03 0F13-0F17 0F1A-0F1F 0F34 0F36 0F38 0FBE 0FBF
2804 0FC0-0FC5 0FC7-0FCF 17DB 1940 19E0-19FF 1FBD 1FBF-1FC1
2805 1FCD-1FCF 1FDD-1FDF 1FED-1FEF 1FFD 1FFE 2044 2052 207A-207C
2806 208A-208C 20A0-20B1 2100-214F 2150-218F 2190-21FF 2200-22FF
2807 2300-23FF 2400-243F 2440-245F 2460-24FF 2500-257F 2580-259F
2808 25A0-25FF 2600-26FF 2700-27BF 27C0-27EF 27F0-27FF 2800-28FF
2809 2900-297F 2980-29FF 2A00-2AFF 2B00-2BFF 2E9A 2EF4-2EFF
2810 2FF0-2FFF 303B-303D 3040 3095-3098 309F-30A0 30FF-3104
2811 312D-3130 318F 31B8-31FF 321D-321F 3244-325F 327C-327E
2812 32B1-32BF 32CC-32CF 32FF 3377-337A 33DE-33DF 33FF 4DB6-4DFF
2813 9FA6-9FFF A48D-A48F A4A2-A4A3 A4B4 A4C1 A4C5 A4C7-ABFF
2814 D7A4-D7FF FA2E-FAFF FFE0-FFEE FFFC 10000-1007F 10080-100FF
2815 10100-1013F 1D000-1D0FF 1D100-1D1FF 1D300-1D35F 1D400-1D7FF
2816
2817 Other characters
2818 E0100-E01EF
2819
2820
2821 .ti 0
2822 Full Copyright Statement
2823
2824 Copyright (C) The Internet Society (2003). All Rights Reserved.
2825
2826 This document and translations of it may be copied and furnished to
2827 others, and derivative works that comment on or otherwise explain it
2828 or assist in its implementation may be prepared, copied, published
2829 and distributed, in whole or in part, without restriction of any
2830 kind, provided that the above copyright notice and this paragraph are
2831 included on all such copies and derivative works. However, this
2832 document itself may not be modified in any way, such as by removing
2833 the copyright notice or references to the Internet Society or other
2834 Internet organizations, except as needed for the purpose of
2835 developing Internet standards in which case the procedures for
2836 copyrights defined in the Internet Standards process must be
2837 followed, or as required to translate it into languages other than
2838 English.
2839
2840 The limited permissions granted above are perpetual and will not be
2841 revoked by the Internet Society or its successors or assigns.
2842
2843 This document and the information contained herein is provided on an
2844 "AS IS" basis and THE INTERNET SOCIETY AND THE INTERNET ENGINEERING
2845 TASK FORCE DISCLAIMS ALL WARRANTIES, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING
2846 BUT NOT LIMITED TO ANY WARRANTY THAT THE USE OF THE INFORMATION
2847 HEREIN WILL NOT INFRINGE ANY RIGHTS OR ANY IMPLIED WARRANTIES OF
2848 MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.