Added preliminary Symbian support.
[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   4.12 UDP/IP Connections ...................................... XXX
135 5 Security Considerations ....................................... 49
136 6 References .................................................... 50
137 7 Author's Address .............................................. 52
138 Appendix A ...................................................... 52
139 Appendix B ...................................................... 54
140 Appendix C ...................................................... XXX
141 Appendix D ...................................................... XXX
142 Full Copyright Statement ........................................ XXX
143
144 .ti 0
145 List of Figures
146
147 .nf
148 Figure 1:  SILC Network Topology
149 Figure 2:  Communication Inside cell
150 Figure 3:  Communication Between Cells
151 Figure 4:  Router Connections
152 Figure 5:  SILC Public Key
153 Figure 6:  Counter Block
154 Figure 7:  CTR Mode Initialization Vector
155
156
157 .ti 0
158 1. Introduction
159
160 This document describes a Secure Internet Live Conferencing (SILC)
161 protocol which provides secure conferencing services over insecure
162 network channel.  SILC can be used as a secure conferencing service
163 that provides rich conferencing features.  Some of the SILC features
164 are found in traditional chat protocols such as IRC [IRC] but many
165 of the SILC features can also be found in Instant Message (IM) style
166 protocols.  SILC combines features from both of these chat protocol
167 styles, and can be implemented as either IRC-like system or IM-like
168 system.  Some of the more advanced and secure features of the
169 protocol are new to all conferencing protocols.  SILC also supports
170 multimedia messages and can also be implemented as a video and audio
171 conferencing system.
172
173 Strong cryptographic methods are used to protect SILC packets inside
174 the SILC network.  Three other specifications relates very closely
175 to this memo; SILC Packet Protocol [SILC2], SILC Key Exchange and
176 Authentication Protocols [SILC3] and SILC Commands [SILC4].
177
178 The protocol uses extensively packets as conferencing protocol
179 requires message and command sending.  The SILC Packet Protocol is
180 described in [SILC2] and should be read to fully comprehend this
181 document and protocol.  [SILC2] also describes the packet encryption
182 and decryption in detail.  The SILC Packet Protocol provides secured
183 and authenticated packets, and the protocol is designed to be compact.
184 This makes SILC also suitable in environment of low bandwidth
185 requirements such as mobile networks.  All packet payloads in SILC
186 can be also compressed.
187
188 The security of SILC protocol sessions are based on strong and secure
189 key exchange protocol.  The SILC Key Exchange protocol is described
190 in [SILC3] along with connection authentication protocol and should
191 be read to fully comprehend this document and protocol.
192
193 The SILC protocol has been developed to work on both TCP/IP and UDP/IP
194 network protocols.  However, typical implementation would use only TCP/IP
195 with SILC protocol.  Typical implementation would be made in client-server
196 model.
197
198
199 .ti 0
200 1.1 Requirements Terminology
201
202 The keywords MUST, MUST NOT, REQUIRED, SHOULD, SHOULD NOT, RECOMMENDED,
203 MAY, and OPTIONAL, when they appear in this document, are to be
204 interpreted as described in [RFC2119].
205
206
207 .ti 0
208 2. SILC Concepts
209
210 This section describes various SILC protocol concepts that forms the
211 actual protocol, and in the end, the actual SILC network.  The mission
212 of the protocol is to deliver messages from clients to other clients
213 through routers and servers in secure manner.  The messages may also
214 be delivered from one client to many clients forming a group, also
215 known as a channel.
216
217 This section does not focus to security issues.  Instead, basic network
218 concepts are introduced to make the topology of the SILC network
219 clear.
220
221
222
223 .ti 0
224 2.1 SILC Network Topology
225
226 SILC network forms a ring as opposed to tree style network topology that
227 conferencing protocols usually have.  The network has a cells which are
228 constructed from a router and zero or more servers.  The servers are
229 connected to the router in a star like network topology.  Routers in the
230 network are connected to each other forming a ring.  The rationale for
231 this is to have servers that can perform specific kind of tasks what
232 other servers cannot perform.  This leads to two kinds of servers; normal
233 SILC servers and SILC router servers.
234
235 A difference between normal server and router server is that routers
236 knows all global information and keep the global network state up to date.
237 They also do the actual routing of the messages to the correct receiver
238 between other cells.  Normal servers knows only local information and
239 receive global information only when it is needed.  They do not need to
240 keep the global network state up to date.  This makes the network faster
241 and scalable as there are less servers that needs to maintain global
242 network state.
243
244 This, on the other hand, leads into a cellular like network, where
245 routers are in the center of the cell and servers are connected to the
246 router.
247
248 The following diagram represents SILC network topology.
249
250 .in 8
251 .nf
252   ---- ---- ----         ---- ---- ----
253  | S8 | S5 | S4 |       | S7 | S5 | S6 |
254  ----- ---- -----       ----- ---- -----
255 | S7 | S/R1 | S2 | --- | S8 | S/R2 | S4 |
256  ---- ------ ----       ---- ------ ----
257  | S6 | S3 | S1 |       | S1 | S3 | S2 |         ---- ----
258   ---- ---- ----         ---- ---- ----         | S3 | S1 |
259      Cell 1.   \\             Cell 2.  | \\____  ----- -----
260                 |                     |        | S4 | S/R4 |
261     ---- ---- ----         ---- ---- ----       ---- ------
262    | S7 | S4 | S2 |       | S1 | S3 | S2 |      | S2 | S5 |
263    ----- ---- -----       ----- ---- -----       ---- ----
264   | S6 | S/R3 | S1 | --- | S4 | S/R5 | S5 | ____/ Cell 4.
265    ---- ------ ----       ---- ------ ----
266    | S8 | S5 | S3 |       | S6 | S7 | S8 |     ... etc ...
267     ---- ---- ----         ---- ---- ----
268        Cell 3.                Cell 5.
269 .in 3
270
271 .ce
272 Figure 1:  SILC Network Topology
273
274
275 A cell is formed when a server or servers connect to one router.  In
276 SILC network normal server cannot directly connect to other normal
277 server.  Normal server may only connect to SILC router which then
278 routes the messages to the other servers in the cell.  Router servers
279 on the other hand may connect to other routers to form the actual SILC
280 network, as seen in above figure.  However, router is also able to act
281 as normal SILC server; clients may connect to it the same way as to
282 normal SILC server.  Normal server also cannot have active connections
283 to more than one router.  Normal server cannot be connected to two
284 different cells.  Router servers, on the other hand, may have as many
285 router to router connections as needed.  Other direct routes between
286 other routers is also possible in addition of the mandatory ring
287 connections.  This leads into a hybrid ring-mesh network topology.
288
289 There are many issues in this network topology that needs to be careful
290 about.  Issues like routing, the size of the cells, the number of the
291 routers in the SILC network and the capacity requirements of the
292 routers.  These issues should be discussed in the Internet Community
293 and additional documents on the issue may be written.
294
295
296 .ti 0
297 2.2 Communication Inside a Cell
298
299 It is always guaranteed that inside a cell message is delivered to the
300 recipient with at most two server hops.  A client which is connected to
301 server in the cell and is talking on channel to other client connected
302 to other server in the same cell, will have its messages delivered from
303 its local server first to the router of the cell, and from the router
304 to the other server in the cell.
305
306 The following diagram represents this scenario:
307
308
309 .in 25
310 .nf
311 1 --- S1     S4 --- 5
312          S/R
313  2 -- S2     S3
314      /        |
315     4         3
316 .in 3
317
318
319 .ce
320 Figure 2:  Communication Inside cell
321
322
323 Example:  Client 1. connected to Server 1. send message to
324           Client 4. connected to Server 2. travels from Server 1.
325           first to Router which routes the message to Server 2.
326           which then sends it to the Client 4.  All the other
327           servers in the cell will not see the routed message.
328
329
330 If the client is connected directly to the router, as router is also normal
331 SILC server, the messages inside the cell are always delivered only with
332 one server hop.  If clients communicating with each other are connected
333 to the same server, no router interaction is needed.  This is the optimal
334 situation of message delivery in the SILC network.
335
336
337 .ti 0
338 2.3 Communication in the Network
339
340 If the message is destined to client that does not belong to local cell
341 the message is routed to the router server to which the destination
342 client belongs, if the local router is connected to destination router.
343 If there is no direct connection to the destination router, the local
344 router routes the message to its primary route.  The following diagram
345 represents message sending between cells.
346
347
348
349 .in 16
350 .nf
351 1 --- S1     S4 --- 5            S2 --- 1
352          S/R - - - - - - - - S/R
353  2 -- S2     S3           S1
354      /        |             \\
355     4         3              2
356
357    Cell 1.               Cell 2.
358 .in 3
359
360
361 .ce
362 Figure 3:  Communication Between Cells
363
364
365 Example:  Client 5. connected to Server 4. in Cell 1. sends message
366           to Client 2. connected to Server 1. in Cell 2. travels
367           from Server 4. to Router which routes the message to
368           Router in Cell 2, which then routes the message to
369           Server 1.  All the other servers and routers in the
370           network will not see the routed message.
371
372
373 The optimal case of message delivery from the client point of view is
374 when clients are connected directly to the routers and the messages
375 are delivered from one router to the other.
376
377
378 .ti 0
379 2.4 Channel Communication
380
381 Messages may be sent to group of clients as well.  Sending messages to
382 many clients works the same way as sending messages point to point, from
383 message delivery point of view.  Security issues are another matter
384 which are not discussed in this section.
385
386 Router server handles the message routing to multiple recipients.  If
387 any recipient is not in the same cell as the sender the messages are
388 routed further.
389
390 Server distributes the channel message to its local clients which are
391 joined to the channel.  Router also distributes the message to its
392 local clients on the channel.
393
394
395 .ti 0
396 2.5 Router Connections
397
398 Router connections play very important role in making the SILC like
399 network topology to work.  For example, sending broadcast packets in
400 SILC network require special connections between routers; routers must
401 be connected in a specific way.
402
403 Every router has their primary route which is a connection to another
404 router in the network.  Unless there is only two routers in the network
405 must not routers use each other as their primary routes.  The router
406 connections in the network must form a ring.
407
408 Example with three routers in the network:
409
410
411 .in 16
412 .nf
413     S/R1 - < - < - < - < - < - < - S/R2
414      \\                               /
415       v                             ^
416        \\ - > -  > - S/R3 - > - > - /
417 .in 3
418
419
420 .ce
421 Figure 4:  Router Connections
422
423
424 Example:  Network with three routers.  Router 1. uses Router 2. as its
425           primary router.  Router 2. uses Router 3. as its primary router,
426           and Router 3. uses Router 1. as its primary router.  There may
427           be other direct connections between the routers but they must
428           not be used as primary routes.
429
430 The above example is applicable to any amount of routers in the network
431 except for two routers.  If there are only two routers in the network both
432 routers must be able to handle situation where they use each other as their
433 primary routes.
434
435 The issue of router connections are very important especially with SILC
436 broadcast packets.  Usually all router wide information in the network is
437 distributed by SILC broadcast packets.  This sort of ring network, with
438 ability to have other direct routes in the network can cause interesting
439 routing problems.  The [SILC2] discusses the routing of packets in this
440 sort of network in more detail.
441
442
443 .ti 0
444 3. SILC Specification
445
446 This section describes the SILC protocol.  However, [SILC2] and
447 [SILC3] describes other important protocols that are part of this SILC
448 specification and must be read.
449
450
451 .ti 0
452 3.1 Client
453
454 A client is a piece of software connecting to SILC server.  SILC client
455 cannot be SILC server.  Purpose of clients is to provide the user
456 interface of the SILC services for end user.  Clients are distinguished
457 from other clients by unique Client ID.  Client ID is a 128 bit ID that
458 is used in the communication in the SILC network.  The client ID is
459 based on the user's IP address and nickname.  User use logical nicknames
460 in communication which are then mapped to the corresponding Client ID.
461 Client IDs are low level identifications and should not be seen by the
462 end user.
463
464 Clients provide other information about the end user as well. Information
465 such as the nickname of the user, username and the host name of the end
466 user and user's real name.  See section 3.2 Server for information of
467 the requirements of keeping this information.
468
469 The nickname selected by the user is not unique in the SILC network.
470 There can be 2^8 same nicknames for one IP address.  As for comparison to
471 IRC [IRC] where nicknames are unique this is a fundamental difference
472 between SILC and IRC.  This typically causes the server names or client's
473 host names to be used along with the nicknames on user interface to
474 identify specific users when sending messages.  This feature of SILC
475 makes IRC style nickname-wars obsolete as no one owns their nickname;
476 there can always be someone else with the same nickname.  Also, any kind
477 of nickname registering service becomes obsolete.  See the section 3.13.1
478 for more information about nicknames.
479
480
481 .ti 0
482 3.1.1 Client ID
483
484 Client ID is used to identify users in the SILC network.  The Client ID
485 is unique to the extent that there can be 2^128 different Client IDs,
486 and IDs based on IPv6 addresses extends this to 2^224 different Client
487 IDs.  Collisions are not expected to happen.  The Client ID is defined
488 as follows.
489
490 .in 6
491 128 bit Client ID based on IPv4 addresses:
492
493 32 bit  Server ID IP address (bits 1-32)
494  8 bit  Random number or counter
495 88 bit  Truncated MD5 hash value of the nickname
496
497 224 bit Client ID based on IPv6 addresses:
498
499 128 bit  Server ID IP address (bits 1-128)
500   8 bit  Random number or counter
501  88 bit  Truncated MD5 hash value of the nickname
502
503 o Server ID IP address - Indicates the server where this
504   client is coming from.  The IP address hence equals the
505   server IP address where the client is connected.
506
507 o Random number or counter - Random number to further
508   randomize the Client ID.  Another choice is to use
509   a counter starting from the zero (0).  This makes it
510   possible to have 2^8 same nicknames from the same
511   server IP address.
512
513 o MD5 hash - MD5 hash value of the case folded nickname is
514   truncated taking 88 bits from the start of the hash value.
515   This hash value is used to search the user's Client ID
516   from the ID lists.  Note that the nickname MUST be prepared
517   using the stringprep [RFC3454] profile described in the
518   Appendix A before computing the MD5 hash.  See also the
519   section 3.13.1 for more information.
520
521 .in 3
522 Collisions could occur when more than 2^8 clients using same nickname
523 from the same server IP address is connected to the SILC network.
524 Server MUST be able to handle this situation by refusing to accept
525 anymore of that nickname.
526
527 Another possible collision may happen with the truncated hash value of
528 the nickname.  It could be possible to have same truncated hash value
529 for two different nicknames.  However, this is not expected to happen
530 nor cause any serious problems if it would occur.  Nicknames are usually
531 logical and it is unlikely to have two distinct logical nicknames
532 produce same truncated hash value.
533
534
535 .ti 0
536 3.2 Server
537
538 Servers are the most important parts of the SILC network.  They form the
539 basis of the SILC, providing a point to which clients may connect to.
540 There are two kinds of servers in SILC; normal servers and router servers.
541 This section focus on the normal server and router server is described
542 in the section 3.3 Router.
543
544 Normal servers MUST NOT directly connect to other normal server.  Normal
545 servers may only directly connect to router server.  If the message sent
546 by the client is destined outside the local server it is always sent to
547 the router server for further routing.  Server may only have one active
548 connection to router on same port.  Normal server MUST NOT connect to other
549 cell's router except in situations where its cell's router is unavailable.
550
551
552 .ti 0
553 3.2.1 Server's Local ID List
554
555 Normal server keeps various information about the clients and their end
556 users connected to it.  Every normal server MUST keep list of all locally
557 connected clients, Client IDs, nicknames, usernames and host names and
558 user's real name.  Normal servers only keeps local information and it
559 does not keep any global information.  Hence, normal servers knows only
560 about their locally connected clients.  This makes servers efficient as
561 they do not have to worry about global clients.  Server is also responsible
562 of creating the Client IDs for their clients.
563
564 Normal server also keeps information about locally created channels and
565 their Channel IDs.
566
567 Hence, local list for normal server includes:
568
569 .in 6
570 server list        - Router connection
571    o Server name
572    o Server IP address
573    o Server ID
574    o Sending key
575    o Receiving key
576    o Public key
577
578 client list        - All clients in server
579    o Nickname
580    o Username@host
581    o Real name
582    o Client ID
583    o Sending key
584    o Receiving key
585    o Public key
586
587 channel list       - All channels in server
588    o Channel name
589    o Channel ID
590    o Client IDs on channel
591    o Client ID modes on channel
592    o Channel key
593 .in 3
594
595
596 .ti 0
597 3.2.2 Server ID
598
599 Servers are distinguished from other servers by unique 64 bit Server ID
600 (for IPv4) or 160 bit Server ID (for IPv6).  The Server ID is used in
601 the SILC to route messages to correct servers.  Server IDs also provide
602 information for Client IDs, see section 3.1.1 Client ID.  Server ID is
603 defined as follows.
604
605 .in 6
606 64 bit Server ID based on IPv4 addresses:
607
608 32 bit  IP address of the server
609 16 bit  Port
610 16 bit  Random number
611
612 160 bit Server ID based on IPv6 addresses:
613
614 128 bit  IP address of the server
615  16 bit  Port
616  16 bit  Random number
617
618 o IP address of the server - This is the real IP address of
619   the server.
620
621 o Port - This is the port the server is bound to.
622
623 o Random number - This is used to further randomize the Server ID.
624
625 .in 3
626 Collisions are not expected to happen in any conditions.  The Server ID
627 is always created by the server itself and server is responsible of
628 distributing it to the router.
629
630
631 .ti 0
632 3.2.3 SILC Server Ports
633
634 The following ports has been assigned by IANA for the SILC protocol:
635
636 .in 10
637 silc            706/tcp    SILC
638 silc            706/udp    SILC
639 .in 3
640
641
642 If there are needs to create new SILC networks in the future the port
643 numbers must be officially assigned by the IANA.
644
645 Server on network above privileged ports (>1023) SHOULD NOT be trusted
646 as they could have been set up by untrusted party.
647
648
649 .ti 0
650 3.3 Router
651
652 Router server in SILC network is responsible for keeping the cell together
653 and routing messages to other servers and to other routers.  Router server
654 is also a normal server thus clients may connect to it as it would be
655 just normal SILC server.
656
657 However, router servers has a lot of important tasks that normal servers
658 do not have.  Router server knows everything and keeps the global state.
659 They know all clients currently on SILC, all servers and routers and all
660 channels in SILC.  Routers are the only servers in SILC that care about
661 global information and keeping them up to date at all time.
662
663
664 .ti 0
665 3.3.1 Router's Local ID List
666
667 Router server as well MUST keep local list of connected clients and
668 locally created channels.  However, this list is extended to include all
669 the informations of the entire cell, not just the server itself as for
670 normal servers.
671
672 However, on router this list is a lot smaller since routers do not need
673 to keep information about user's nickname, username and host name and real
674 name since these are not needed by the router.  The router keeps only
675 information that it needs.
676
677 Hence, local list for router includes:
678
679 .in 6
680 server list        - All servers in the cell
681    o Server name
682    o Server ID
683    o Router's Server ID
684    o Sending key
685    o Receiving key
686
687 client list        - All clients in the cell
688    o Client ID
689
690 channel list       - All channels in the cell
691    o Channel ID
692    o Client IDs on channel
693    o Client ID modes on channel
694    o Channel key
695 .in 3
696
697
698 Note that locally connected clients and other information include all the
699 same information as defined in section section 3.2.1 Server's Local ID
700 List.  Router MAY also cache same detailed information for other clients
701 if needed.
702
703
704 .ti 0
705 3.3.2 Router's Global ID List
706
707 Router server MUST also keep global list.  Normal servers do not have
708 global list as they know only about local information.  Global list
709 includes all the clients on SILC, their Client IDs, all created channels
710 and their Channel IDs and all servers and routers on SILC and their
711 Server IDs.  That is said, global list is for global information and the
712 list must not include the local information already on the router's local
713 list.
714
715 Note that the global list does not include information like nicknames,
716 usernames and host names or user's real names.  Router does not need to
717 keep these informations as they are not needed by the router.  This
718 information is available from the client's server which maybe queried
719 when needed.
720
721 Hence, global list includes:
722
723 .in 6
724 server list        - All servers in SILC
725    o Server name
726    o Server ID
727    o Router's Server ID
728
729 client list        - All clients in SILC
730    o Client ID
731
732 channel list       - All channels in SILC
733    o Channel ID
734    o Client IDs on channel
735    o Client ID modes on channel
736 .in 3
737
738
739
740 .ti 0
741 3.3.3 Router's Server ID
742
743 Router's Server ID is equivalent to normal Server ID.  As routers are
744 normal servers same types of IDs applies for routers as well.  See
745 section 3.2.2 Server ID.
746
747
748
749
750 .ti 0
751 3.4 Channels
752
753 A channel is a named group of one or more clients which will all receive
754 messages addressed to that channel.  The channel is created when first
755 client requests JOIN command to the channel, and the channel ceases to
756 exist when the last client has left it.  When channel exists, any client
757 can reference it using the Channel ID of the channel.  If the channel has
758 a founder mode set and last client leaves the channel the channel does
759 not cease to exist.  The founder mode can be used to make permanent
760 channels in the network.  The founder of the channel can regain the
761 channel founder privileges on the channel later when he joins the
762 channel.
763
764 Channel names are unique although the real uniqueness comes from 64 bit
765 Channel ID.  However, channel names are still unique and no two global
766 channels with same name may exist.  See the section 3.13.1 for more
767 information about channel names.
768
769 Channels can have operators that can administrate the channel and operate
770 all of its modes.  The following operators on channel exist on the
771 SILC network.
772
773 .in 6
774 o Channel founder - When channel is created the joining client becomes
775   channel founder.  Channel founder is channel operator with some more
776   privileges.  Basically, channel founder can fully operate the channel
777   and all of its modes.  The privileges are limited only to the
778   particular channel.  There can be only one channel founder per
779   channel.  Channel founder supersedes channel operator's privileges.
780
781   Channel founder privileges cannot be removed by any other operator on
782   channel.  When channel founder leaves the channel there is no channel
783   founder on the channel.  However, it is possible to set a mode for
784   the channel which allows the original channel founder to regain the
785   founder privileges even after leaving the channel.  Channel founder
786   also cannot be removed by force from the channel.
787
788 o Channel operator - When client joins to channel that has not existed
789   previously it will become automatically channel operator (and channel
790   founder discussed above).  Channel operator is able to administrate the
791   channel, set some modes on channel, remove a badly behaving client
792   from the channel and promote other clients to become channel
793   operator.  The privileges are limited only to the particular channel.
794
795   Normal channel user may be promoted (opped) to channel operator
796   gaining channel operator privileges.  Channel founder or other
797   channel operator may also demote (deop) channel operator to normal
798   channel user.
799 .in 3
800
801
802
803
804 .ti 0
805 3.4.1 Channel ID
806
807 Channels are distinguished from other channels by unique Channel ID.
808 The Channel ID is a 64 bit ID (for IPv4) or 160 bit ID (for IPv6), and
809 collisions are not expected to happen in any conditions.  Channel names
810 are just for logical use of channels.  The Channel ID is created by the
811 server where the channel is created.  The Channel ID is defined as
812 follows.
813
814 .in 6
815 64 bit Channel ID based on IPv4 addresses:
816
817 32 bit  Router's Server ID IP address (bits 1-32)
818 16 bit  Router's Server ID port (bits 33-48)
819 16 bit  Random number or counter
820
821 160 bit Channel ID based on IPv6 addresses:
822
823 128 bit  Router's Server ID IP address (bits 1-128)
824  16 bit  Router's Server ID port (bits 129-144)
825  16 bit  Random number or counter
826
827 o Router's Server ID IP address - Indicates the IP address of
828   the router of the cell where this channel is created.  This is
829   taken from the router's Server ID.  This way SILC router knows
830   where this channel resides in the SILC network.
831
832 o Router's Server ID port - Indicates the port of the channel on
833   the server.  This is taken from the router's Server ID.
834
835 o Random number or counter - To further randomize the Channel ID.
836   Another choice is to use a counter starting from zero (0).
837   This makes sure that there are no collisions.  This also means
838   that in a cell there can be 2^16 different channels.
839 .in 3
840
841
842 .ti 0
843 3.5 Operators
844
845 Operators are normal users with extra privileges to their server or
846 router.  Usually these people are SILC server and router administrators
847 that take care of their own server and clients on them.  The purpose of
848 operators is to administrate the SILC server or router.  However, even
849 an operator with highest privileges is not able to enter invite-only
850 channels, to gain access to the contents of encrypted and authenticated
851 packets traveling in the SILC network or to gain channel operator
852 privileges on public channels without being promoted.  They have the
853 same privileges as any normal user except they are able to administrate
854 their server or router.
855
856
857 .ti 0
858 3.6 SILC Commands
859
860 Commands are very important part on SILC network especially for client
861 which uses commands to operate on the SILC network.  Commands are used
862 to set nickname, join to channel, change modes and many other things.
863
864 Client usually sends the commands and server replies by sending a reply
865 packet to the command.  Server MAY also send commands usually to serve
866 the original client's request.  Usually server cannot send commands to
867 clients, however there MAY be commands that allow the server to send
868 commands to client.  By default servers MAY send commands only to other
869 servers and routers.
870
871 Note that the command reply is usually sent only after client has sent
872 the command request but server is allowed to send command reply packet
873 to client even if client has not requested the command.  Client MAY
874 choose to ignore the command reply.
875
876 It is expected that some of the commands may be misused by clients
877 resulting various problems on the server side.  Every implementation
878 SHOULD assure that commands may not be executed more than once, say,
879 in two (2) seconds.  However, to keep response rate up, allowing for
880 example five (5) commands before limiting is allowed.  It is RECOMMENDED
881 that commands such as SILC_COMMAND_NICK, SILC_COMMAND_JOIN,
882 SILC_COMMAND_LEAVE and SILC_COMMAND_KILL SHOULD be limited in all cases
883 as they require heavy operations.  This should be sufficient to prevent
884 the misuse of commands.
885
886 SILC commands are described in [SILC4].
887
888
889 .ti 0
890 3.7 SILC Packets
891
892 Packets are naturally the most important part of the protocol and the
893 packets are what actually makes the protocol.  Packets in SILC network
894 are always encrypted using, usually the shared secret session key
895 or some other key, for example, channel key, when encrypting channel
896 messages.  It is not possible to send a packet in SILC network without
897 encryption.  The SILC Packet Protocol is a wide protocol and is described
898 in [SILC2].  This document does not define or describe details of
899 SILC packets.
900
901
902 .ti 0
903 3.8 Packet Encryption
904
905 All packets passed in SILC network MUST be encrypted.  This section
906 gives generic description of how packets must be encrypted in the SILC
907 network.  The detailed description of the actual encryption process
908 of the packets are described in [SILC2].
909
910 Client and its server shares secret symmetric session key which is
911 established by the SILC Key Exchange Protocol, described in [SILC3].
912 Every packet sent from client to server, with exception of packets for
913 channels, are encrypted with this session key.
914
915 Channels have a channel key that are shared by every client on the channel.
916 However, the channel keys are cell specific thus one cell does not know
917 the channel key of the other cell, even if that key is for same channel.
918 Channel key is also known by the routers and all servers that have clients
919 on the channel.  However, channels MAY have channel private keys that are
920 entirely local setting for the client.  All clients on the channel MUST
921 know the channel private key beforehand to be able to talk on the
922 channel.  In this case, no server or router knows the key for the channel.
923
924 Server shares secret symmetric session key with router which is
925 established by the SILC Key Exchange Protocol.  Every packet passed from
926 server to router, with exception of packets for channels, are encrypted
927 with the shared session key.  Same way, router server shares secret
928 symmetric key with its primary router.  However, every packet passed
929 from router to other router, including packets for channels, are
930 encrypted with the shared session key.  Every router connection MUST
931 have their own session keys.
932
933
934 .ti 0
935 3.8.1 Determination of the Source and the Destination
936
937 The source and the destination of the packet needs to be determined
938 to be able to route the packets to correct receiver.  This information
939 is available in the SILC Packet Header which is included in all packets
940 sent in SILC network.  The SILC Packet Header is described in [SILC2].
941
942 The header MUST be encrypted with the session key of whom is the next
943 receiver of the packet along the route.  The receiver of the packet, for
944 example a router along the route, is able to determine the sender and the
945 destination of the packet by decrypting the SILC Packet Header and
946 checking the IDs attached to the header.  The IDs in the header will
947 tell to where the packet needs to be sent and where it is coming from.
948
949 The header in the packet MUST NOT change during the routing of the
950 packet.  The original sender, for example client, assembles the packet
951 and the packet header and server or router between the sender and the
952 receiver MUST NOT change the packet header.  Note however, that some
953 packets such as commands may be resent by a server to serve the client's
954 original command.  In this case the command packet sent by the server
955 includes the server's IDs as it is a different packet.  When server
956 or router receives a packet it MUST verify that the Source ID is
957 valid and correct ID for that sender.
958
959 Note that the packet and the packet header may be encrypted with
960 different keys.  For example, packets to channels are encrypted with
961 the channel key, however, the header is encrypted with the session key
962 as described above.  However, the header and the packet may be encrypted
963 with same key.  This is the case, for example, with command packets.
964
965
966 .ti 0
967 3.8.2 Client To Client
968
969 The process of message delivery and encryption from client to another
970 client is as follows.
971
972 Example:  Private message from client to another client on different
973           servers.  Clients do not share private message delivery
974           keys; normal session keys are used.
975
976 o Client 1 sends encrypted packet to its server.  The packet is
977   encrypted with the session key shared between client and its
978   server.
979
980 o Server determines the destination of the packet and decrypts
981   the packet.  Server encrypts the packet with session key shared
982   between the server and its router, and sends the packet to the
983   router.
984
985 o Router determines the destination of the packet and decrypts
986   the packet.  Router encrypts the packet with session key
987   shared between the router and the destination server, and sends
988   the packet to the server.
989
990 o Server determines the client to which the packet is destined
991   to and decrypts the packet.  Server encrypts the packet with
992   session key shared between the server and the destination client,
993   and sends the packet to the client.
994
995 o Client 2 decrypts the packet.
996
997
998 Example:  Private message from client to another client on different
999           servers.  Clients have established a secret shared private
1000           message delivery key with each other and that is used in
1001           the message encryption.
1002
1003 o Client 1 sends encrypted packet to its server.  The packet header
1004   is encrypted with the session key shared between the client and
1005   server, and the private message is encrypted with the private
1006   message delivery key shared between clients.
1007
1008 o Server determines the destination of the packet and sends the
1009   packet to the router.  Header is encrypted with the session key.
1010
1011 o Router determines the destination of the packet and sends the
1012   packet to the server.  Header is encrypted with the session key.
1013
1014 o Server determines the client to which the packet is destined
1015   to and sends the packet to the client.  Header is encrypted with
1016   the session key.
1017
1018 o Client 2 decrypts the packet with the secret shared key.
1019
1020 If clients share secret key with each other the private message
1021 delivery is much simpler since servers and routers between the
1022 clients do not need to decrypt and re-encrypt the entire packet.
1023 The packet header however is always encrypted with session key and
1024 is decrypted and re-encrypted with the session key of next recipient.
1025
1026 The process for clients on same server is much simpler as there is
1027 no need to send the packet to the router.  The process for clients
1028 on different cells is same as above except that the packet is routed
1029 outside the cell.  The router of the destination cell routes the
1030 packet to the destination same way as described above.
1031
1032
1033 .ti 0
1034 3.8.3 Client To Channel
1035
1036 Process of message delivery from client on channel to all the clients
1037 on the channel.
1038
1039 Example:  Channel of four users; two on same server, other two on
1040           different cells.  Client sends message to the channel.
1041           Packet header is encrypted with the session key, message
1042           data is encrypted with channel key.
1043
1044 o Client 1 encrypts the packet with channel key and sends the
1045   packet to its server.
1046
1047 o Server determines local clients on the channel and sends the
1048   packet to the Client on the same server.  Server then sends
1049   the packet to its router for further routing.
1050
1051 o Router determines local clients on the channel, if found
1052   sends packet to the local clients.  Router determines global
1053   clients on the channel and sends the packet to its primary
1054   router or fastest route.
1055
1056 o (Other router(s) do the same thing and sends the packet to
1057    the server(s).)
1058
1059 o Server determines local clients on the channel and sends the
1060   packet to the client.
1061
1062 o All clients receiving the packet decrypts it.
1063
1064
1065 .ti 0
1066 3.8.4 Server To Server
1067
1068 Server to server packet delivery and encryption is described in above
1069 examples. Router to router packet delivery is analogous to server to
1070 server.  However, some packets, such as channel packets, are processed
1071 differently.  These cases are described later in this document and
1072 more in detail in [SILC2].
1073
1074
1075 .ti 0
1076 3.9 Key Exchange And Authentication
1077
1078 Key exchange is done always when for example client connects to server
1079 but also when server and router, and router and another router connect
1080 to each other.  The purpose of key exchange protocol is to provide secure
1081 key material to be used in the communication.  The key material is used
1082 to derive various security parameters used to secure SILC packets.  The
1083 SILC Key Exchange protocol is described in detail in [SILC3].
1084
1085 Authentication is done after key exchange protocol has been successfully
1086 completed.  The purpose of authentication is to authenticate for example
1087 client connecting to the server.  However, clients MAY be accepted
1088 to connect to server without explicit authentication.  Servers are
1089 REQUIRED to use authentication protocol when connecting.  The
1090 authentication may be based on passphrase (pre-shared secret) or public
1091 key based on digital signatures.  All passphrases sent in SILC protocol
1092 MUST be UTF-8 [RFC3629] encoded. The connection authentication protocol
1093 is described in detail in [SILC3].
1094
1095
1096 .ti 0
1097 3.9.1 Authentication Payload
1098
1099 Authentication Payload is used separately from the SKE and the Connection
1100 Authentication protocols.  It can be used during the session to
1101 authenticate with a remote.  For example, a client can authenticate
1102 itself to a server to become server operator.  In this case,
1103 Authentication Payload is used.
1104
1105 The format of the Authentication Payload is as follows:
1106
1107 .in 5
1108 .nf
1109                      1                   2                   3
1110  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
1111 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1112 |        Payload Length         |     Authentication Method     |
1113 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1114 |      Public Data Length       |                               |
1115 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                               +
1116 |                                                               |
1117 ~                           Public Data                         ~
1118 |                                                               |
1119 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1120 |   Authentication Data Length  |                               |
1121 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                               +
1122 |                                                               |
1123 ~                       Authentication Data                     ~
1124 |                                                               |
1125 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1126 .in 3
1127
1128 .ce
1129 Figure 5:  Authentication Payload
1130
1131
1132 .in 6
1133 o Payload Length (2 bytes) - Length of the entire payload.
1134
1135 o Authentication Method (2 bytes) - The method of the
1136   authentication.  The authentication methods are defined
1137   in [SILC2] in the Connection Auth Request Payload.  The NONE
1138   authentication method SHOULD NOT be used.
1139
1140 o Public Data Length (2 bytes) - Indicates the length of
1141   the Public Data field.
1142
1143 o Public Data (variable length) - This is defined only if
1144   the authentication method is public key.  If it is any other
1145   this field MAY include random data for padding purposes.
1146   However, in this case the field MUST be ignored by the
1147   receiver.
1148
1149   When the authentication method is public key this includes
1150   128 to 4096 bytes of non-zero random data that is used in
1151   the signature process, described subsequently.
1152
1153 o Authentication Data Length (2 bytes) - Indicates the
1154   length of the Authentication Data field.  If zero (0)
1155   value is found in this field the payload MUST be
1156   discarded.
1157
1158 o Authentication Data (variable length) - Authentication
1159   method dependent authentication data.
1160 .in 3
1161
1162
1163 If the authentication method is passphrase-based, the Authentication
1164 Data field includes the plaintext UTF-8 encoded passphrase.  It is safe
1165 to send plaintext passphrase since the entire payload is encrypted.  In
1166 this case the Public Data Length is set to zero (0), but MAY also include
1167 random data for padding purposes.  It is also RECOMMENDED that maximum
1168 amount of padding is applied to SILC packet when using passphrase-based
1169 authentication.  This way it is not possible to approximate the length
1170 of the passphrase from the encrypted packet.
1171
1172 If the authentication method is public key based (or certificate)
1173 the Authentication Data is computed as follows:
1174
1175   HASH = hash(random bytes | ID | public key (or certificate));
1176   Authentication Data = sign(HASH);
1177
1178 The hash() and the sign() are the hash function and the public key
1179 cryptography function selected in the SKE protocol, unless otherwise
1180 stated in the context where this payload is used.  The public key
1181 is SILC style public key unless certificates are used.  The ID is the
1182 entity's ID (Client or Server ID) which is authenticating itself.  The
1183 ID encoding is described in [SILC2].  The random bytes are non-zero
1184 random bytes of length between 128 and 4096 bytes, and will be included
1185 into the Public Data field as is.
1186
1187 The receiver will compute the signature using the random data received
1188 in the payload, the ID associated to the connection and the public key
1189 (or certificate) received in the SKE protocol.  After computing the
1190 receiver MUST verify the signature.  Also in case of public key
1191 authentication this payload is encrypted.
1192
1193
1194 .ti 0
1195 3.10 Algorithms
1196
1197 This section defines all the allowed algorithms that can be used in
1198 the SILC protocol.  This includes mandatory cipher, mandatory public
1199 key algorithm and MAC algorithms.
1200
1201
1202 .ti 0
1203 3.10.1 Ciphers
1204
1205 Cipher is the encryption algorithm that is used to protect the data
1206 in the SILC packets.  See [SILC2] for the actual encryption process and
1207 definition of how it must be done.  SILC has a mandatory algorithm that
1208 must be supported in order to be compliant with this protocol.
1209
1210 The following ciphers are defined in SILC protocol:
1211
1212 aes-256-cbc          AES in CBC mode, 256 bit key            (REQUIRED)
1213 aes-256-ctr          AES in CTR mode, 256 bit key            (RECOMMENDED)
1214 aes-256-rcbc         AES in randomized CBC mode, 256 bit key (OPTIONAL)
1215 aes-192-<mode>       AES in <mode> mode, 192 bit key         (OPTIONAL)
1216 aes-128-<mode>       AES in <mode> mode, 128 bit key         (RECOMMENDED)
1217 twofish-256-<mode>   Twofish in <mode> mode, 256 bit key     (OPTIONAL)
1218 twofish-192-<mode>   Twofish in <mode> mode, 192 bit key     (OPTIONAL)
1219 twofish-128-<mode>   Twofish in <mode> mode, 128 bit key     (OPTIONAL)
1220 cast-256-<mode>      CAST-256 in <mode> mode, 256 bit key    (OPTIONAL)
1221 cast-192-<mode>      CAST-256 in <mode> mode, 192 bit key    (OPTIONAL)
1222 cast-128-<mode>      CAST-256 in <mode> mode, 128 bit key    (OPTIONAL)
1223 serpent-<len>-<mode> Serpent in <mode> mode, <len> bit key   (OPTIONAL)
1224 rc6-<len>-<mode>     RC6 in <mode> mode, <len> bit key       (OPTIONAL)
1225 mars-<len>-<mode>    MARS in <mode> mode, <len> bit key      (OPTIONAL)
1226 none                 No encryption                           (OPTIONAL)
1227
1228 The <mode> is either "cbc", "ctr" or "rcbc".  Other encryption modes MAY
1229 be defined to be used in SILC using the same name format.  The <len> is
1230 either 256, 192 or 128 bit key length.  Also, additional ciphers MAY be
1231 defined to be used in SILC by using the same name format as above.
1232
1233 Algorithm "none" does not perform any encryption process at all and
1234 thus is not recommended to be used.  It is recommended that no client
1235 or server implementation would accept none algorithm except in special
1236 debugging mode.
1237
1238
1239 .ti 0
1240 3.10.1.1 CBC Mode
1241
1242 The "cbc" encryption mode is the standard cipher-block chaining mode.
1243 The very first IV is derived from the SILC Key Exchange protocol.
1244 Subsequent IVs for encryption is the previous ciphertext block.  The very
1245 first IV MUST be random and is generated as described in [SILC3].
1246
1247
1248 .ti 0
1249 3.10.1.2 CTR Mode
1250
1251 The "ctr" encryption mode is Counter Mode (CTR).  The CTR mode in SILC is
1252 stateful in encryption and decryption.  Both sender and receiver maintain
1253 the counter for the CTR mode and thus can precompute the key stream for
1254 encryption and decryption.  By default, CTR mode does not require
1255 plaintext padding, however implementations MAY apply padding to the
1256 packets.  If the last key block is larger than the last plaintext block
1257 the resulted value is truncated to the size of the plaintext block and
1258 the most significant bits are used.  When sending authentication data
1259 inside packets the maximum amount of padding SHOULD be applied with
1260 CTR mode as well.
1261
1262 In CTR mode only the encryption operation of the cipher is used.  The
1263 decryption operation is not needed since both encryption and decryption
1264 process is simple XOR with the plaintext block and the key stream block.
1265
1266 The counter block is used to create the key for the CTR mode.  The format
1267 of the 128 bit counter block is as follows:
1268
1269 .in 5
1270 .nf
1271                      1                   2                   3
1272  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
1273 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1274 |                   Truncated HASH from SKE                     |
1275 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1276 |                Sending/Receiving IV from SKE                  |
1277 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1278 |                        Packet Counter                         |
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 (4 bytes) - If the CTR mode is fully
1294   stateful this field MUST include the first 4 bytes from the Sending
1295   IV or Receiving IV generated in SKE protocol.  When this mode is
1296   used to encrypt sending traffic the Sending IV is used, when used
1297   to decrypt receiving traffic the Receiving IV is used.  This assures
1298   that two parties of the protocol use different IV for sending
1299   traffic.  Each rekey MUST produce a new value.
1300
1301   If the IV Included flag is negotiated in SKE or CTR mode is used
1302   where the IV is included in the data payload, this field is the
1303   Nonce field from the IV received in the packet, defined below.
1304
1305 o Packet Counter (4 bytes) - This is MSB first ordered monotonically
1306   increasing packet counter.  It is set value 1 for first packet and
1307   increases for subsequent packets.  After rekey the counter MUST
1308   restart from 1.
1309
1310   If the IV Included flag is negotiated in SKE or CTR mode is used
1311   where the IV is included in the data payload, this field is the
1312   Packet Counter field from the IV received in the packet, defined
1313   below.
1314
1315 o Block Counter (4 bytes) - This is an MSB first ordered block
1316   counter starting from 1 for first block and increasing for
1317   subsequent blocks.  The counter is always set to value 1 for
1318   a new packet.
1319 .in 3
1320
1321 CTR mode MUST NOT be used with "none" MAC.  Implementations also MUST
1322 assure that the same counter block is not used to encrypt more than
1323 one block.  None of the counters must be allowed to wrap without rekey.
1324 Also, the key material used with CTR mode MUST be fresh key material.
1325 Static keys (pre-shared keys) MUST NOT be used with CTR mode.  For this
1326 reason using CTR mode to encrypt for example channel messages or private
1327 messages with a pre-shared key is inappropriate.  For private messages,
1328 the Key Agreement could be performed to produce fresh key material.
1329
1330 If the IV Included flag was negotiated in SKE, or CTR mode is used to
1331 protect channel messages where the counter block will be included in the
1332 Message Payload, the Initialization Vector (IV) to be used is a 64-bit
1333 block containing randomness and packet counter.  Also note, that in this
1334 case the decryption process is not stateful and receiver cannot
1335 precompute the key stream.  Hence, the Initialization Vector (IV) when
1336 CTR mode is used is as follows.
1337
1338 .in 5
1339 .nf
1340                      1                   2                   3
1341  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
1342 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1343 |                            Nonce                              |
1344 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1345 |                        Packet Counter                         |
1346 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1347 .in 3
1348
1349 .ce
1350 Figure 7:  CTR Mode Initialization Vector
1351
1352 o Nonce (4 bytes) - This field should be random or otherwise not
1353   easily determinable and SHOULD change for each packet.
1354
1355 o Packet Counter (4 bytes) - This is MSB first ordered monotonically
1356   increasing packet counter.  It is set value 1 for first packet and
1357   increases for subsequent packets.  After rekey the counter MUST
1358   restart from 1.
1359
1360 When decrypting the packet the Counter Block is assembled by concatenating
1361 the truncated hash, with the received nonce and packet counter, and with
1362 the block counter.  The Counter Block is then used to compute the key
1363 stream to perform the decryption.
1364
1365
1366 .ti 0
1367 3.10.1.3 Randomized CBC Mode
1368
1369 The "rcbc" encryption mode is CBC mode with randomized IV.  This means
1370 that each IV for each packet MUST be chosen randomly.  When encrypting
1371 more than one block the normal IV chaining is used, but for the first
1372 block new random IV is selected in each packet.  In this mode the IV
1373 is appended to the ciphertext.  If this mode is used to secure the SILC
1374 session, the IV Included flag must be negotiated in SILC Key Exchange
1375 protocol.  It may also be used to secure Message Payloads which can
1376 deliver the IV to the recipient.
1377
1378
1379 .ti 0
1380 3.10.2 Public Key Algorithms
1381
1382 Public keys are used in SILC to authenticate entities in SILC network
1383 and to perform other tasks related to public key cryptography.  The
1384 public keys are also used in the SILC Key Exchange protocol [SILC3].
1385
1386 The following public key algorithms are defined in SILC protocol:
1387
1388 .in 6
1389 rsa        RSA  (REQUIRED)
1390 dss        DSS  (OPTIONAL)
1391 .in 3
1392
1393 DSS is described in [Menezes].  The RSA MUST be implemented according
1394 PKCS #1 [PKCS1].  The mandatory PKCS #1 implementation in SILC MUST be
1395 compliant to either PKCS #1 version 1.5 or newer with the following
1396 notes: The signature encoding is always in same format as the encryption
1397 encoding regardless of the PKCS #1 version.  The signature with appendix
1398 (with hash algorithm OID in the data) MUST NOT be used in the SILC.  The
1399 rationale for this is that there is no binding between the PKCS #1 OIDs
1400 and the hash algorithms used in the SILC protocol.  Hence, the encoding
1401 is always in PKCS #1 version 1.5 format.
1402
1403 Additional public key algorithms MAY be defined to be used in SILC.
1404
1405 When signatures are computed in SILC the computing of the signature is
1406 represented as sign().  The signature computing procedure is dependent
1407 of the public key algorithm, and the public key or certificate encoding.
1408 When using SILC public key the signature is computed as described in
1409 previous paragraph for RSA and DSS keys.  If the hash function is not
1410 specified separately for signing process SHA-1 MUST be used.  When using
1411 SSH2 public keys the signature is computed as described in [SSH-TRANS].
1412 When using X.509 version 3 certificates the signature is computed as
1413 described in [PKCS7].  When using OpenPGP certificates the signature is
1414 computed as described in [PGP].
1415
1416
1417 .ti 0
1418 3.10.2.1 Multi-Precision Integers
1419
1420 Multi-Precision (MP) integers in SILC are encoded and decoded as defined
1421 in PKCS #1 [PKCS1].  MP integers are unsigned, encoded with desired octet
1422 length.  This means that if the octet length is more than the actual
1423 length of the integer one or more leading zero octets will appear at the
1424 start of the encoding.  The actual length of the integer is the bit size
1425 of the integer not counting any leading zero bits.
1426
1427
1428 .ti 0
1429 3.10.3 Hash Functions
1430
1431 Hash functions are used as part of MAC algorithms defined in the next
1432 section.  They are also used in the SILC Key Exchange protocol defined
1433 in the [SILC3].
1434
1435 The following Hash algorithm are defined in SILC protocol:
1436
1437 .in 6
1438 sha1             SHA-1, length = 20      (REQUIRED)
1439 md5              MD5, length = 16        (RECOMMENDED)
1440 .in 3
1441
1442
1443 .ti 0
1444 3.10.4 MAC Algorithms
1445
1446 Data integrity is protected by computing a message authentication code
1447 (MAC) of the packet data.  See [SILC2] for details how to compute the
1448 MAC for a packet.
1449
1450 The following MAC algorithms are defined in SILC protocol:
1451
1452 .in 6
1453 hmac-sha1-96     HMAC-SHA1, length = 12 bytes  (REQUIRED)
1454 hmac-md5-96      HMAC-MD5, length = 12 bytes   (OPTIONAL)
1455 hmac-sha1        HMAC-SHA1, length = 20 bytes  (OPTIONAL)
1456 hmac-md5         HMAC-MD5, length = 16 bytes   (OPTIONAL)
1457 none             No MAC                        (OPTIONAL)
1458 .in 3
1459
1460 The "none" MAC is not recommended to be used as the packet is not
1461 authenticated when MAC is not computed.  It is recommended that no
1462 client or server would accept none MAC except in special debugging
1463 mode.
1464
1465 The HMAC algorithm is described in [HMAC].  The hash algorithms used
1466 in HMACs, the SHA-1 is described in [RFC3174] and MD5 is described
1467 in [RFC1321].
1468
1469 Additional MAC algorithms MAY be defined to be used in SILC.
1470
1471
1472 .ti 0
1473 3.10.5 Compression Algorithms
1474
1475 SILC protocol supports compression that may be applied to unencrypted
1476 data.  It is recommended to use compression on slow links as it may
1477 significantly speed up the data transmission.  By default, SILC does not
1478 use compression which is the mode that must be supported by all SILC
1479 implementations.
1480
1481 The following compression algorithms are defined:
1482
1483 .in 6
1484 none        No compression               (REQUIRED)
1485 zlib        GNU ZLIB (LZ77) compression  (OPTIONAL)
1486 .in 3
1487
1488 Additional compression algorithms MAY be defined to be used in SILC.
1489
1490
1491 .ti 0
1492 3.11 SILC Public Key
1493
1494 This section defines the type and format of the SILC public key.  All
1495 implementations MUST support this public key type.  See [SILC3] for
1496 other optional public key and certificate types allowed in the SILC
1497 protocol.  Public keys in SILC may be used to authenticate entities
1498 and to perform other tasks related to public key cryptography.
1499
1500 The format of the SILC Public Key is as follows:
1501
1502
1503
1504
1505
1506
1507
1508
1509 .in 5
1510 .nf
1511                      1                   2                   3
1512  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
1513 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1514 |                        Public Key Length                      |
1515 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1516 |     Algorithm Name Length     |                               |
1517 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                               +
1518 |                                                               |
1519 ~                         Algorithm Name                        ~
1520 |                                                               |
1521 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1522 |       Identifier Length       |                               |
1523 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                               +
1524 |                                                               |
1525 ~                           Identifier                          ~
1526 |                                                               |
1527 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1528 |                                                               |
1529 ~                           Public Data                         ~
1530 |                                                               |
1531 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
1532 .in 3
1533
1534 .ce
1535 Figure 5:  SILC Public Key
1536
1537
1538 .in 6
1539 o Public Key Length (4 bytes) - Indicates the full length
1540   of the SILC Public Key, not including this field.
1541
1542 o Algorithm Name Length (2 bytes) - Indicates the length
1543   of the Algorithm Length field, not including this field.
1544
1545 o Algorithm name (variable length) - Indicates the name
1546   of the public key algorithm that the key is.  See the
1547   section 3.10.2 Public Key Algorithms for defined names.
1548
1549 o Identifier Length (2 bytes) - Indicates the length of
1550   the Identifier field, not including this field.
1551
1552 o Identifier (variable length) - Indicates the identifier
1553   of the public key.  This data can be used to identify
1554   the owner of the key.  The identifier is of the following
1555   format:
1556
1557      UN   User name
1558      HN   Host name or IP address
1559      RN   Real name
1560      E    EMail address
1561      O    Organization
1562      C    Country
1563
1564
1565   Examples of an identifier:
1566
1567     `UN=priikone, HN=poseidon.pspt.fi, E=priikone@poseidon.pspt.fi'
1568
1569     `UN=sam, HN=dummy.fi, RN=Sammy Sam, O=Company XYZ, C=Finland'
1570
1571   At least user name (UN) and host name (HN) MUST be provided as
1572   identifier.  The fields are separated by commas (`,').  If
1573   comma is in the identifier string it must be escaped as `\\,',
1574   for example, `O=Company XYZ\\, Inc.'.  Other characters that
1575   require escaping are listed in [RFC2253] and are to be escaped
1576   as defined therein.
1577
1578 o Public Data (variable length) - Includes the actual
1579   public data of the public key.
1580
1581   The format of this field for RSA algorithm is
1582   as follows:
1583
1584      4 bytes            Length of e
1585      variable length    e
1586      4 bytes            Length of n
1587      variable length    n
1588
1589
1590   The format of this field for DSS algorithm is
1591   as follows:
1592
1593      4 bytes            Length of p
1594      variable length    p
1595      4 bytes            Length of q
1596      variable length    q
1597      4 bytes            Length of g
1598      variable length    g
1599      4 bytes            Length of y
1600      variable length    y
1601
1602   The variable length fields are multiple precession
1603   integers encoded as strings in both examples.
1604
1605   Other algorithms must define their own type of this
1606   field if they are used.
1607 .in 3
1608
1609 All fields in the public key are in MSB (most significant byte first)
1610 order.  All strings in the public key MUST be UTF-8 encoded.
1611
1612 If an external protocol needs to refer to SILC Public Key by name, the
1613 names "silc-rsa" and "silc-dss" for SILC Public Key based on RSA algorithm
1614 and SILC Public Key based on DSS algorithm, respectively, are to be used.
1615 However, this SILC specification does not use these names directly, and
1616 they are defined here for external protocols (protocols that may like
1617 to use SILC Public Key).
1618
1619
1620 .ti 0
1621 3.12 SILC Version Detection
1622
1623 The version detection of both client and server is performed at the
1624 connection phase while executing the SILC Key Exchange protocol.  The
1625 version identifier is exchanged between initiator and responder.  The
1626 version identifier is of the following format:
1627
1628 .in 6
1629 SILC-<protocol version>-<software version>
1630 .in 3
1631
1632 The version strings are of the following format:
1633
1634 .in 6
1635 protocol version = <major>.<minor>
1636 software version = <major>[.<minor>[.<build or vendor string>]]
1637 .in 3
1638
1639 Protocol version MUST provide both major and minor version.  Currently
1640 implementations MUST set the protocol version and accept at least the
1641 protocol version as SILC-1.2-<software version>.  If new protocol version
1642 causes incompatibilities with older version the <minor> version number
1643 MUST be incremented.  The <major> is incremented if new protocol version
1644 is fully incompatible.
1645
1646 Software version MAY provide major, minor and build (vendor) version.
1647 The software version MAY be freely set and accepted.  The version string
1648 MUST consist of printable US-ASCII characters.
1649
1650 Thus, the version strings could be, for example:
1651
1652 .in 6
1653 SILC-1.1-2.0.2
1654 SILC-1.0-1.2
1655 SILC-1.2-1.0.VendorXYZ
1656 SILC-1.2-2.4.5 Vendor Limited
1657 .in 3
1658
1659
1660 .ti 0
1661 3.13 UTF-8 Strings in SILC
1662
1663 By default all strings that are sent in SILC protocol MUST be UTF-8
1664 [RFC3269] encoded, unless otherwise defined.  This means that any string
1665 sent inside for example, command, command reply, notify or any packet
1666 payload is UTF-8 encoded.  Also nicknames, channel names, server names,
1667 and hostnames are UTF-8 encoded.  This definition does not affect
1668 messages sent in SILC, as the Message Payload provides its own mechanism
1669 to indicate whether a message is UTF-8 text message, data message, which
1670 may use its own character encoding, or pure binary message [SILC2].
1671
1672 Certain limitations are imposed on the UTF-8 encoded strings in SILC.
1673 The UTF-8 encoded strings MUST NOT include any characters that are
1674 marked in the Unicode standard as control codes, noncharacters,
1675 reserved or private range characters, or any other illegal Unicode
1676 characters.  Also the BOM (Byte-Order Mark) MUST NOT be used as byte
1677 order signature in UTF-8 encoded strings.  A string containing these
1678 characters MUST be treated as malformed UTF-8 encoding.
1679
1680 The Unicode standard defines that malformed sequences shall be signalled
1681 by replacing the sequence with a replacement character.  Even though,
1682 in case of SILC these strings may not be malformed UTF-8 encodings
1683 they MUST be treated as malformed strings.  Implementation MAY use
1684 a replacement character, however, the character Unicode standard defines
1685 MUST NOT be used, but another character must be chosen.  It is, however,
1686 RECOMMENDED that an error is returned instead of using replacement
1687 character if it is possible.  For example, when setting a nickname
1688 with SILC_COMMAND_NICK command, implementation is able to send error
1689 indication back to the command sender.  It must be noted that on server
1690 implementation if a character sequence is merely outside of current
1691 character subset, but is otherwise valid character, it MUST NOT be
1692 replaced by a replacement character.
1693
1694 On user interface where UTF-8 strings are displayed the implementation
1695 is RECOMMENDED to escape any character that it is unable to render
1696 properly.  The escaping may be done for example as described in
1697 [RFC2253].  The escaping makes it possible to retrieve the original
1698 UTF-8 encoding.  Alternatively, a replacement character may be used
1699 if it does not cause practical problems to the implementation.
1700
1701
1702 .ti 0
1703 3.13.1 UTF-8 Identifier Strings
1704
1705 Identifier strings are special strings in SILC protocol that require
1706 more careful processing, than the general UTF-8 strings described in the
1707 previous section.  These strings include the nicknames, server names,
1708 hostnames and some other identifier strings.  These strings are prepared
1709 using the stringprep [RFC3454] standard.  The Appendix A defines the
1710 stringprep profile for SILC identifier strings and conforming
1711 implementation MUST use the profile to prepare any identifier string.
1712
1713 The stringprep profile describes how identifier strings are prepared,
1714 what characters they may include, and which characters are prohibited.
1715 Identifier strings with prohibited characters MUST be treated as
1716 malformed strings.
1717
1718 The channel name is also special identifier strings with some slight
1719 differences to other identifier strings.  The Appendix B defines the
1720 stringprep profile for the channel name strings and conforming
1721 implementation MUST use the profile to prepare any channel name string.
1722
1723 Because of the profile the identifier strings in SILC may generally
1724 include only letters, numbers, most punctuation characters, and some
1725 other characters.  For practical reasons most symbol characters and
1726 many other special characters are prohibited.  All identifier strings
1727 are case folded and comparing the identifier strings MUST be done as
1728 caseless matching.
1729
1730 In general, the identifier strings does not have a maximum length.
1731 However, the length of a nickname string MUST NOT exceed 128 bytes, and
1732 the length of a channel name string MUST NOT exceed 256 bytes.  Since
1733 these strings are UTF-8 encoded the length of one character may be
1734 longer than one byte.  This means that the character length of these
1735 strings may be shorter than the maximum length of the string in bytes.
1736 The minimum length of an identifier string MUST be at least one character,
1737 which may be one byte or more in length.  Implementation MAY limit the
1738 maximum length of an identifier string, with exception of the nickname
1739 and channel name strings which has the explicit length definition.
1740
1741
1742 .ti 0
1743 3.14 Backup Routers
1744
1745 Backup routers may exist in the cell in addition to the primary router.
1746 However, they must not be active routers or act as routers in the cell.
1747 Only one router may be acting as primary router in the cell.  In the case
1748 of failure of the primary router one of the backup routers becomes active.
1749 The purpose of backup routers are in case of failure of the primary router
1750 to maintain working connections inside the cell and outside the cell and
1751 to avoid netsplits.
1752
1753 Backup routers are normal servers in the cell that are prepared to take
1754 over the tasks of the primary router if needed.  They need to have at
1755 least one direct and active connection to the primary router of the cell.
1756 This communication channel is used to send the router information to
1757 the backup router.  When the backup router connects to the primary router
1758 of the cell it MUST present itself as router server in the Connection
1759 Authentication protocol, even though it is normal server as long as the
1760 primary router is available.  Reason for this is that the configuration
1761 needed in the responder end requires usually router connection level
1762 configuration.  The responder, however must understand and treat the
1763 connection as normal server (except when feeding router level data to
1764 the backup router).
1765
1766 Backup router must know everything that the primary router knows to be
1767 able to take over the tasks of the primary router.  It is the primary
1768 router's responsibility to feed the data to the backup router.  If the
1769 backup router does not know all the data in the case of failure some
1770 connections may be lost.  The primary router of the cell must consider
1771 the backup router being an actual router server when it feeds the data
1772 to it.
1773
1774 In addition to having direct connection to the primary router of the
1775 cell, the backup router must also have connection to the same router
1776 to which the primary router of the cell is connected.  However, it must
1777 not be the active router connection meaning that the backup router must
1778 not use that channel as its primary route and it must not notify the
1779 router about having connected servers, channels and clients behind it.
1780 It merely connects to the router.  This sort of connection is later
1781 referred to as being a passive connection.  Some keepalive actions may
1782 be needed by the router to keep the connection alive.
1783
1784 It is required that other normal servers have passive connections to
1785 the backup router(s) in the cell.  Some keepalive actions may be needed
1786 by the server to keep the connection alive.  After they notice the
1787 failure of the primary router they must start using the connection to
1788 the first backup router as their primary route.
1789
1790 Also, if any other router in the network is using the cell's primary
1791 router as its own primary router, it must also have passive connection
1792 to the cell's backup router.  It too is prepared to switch to use the
1793 backup router as its new primary router as soon as the original primary
1794 router becomes unresponsive.
1795
1796 All of the parties of this protocol know which one is the backup router
1797 of the cell from their local configuration.  Each of the entities must
1798 be configured accordingly and care must be taken when configuring the
1799 backup routers, servers and other routers in the network.
1800
1801 It must be noted that some of the channel messages and private messages
1802 may be lost during the switch to the backup router.  The announcements
1803 assure that the state of the network is not lost during the switch.
1804
1805 It is RECOMMENDED that there would be at least one backup router in
1806 the cell.  It is NOT RECOMMENDED to have all servers in the cell acting
1807 as backup routers as it requires establishing several connections to
1808 several servers in the cell.  Large cells can easily have several
1809 backup routers in the cell.
1810
1811 The order of the backup routers are decided at the local configuration
1812 phase.  All the parties of this protocol must be configured accordingly to
1813 understand the order of the backup routers.  It is not required that the
1814 backup server is actually an active server in the cell.  The backup router
1815 may be a redundant server in the cell that does not accept normal client
1816 connections at all.  It may be reserved purely for the backup purposes.
1817
1818 If also the first backup router is down as well and there is another
1819 backup router in the cell then it will start acting as the primary
1820 router as described above.
1821
1822
1823 .ti 0
1824 3.14.1 Switching to Backup Router
1825
1826 When the primary router of the cell becomes unresponsive, for example
1827 by sending EOF to the connection, all the parties of this protocol MUST
1828 replace the old connection to the primary router with first configured
1829 backup router.  The backup router usually needs to do local modifications
1830 to its database in order to update all the information needed to maintain
1831 working routes.  The backup router must understand that clients that
1832 were originated from the primary router are now originated from some of
1833 the existing server connections and must update them accordingly.  It
1834 must also remove those clients that were owned by the primary router
1835 since those connections were lost when the primary router became
1836 unresponsive.
1837
1838 All the other parties of the protocol must also update their local
1839 database to understand that the route to the primary router will now go
1840 to the backup router.
1841
1842 Servers connected to the backup router MUST send SILC_PACKET_RESUME_ROUTER
1843 packet with type value 21, to indicate that the server will start using
1844 the backup router as primary router.  The backup router MUST NOT allow
1845 this action if it detects that primary is still up and running.  If
1846 backup router knows that primary is up and running it MUST send
1847 SILC_PACKET_FAILURE with type value 21 (4 bytes, MSB first order) back
1848 to the server.  The server then MUST NOT use the backup as primary
1849 router, but must try to establish connection back to the primary router.
1850 If the action is allowed type value 21 is sent back to the server from
1851 the backup router.  It is RECOMMENDED that implementations use the
1852 SILC_COMMAND_PING command to detect whether primary router is responsive.
1853
1854 The servers connected to the backup router must then announce their
1855 clients, channels, channel users, channel user modes, channel modes,
1856 topics and other information to the backup router.  This is to assure
1857 that none of the important notify packets were lost during the switch
1858 to the backup router.  The backup router must check which of these
1859 announced entities it already has and distribute the new ones to the
1860 primary router.
1861
1862 The backup router too must announce its servers, clients, channels
1863 and other information to the new primary router.  The primary router
1864 of the backup router too must announce its information to the backup
1865 router.  Both must process only the ones they do not know about.  If
1866 any of the announced modes do not match then they are enforced in
1867 normal manner as defined in section 4.2.1 Announcing Clients, Channels
1868 and Servers.
1869
1870
1871 .ti 0
1872 3.14.2 Resuming Primary Router
1873
1874 Usually the primary router is unresponsive only a short period of time
1875 and it is intended that the original router of the cell will resume
1876 its position as primary router when it comes back online.  The backup
1877 router that is now acting as primary router of the cell must constantly
1878 try to connect to the original primary router of the cell.  It is
1879 RECOMMENDED that it would try to reconnect in 30 second intervals to
1880 the primary router.
1881
1882 When the connection is established to the primary router the backup
1883 resuming protocol is executed.  The protocol is advanced as follows:
1884
1885   1. Backup router sends SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with type
1886      value 1 to the primary router that came back online.  The packet
1887      will indicate the primary router has been replaced by the backup
1888      router.  After sending the packet the backup router will announce
1889      all of its channels, channel users, modes etc. to the primary
1890      router.
1891
1892      If the primary knows that it has not been replaced (for example
1893      the backup itself disconnected from the primary router and thinks
1894      that it is now primary in the cell) the primary router send
1895      SILC_PACKET_FAILURE with the type value 1 (4 bytes, MSB first
1896      order) back to the backup router.  If backup receives this it
1897      MUST NOT continue with the backup resuming protocol.
1898
1899   2. Backup router sends SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with type
1900      value 1 to its current primary router to indicate that it will
1901      resign as being primary router.  Then, backup router sends the
1902      SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with type value 1 to all
1903      connected servers to also indicate that it will resign as being
1904      primary router.
1905
1906   3. Backup router also send SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with
1907      type value 1 to the router that is using the backup router
1908      currently as its primary router.
1909
1910   4. Any server and router that receives the SILC_PACKET_RESUME_ROUTER
1911      with type value 1 must reconnect immediately to the primary
1912      router of the cell that came back online.  After they have created
1913      the connection they MUST NOT use that connection as active primary
1914      route but still route all packets to the backup router.  After
1915      the connection is created they MUST send SILC_PACKET_RESUME_ROUTER
1916      with type value 2 back to the backup router.  The session ID value
1917      found in the first packet MUST be set in this packet.
1918
1919   5. Backup router MUST wait for all packets with type value 2 before
1920      it continues with the protocol.  It knows from the session ID values
1921      set in the packet when it has received all packets.  The session
1922      value should be different in all packets it has sent earlier.
1923      After the packets are received the backup router sends the
1924      SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with type value 3 to the
1925      primary router that came back online.  This packet will indicate
1926      that the backup router is now ready to resign as being primary
1927      router.  The session ID value in this packet MUST be the same as
1928      in the first packet sent to the primary router.  During this time
1929      the backup router must still route all packets it is receiving
1930      from server connections.
1931
1932   6. The primary router receives the packet and send the packet
1933      SILC_PACKET_RESUME_ROUTER with type value 4 to all connected servers
1934      including the backup router.  It also sends the packet with type
1935      value 4 to its primary router, and to the router that is using
1936      it as its primary router.  The Session ID value in these packets
1937      SHOULD be zero (0).
1938
1939   7. Any server and router that receives the SILC_PACKET_RESUME_ROUTER
1940      packet with type value 4 must switch their primary route to the new
1941      primary router and remove the route for the backup router, since
1942      it is no longer the primary router of the cell.  They must also
1943      update their local database to understand that the clients are
1944      not originated from the backup router but from the locally connected
1945      servers.  After that they MUST announce their channels, channel
1946      users, modes etc. to the primary router.  They MUST NOT use the
1947      backup router connection after this and the connection is considered
1948      to be a passive connection.  The implementation SHOULD be able
1949      to disable the connection without closing the actual link.
1950
1951 After this protocol is executed the backup router is now again a normal
1952 server in the cell that has the backup link to the primary router.  The
1953 primary router feeds the router specific data again to the backup router.
1954 All server connections to the backup router are considered passive
1955 connections.
1956
1957 When the primary router of the cell comes back online and connects
1958 to its remote primary router, the remote primary router MUST send the
1959 SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet with type value 20 indicating that the
1960 connection is not allowed since the router has been replaced by an
1961 backup router in the cell.  The session ID value in this packet SHOULD be
1962 zero (0).  When the primary router receives this packet it MUST NOT use
1963 the connection as active connection but must understand that it cannot
1964 act as primary router in the cell, until the backup resuming protocol has
1965 been executed.
1966
1967 The following type values has been defined for SILC_PACKET_RESUME_ROUTER
1968 packet:
1969
1970   1    SILC_SERVER_BACKUP_START
1971   2    SILC_SERVER_BACKUP_START_CONNECTED
1972   3    SILC_SERVER_BACKUP_START_ENDING
1973   4    SILC_SERVER_BACKUP_START_RESUMED
1974   20   SILC_SERVER_BACKUP_START_REPLACED
1975   21   SILC_SERVER_BACKUP_START_USE
1976
1977 If any other value is found in the type field the packet MUST be
1978 discarded.  The SILC_PACKET_RESUME_ROUTER packet and its payload
1979 is defined in [SILC2].
1980
1981
1982 .ti 0
1983 4 SILC Procedures
1984
1985 This section describes various SILC procedures such as how the
1986 connections are created and registered, how channels are created and
1987 so on.  The references [SILC2], [SILC3] and [SILC4] permeate this
1988 section's definitions.
1989
1990
1991 .ti 0
1992 4.1 Creating Client Connection
1993
1994 This section describes the procedure when a client connects to SILC
1995 server.  When client connects to server the server MUST perform IP
1996 address lookup and reverse IP address lookup to assure that the origin
1997 host really is who it claims to be.  Client, a host, connecting to server
1998 SHOULD have both valid IP address and fully qualified domain name (FQDN).
1999
2000 After that the client and server performs SILC Key Exchange protocol
2001 which will provide the key material used later in the communication.
2002 The key exchange protocol MUST be completed successfully before the
2003 connection registration may continue.  The SILC Key Exchange protocol
2004 is described in [SILC3].
2005
2006 Typical server implementation would keep a list of connections that it
2007 allows to connect to the server.  The implementation would check, for
2008 example, the connecting client's IP address from the connection list
2009 before the SILC Key Exchange protocol has been started.  The reason for
2010 this is that if the host is not allowed to connect to the server there
2011 is no reason to perform the key exchange protocol.
2012
2013 After successful key exchange protocol the client and server perform
2014 connection authentication protocol.  The purpose of the protocol is to
2015 authenticate the client connecting to the server.  Flexible
2016 implementation could also accept the client to connect to the server
2017 without explicit authentication.  However, if authentication is
2018 desired for a specific client it may be based on passphrase or
2019 public key authentication.  If authentication fails the connection
2020 MUST be terminated.  The connection authentication protocol is described
2021 in [SILC3].
2022
2023 After successful key exchange and authentication protocol the client
2024 MUST register itself by sending SILC_PACKET_NEW_CLIENT packet to the
2025 server.  This packet includes various information about the client
2026 that the server uses to register the client.  Server registers the
2027 client and sends SILC_PACKET_NEW_ID to the client which includes the
2028 created Client ID that the client MUST start using after that.  After
2029 that all SILC packets from the client MUST have the Client ID as the
2030 Source ID in the SILC Packet Header, described in [SILC2].
2031
2032 Client MUST also get the server's Server ID that is to be used as
2033 Destination ID in the SILC Packet Header when communicating with
2034 the server (for example when sending commands to the server).  The
2035 ID may be resolved in two ways.  Client can take the ID from an
2036 previously received packet from server that MUST include the ID,
2037 or to send SILC_COMMAND_INFO command and receive the Server ID as
2038 command reply.
2039
2040 Server MAY choose not to use the information received in the
2041 SILC_PACKET_NEW_CLIENT packet.  For example, if public key or
2042 certificate were used in the authentication, server MAY use that
2043 information rather than what it received from client.  This is a suitable
2044 way to get the true information about client if it is available.
2045
2046 The nickname of client is initially set to the username sent in the
2047 SILC_PACKET_NEW_CLIENT packet.  User may set the nickname to something
2048 more desirable by sending SILC_COMMAND_NICK command.  However, this is
2049 not required as part of registration process.
2050
2051 Server MUST also distribute the information about newly registered
2052 client to its router (or if the server is router, to all routers in
2053 the SILC network).  More information about this in [SILC2].
2054
2055 Router server MUST also check whether some client in the local cell
2056 is watching for the nickname this new client has, and send the
2057 SILC_NOTIFY_TYPE_WATCH to the watcher.
2058
2059
2060 .ti 0
2061 4.2 Creating Server Connection
2062
2063 This section describes the procedure when server connects to its
2064 router (or when router connects to other router, the cases are
2065 equivalent).  The procedure is very much alike to when a client
2066 connects to the server thus it is not repeated here.
2067
2068 One difference is that server MUST perform connection authentication
2069 protocol with proper authentication.  A proper authentication is based
2070 on passphrase authentication or public key authentication based on
2071 digital signatures.
2072
2073 After server and router have successfully performed the key exchange
2074 and connection authentication protocol, the server MUST register itself
2075 to the router by sending SILC_PACKET_NEW_SERVER packet.  This packet
2076 includes the server's Server ID that it has created by itself and
2077 other relevant information about the server.  The router receiving the
2078 ID MUST verify that the IP address in the Server ID is same as the
2079 server's real IP address.
2080
2081 After router has received the SILC_PACKET_NEW_SERVER packet it
2082 distributes the information about newly registered server to all routers
2083 in the SILC network.  More information about this is in [SILC2].
2084
2085 As the client needed to resolve the destination ID this MUST be done by
2086 the server that connected to the router, as well.  The way to resolve it
2087 is to get the ID from previously received packet.  The server MAY also
2088 use SILC_COMMAND_INFO command to resolve the ID.  Server MUST also start
2089 using its own Server ID as Source ID in SILC Packet Header and the
2090 router's Server ID as Destination when communicating with the router.
2091
2092
2093 .ti 0
2094 4.2.1 Announcing Clients, Channels and Servers
2095
2096 After server or router has connected to the remote router, and it already
2097 has connected clients and channels it MUST announce them to the router.
2098 If the server is router server, also all the local servers in the cell
2099 MUST be announced.
2100
2101 All clients are announced by compiling a list of ID Payloads into the
2102 SILC_PACKET_NEW_ID packet.  All channels are announced by compiling a
2103 list of Channel Payloads into the SILC_PACKET_NEW_CHANNEL packet.
2104 Channels' mode, founder public key, channel public keys, and other
2105 channel mode specific data is announced by sending the
2106 SILC_NOTIFY_TYPE_CMODE_CHANGE notify list.
2107
2108 The channel public keys that are announced are compiled in Argument
2109 List Payload where the argument type is 0x03, and each argument is
2110 Public Key Payload containing one public key or certificate.
2111
2112 Also, the channel users on the channels must be announced by compiling
2113 a list of Notify Payloads with the SILC_NOTIFY_TYPE_JOIN notify type
2114 into the SILC_PACKET_NOTIFY packet.  The users' modes on the channel
2115 must also be announced by compiling list of Notify Payloads with the
2116 SILC_NOTIFY_TYPE_CUMODE_CHANGE notify type into the SILC_PACKET_NOTIFY
2117 packet.
2118
2119 The router MUST also announce the local servers by compiling list of
2120 ID Payloads into the SILC_PACKET_NEW_ID packet.
2121
2122 Also, clients' modes (user modes in SILC) MUST be announced.  This is
2123 done by compiling a list of Notify Payloads with SILC_NOTIFY_UMODE_CHANGE
2124 notify type into the SILC_PACKET_NOTIFY packet.  Also, channels' topics
2125 MUST be announced by compiling a list of Notify Payloads with the
2126 SILC_NOTIFY_TOPIC_SET notify type into the SILC_PACKET_NOTIFY packet.
2127 Also, channel's invite and ban lists MUST be announced by compiling list
2128 of Notify Payloads with the SILC_NOTIFY_TYPE_INVITE and
2129 SILC_NOTIFY_TYPE_BAN notify types, respectively, into the
2130 SILC_PACKET_NOTIFY packet.
2131
2132 The router which receives these lists MUST process them and broadcast
2133 the packets to its primary router.  When processing the announced channels
2134 and channel users the router MUST check whether a channel exists already
2135 with the same name.  If channel exists with the same name it MUST check
2136 whether the Channel ID is different.  If the Channel ID is different the
2137 router MUST send the notify type SILC_NOTIFY_TYPE_CHANNEL_CHANGE to the
2138 server to force the channel ID change to the ID the router has.  If the
2139 mode of the channel is different the router MUST send the notify type
2140 SILC_NOTIFY_TYPE_CMODE_CHANGE to the server to force the mode change
2141 to the mode that the router has.
2142
2143 The router MUST also generate new channel key and distribute it to the
2144 channel.  The key MUST NOT be generated if the SILC_CMODE_PRIVKEY mode
2145 is set.
2146
2147 If the channel has a channel founder already on the router, the router
2148 MUST send the notify type SILC_NOTIFY_TYPE_CUMODE_CHANGE to the server
2149 to force the mode change for the channel founder on the server.  The
2150 channel founder privileges MUST be removed on the server.
2151
2152 If the channel public keys are already set on the on router, the router
2153 MUST ignore the received channel public key list and send the notify
2154 type SILC_NOTIFY_TYPE_CUMODE_CHANGE to the server which includes the
2155 channel public key list that is on router.  The server MUST change the
2156 list to the one it receives from router.
2157
2158 The router processing the channels MUST also compile a list of
2159 Notify Payloads with the SILC_NOTIFY_TYPE_JOIN notify type into the
2160 SILC_PACKET_NOTIFY and send the packet to the server.  This way the
2161 server (or router) will receive the clients on the channel that
2162 the router has.
2163
2164
2165 .ti 0
2166 4.3 Joining to a Channel
2167
2168 This section describes the procedure when client joins to a channel.
2169 Client joins to channel by sending command SILC_COMMAND_JOIN to the
2170 server.  If the receiver receiving join command is normal server the
2171 server MUST check its local list whether this channel already exists
2172 locally.  This would indicate that some client connected to the server
2173 has already joined to the channel.  If this is the case, the client is
2174 joined to the channel, new channel key is created and information about
2175 newly joined channel is sent to the router.  The router is informed
2176 by sending SILC_NOTIFY_TYPE_JOIN notify type.  The notify type MUST
2177 also be sent to the local clients on the channel.  The new channel key
2178 is also sent to the router and to local clients on the channel.
2179
2180 If the channel does not exist in the local list the client's command
2181 MUST be sent to the router which will then perform the actual joining
2182 procedure.  When server receives the reply to the command from the
2183 router it MUST be sent to the client which sent the command originally.
2184 Server will also receive the channel key from the server that it MUST
2185 send to the client which originally requested the join command.  The
2186 server MUST also save the channel key.
2187
2188 If the receiver of the join command is router it MUST first check its
2189 local list whether anyone in the cell has already joined to the channel.
2190 If this is the case, the client is joined to the channel and reply is
2191 sent to the client.  If the command was sent by server the command reply
2192 is sent to the server which sent it.  Then the router MUST also create
2193 new channel key and distribute it to all clients on the channel and
2194 all servers that have clients on the channel.  Router MUST also send
2195 the SILC_NOTIFY_TYPE_JOIN notify type to local clients on the channel
2196 and to local servers that have clients on the channel.
2197
2198 If the channel does not exist on the router's local list it MUST
2199 check the global list whether the channel exists at all.  If it does
2200 the client is joined to the channel as described previously.  If
2201 the channel does not exist the channel is created and the client
2202 is joined to the channel.  The channel key is also created and
2203 distributed as previously described.  The client joining to the created
2204 channel is made automatically channel founder and both channel founder
2205 and channel operator privileges are set for the client.
2206
2207 If the router created the channel in the process, information about the
2208 new channel MUST be broadcast to all routers.  This is done by
2209 broadcasting SILC_PACKET_NEW_CHANNEL packet to the router's primary
2210 route.  When the router joins the client to the channel it MUST also
2211 send information about newly joined client to all routers in the SILC
2212 network.  This is done by broadcasting the SILC_NOTIFY_TYPE_JOIN notify
2213 type to the router's primary route.
2214
2215 It is important to note that new channel key is created always when
2216 new client joins to channel, whether the channel has existed previously
2217 or not.  This way the new client on the channel is not able to decrypt
2218 any of the old traffic on the channel.  Client which receives the reply to
2219 the join command MUST start using the received Channel ID in the channel
2220 message communication thereafter.  Client also receives the key for the
2221 channel in the command reply.  Note that the channel key is never
2222 generated or distributed if the SILC_CMODE_PRIVKEY mode is set.
2223
2224
2225 .ti 0
2226 4.4 Channel Key Generation
2227
2228 Channel keys are created by router which creates the channel by taking
2229 enough randomness from cryptographically strong random number generator.
2230 The key is generated always when channel is created, when new client
2231 joins a channel and after the key has expired.  Key could expire for
2232 example in an hour.
2233
2234 The key MUST also be re-generated whenever some client leaves a channel.
2235 In this case the key is created from scratch by taking enough randomness
2236 from the random number generator.  After that the key is distributed to
2237 all clients on the channel.  However, channel keys are cell specific thus
2238 the key is created only on the cell where the client, which left the
2239 channel, exists.  While the server or router is creating the new channel
2240 key, no other client may join to the channel.  Messages that are sent
2241 while creating the new key are still processed with the old key.  After
2242 server has sent the SILC_PACKET_CHANNEL_KEY packet client MUST start
2243 using the new key.  If server creates the new key the server MUST also
2244 send the new key to its router.  See [SILC2] for more information about
2245 how channel messages must be encrypted and decrypted when router is
2246 processing them.
2247
2248 If the key changes very often due to joining traffic on the channel it
2249 is RECOMMENDED that client implementation would cache some of the old
2250 channel keys for short period of time so that it is able to decrypt all
2251 channel messages it receives.  It is possible that on a heavy traffic
2252 channel a message encrypted with channel key that was just changed
2253 is received by client after the new key was set into use.  This is
2254 possible because not all clients may receive the new key at the same
2255 time, and may still be sending messages encrypted with the old key.
2256
2257 When client receives the SILC_PACKET_CHANNEL_KEY packet with the
2258 Channel Key Payload it MUST process the key data to create encryption
2259 and decryption key, and to create the HMAC key that is used to compute
2260 the MACs of the channel messages.  The processing is as follows:
2261
2262   channel_key  = raw key data
2263   HMAC key     = hash(raw key data)
2264
2265 The raw key data is the key data received in the Channel Key Payload.
2266 The hash() function is the hash function used in the HMAC of the channel.
2267 Note that the server also MUST save the channel key.
2268
2269
2270 .ti 0
2271 4.5 Private Message Sending and Reception
2272
2273 Private messages are sent point to point.  Client explicitly destine
2274 a private message to specific client that is delivered to only to that
2275 client.  No other client may receive the private message.  The receiver
2276 of the private message is destined in the SILC Packet Header as in any
2277 other packet as well.  The Source ID in the SILC Packet Header MUST be
2278 the ID of the sender of the message.
2279
2280 If the sender of a private message does not know the receiver's Client
2281 ID, it MUST resolve it from server.  There are two ways to resolve the
2282 client ID from server; it is RECOMMENDED that client implementations
2283 send SILC_COMMAND_IDENTIFY command to receive the Client ID.  Client
2284 MAY also send SILC_COMMAND_WHOIS command to receive the Client ID.
2285 If the sender has received earlier a private message from the receiver
2286 it should have cached the Client ID from the SILC Packet Header.
2287
2288 If server receives a private message packet which includes invalid
2289 destination Client ID the server MUST send SILC_NOTIFY_TYPE_ERROR
2290 notify to the client with error status indicating that such Client ID
2291 does not exist.
2292
2293 See [SILC2] for description of private message encryption and decryption
2294 process.
2295
2296
2297 .ti 0
2298 4.6 Private Message Key Generation
2299
2300 Private message MAY be protected with a key generated by the client.
2301 One way to generate private message key is to use static or pre-shared
2302 keys in the client implementation.  Client that wants to indicate other
2303 client on the network that a private message key should be set, the
2304 client MAY send SILC_PACKET_PRIVATE_MESSAGE_KEY packet to indicate this.
2305 The actual key material has to be transferred outside the SILC network,
2306 or it has to be pre-shared key.  The client receiving this packet knows
2307 that the sender wishes to use private message key in private message
2308 communication.  In case of static or pre-shared keys the IV used in
2309 the encryption SHOULD be chosen randomly.  Sending the
2310 SILC_PACKET_PRIVATE_MESSAGE_KEY is not mandatory, and clients may
2311 naturally agree to use a key without sending the packet.
2312
2313 Another choice to use private message keys is to negotiate fresh key
2314 material by performing the Key Agreement.  The SILC_PACKET_KEY_AGREEMENT
2315 packet MAY be used to negotiate the fresh key material.  In this case
2316 the resulting key material is used to secure the private messages.
2317 Also, the IV used in encryption is used as defined in [SILC3], unless
2318 otherwise stated by the encryption mode used.  By performing Key
2319 Agreement the clients can also negotiate the cipher and HMAC to be used
2320 in the private message encryption and to negotiate additional security
2321 parameters.  The actual Key Agreement [SILC2] is performed by executing
2322 the SILC Key Exchange protocol [SILC3], peer to peer.  Because of NAT
2323 devices in the network, it might be impossible to perform the Key
2324 Agreement.  In this case using static or pre-shared key and sending the
2325 SILC_PACKET_PRIVATE_MESSAGE_KEY to indicate the use of a private message
2326 key is a working alternative.
2327
2328 If the key is pre-shared key or other key material not generated by
2329 Key Agreement, then the key material SHOULD be processed as defined
2330 in [SILC3].  In the processing, however, the HASH, as defined in [SILC3]
2331 MUST be ignored.  After processing the key material it is employed as
2332 defined in [SILC3].  If the SILC_PACKET_PRIVATE_MESSAGE_KEY was sent,
2333 then it defines the cipher and HMAC to be used.  The hash algorithm to be
2334 used in the key material processing is the one that HMAC algorithm is
2335 defined to use.  If the SILC_PACKET_PRIVATE_MESSAGE_KEY was not sent at
2336 all, then the hash algorithm to be used SHOULD be SHA1.  In this case
2337 also, implementations SHOULD use the SILC protocol's mandatory cipher
2338 and HMAC in private message encryption.
2339
2340
2341 .ti 0
2342 4.7 Channel Message Sending and Reception
2343
2344 Channel messages are delivered to a group of users.  The group forms a
2345 channel and all clients on the channel receives messages sent to the
2346 channel.  The Source ID in the SILC Packet Header MUST be the ID
2347 of the sender of the message.
2348
2349 Channel messages are destined to a channel by specifying the Channel ID
2350 as Destination ID in the SILC Packet Header.  The server MUST then
2351 distribute the message to all clients, except to the original sender,
2352 on the channel by sending the channel message destined explicitly to a
2353 client on the channel.  However, the Destination ID MUST still remain
2354 as the Channel ID.
2355
2356 If server receives a channel message packet which includes invalid
2357 destination Channel ID the server MUST send SILC_NOTIFY_TYPE_ERROR
2358 notify to the sender with error status indicating that such Channel ID
2359 does not exist.
2360
2361 See the [SILC2] for description of channel message routing for router
2362 servers, and channel message encryption and decryption process.
2363
2364
2365 .ti 0
2366 4.8 Session Key Regeneration
2367
2368 Session keys MUST be regenerated periodically, say, once in an hour.
2369 The re-key process is started by sending SILC_PACKET_REKEY packet to
2370 other end, to indicate that re-key must be performed.  The initiator
2371 of the connection SHOULD initiate the re-key.
2372
2373 If perfect forward secrecy (PFS) flag was selected in the SILC Key
2374 Exchange protocol [SILC3] the re-key MUST cause new key exchange with
2375 SKE protocol.  In this case the protocol is secured with the old key
2376 and the protocol results to new key material.  See [SILC3] for more
2377 information.  After the SILC_PACKET_REKEY packet is sent the sender
2378 will perform the SKE protocol.
2379
2380 If PFS flag was set the resulted key material is processed as described
2381 in the section Processing the Key Material in [SILC3].  The difference
2382 with re-key in the processing is that the initial data for the hash
2383 function is just the resulted key material and not the HASH as it
2384 is not computed at all with re-key.  Other than that, the key processing
2385 it equivalent to normal SKE negotiation.
2386
2387 If PFS flag was not set, which is the default case, then re-key is done
2388 without executing SKE protocol.  In this case, the new key is created by
2389 providing the current sending encryption key to the SKE protocol's key
2390 processing function.  The process is described in the section Processing
2391 the Key Material in [SILC3].  The difference in the processing is that
2392 the initial data for the hash function is the current sending encryption
2393 key and not the SKE's KEY and HASH values.  Other than that, the key
2394 processing is equivalent to normal SKE negotiation.
2395
2396 After both parties have regenerated the session key, both MUST send
2397 SILC_PACKET_REKEY_DONE packet to each other.  These packets are still
2398 secured with the old key.  After these packets, the subsequent packets
2399 MUST be protected with the new key.  Note that, in case SKE was performed
2400 again the SILC_PACKET_SUCCESS is not sent.  The SILC_PACKET_REKEY_DONE
2401 is sent in its stead.
2402
2403
2404 .ti 0
2405 4.9 Command Sending and Reception
2406
2407 Client usually sends the commands in the SILC network.  In this case
2408 the client simply sends the command packet to server and the server
2409 processes it and replies with command reply packet.  See the [SILC4]
2410 for detailed description of all commands.
2411
2412 However, if the server is not able to process the command, it is sent to
2413 the server's router.  This is case for example with commands such as
2414 SILC_COMMAND_JOIN and SILC_COMMAND_WHOIS commands.  However, there are
2415 other commands as well [SILC4].  For example, if client sends the WHOIS
2416 command requesting specific information about some client the server must
2417 send the WHOIS command to router so that all clients in SILC network are
2418 searched.  The router, on the other hand, sends the WHOIS command further
2419 to receive the exact information about the requested client.  The WHOIS
2420 command travels all the way to the server which owns the client and it
2421 replies with command reply packet.  Finally, the server which sent the
2422 command receives the command reply and it must be able to determine which
2423 client sent the original command.  The server then sends command reply to
2424 the client.  Implementations should have some kind of cache to handle, for
2425 example, WHOIS information.  Servers and routers along the route could all
2426 cache the information for faster referencing in the future.
2427
2428 The commands sent by server may be sent hop by hop until someone is able
2429 to process the command.  However, it is preferred to destine the command
2430 as precisely as it is possible.  In this case, other routers en route
2431 MUST route the command packet by checking the true sender and true
2432 destination of the packet.  However, servers and routers MUST NOT route
2433 command reply packets to clients coming from other servers.  Client
2434 MUST NOT accept command reply packet originated from anyone else but
2435 from its own server.
2436
2437
2438 .ti 0
2439 4.10 Closing Connection
2440
2441 When remote client connection is closed the server MUST send the notify
2442 type SILC_NOTIFY_TYPE_SIGNOFF to its primary router and to all channels
2443 the client was joined.  The server MUST also save the client's information
2444 for a period of time for history purposes.
2445
2446 When remote server or router connection is closed the server or router
2447 MUST also remove all the clients that was behind the server or router
2448 from the SILC Network.  The server or router MUST also send the notify
2449 type SILC_NOTIFY_TYPE_SERVER_SIGNOFF to its primary router and to all
2450 local clients that are joined on the same channels with the remote
2451 server's or router's clients.
2452
2453 Router server MUST also check whether some client in the local cell
2454 is watching for the nickname this client has, and send the
2455 SILC_NOTIFY_TYPE_WATCH to the watcher, unless the client which left
2456 the network has the SILC_UMODE_REJECT_WATCHING user mode set.
2457
2458
2459 .ti 0
2460 4.11 Detaching and Resuming a Session
2461
2462 SILC protocol provides a possibility for a client to detach itself from
2463 the network without actually signing off from the network.  The client
2464 connection to the server is closed but the client remains as valid client
2465 in the network.  The client may then later resume its session back from
2466 any server in the network.
2467
2468 When client wishes to detach from the network it MUST send the
2469 SILC_COMMAND_DETACH command to its server.  The server then MUST set
2470 SILC_UMODE_DETACHED mode to the client and send SILC_NOTIFY_UMODE_CHANGE
2471 notify to its primary router, which then MUST broadcast it further
2472 to other routers in the network.  This user mode indicates that the
2473 client is detached from the network.  Implementations MUST NOT use
2474 the SILC_UMODE_DETACHED flag to determine whether a packet can be sent
2475 to the client.  All packets MUST still be sent to the client even if
2476 client is detached from the network.  Only the server that originally
2477 had the active client connection is able to make the decision after it
2478 notices that the network connection is not active.  In this case the
2479 default case is to discard the packet.
2480
2481 The SILC_UMODE_DETACHED flag cannot be set by client itself directly
2482 with SILC_COMMAND_UMODE command, but only implicitly by sending the
2483 SILC_COMMAND_DETACH command.  The flag also cannot be unset by the
2484 client, server or router with SILC_COMMAND_UMODE command, but only
2485 implicitly by sending and receiving the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT
2486 packet.
2487
2488 When the client wishes to resume its session in the SILC Network it
2489 connects to a server in the network, which MAY also be a different
2490 from the original server, and performs normal procedures regarding
2491 creating a connection as described in section 4.1.  After the SKE
2492 and the Connection Authentication protocols has been successfully
2493 completed the client MUST NOT send SILC_PACKET_NEW_CLIENT packet, but
2494 MUST send SILC_PACKET_RESUME_CLIENT packet.  This packet is used to
2495 perform the resuming procedure.  The packet MUST include the detached
2496 client's Client ID, which the client must know.  It also includes
2497 Authentication Payload which includes signature computed with the
2498 client's private key.  The signature is computed as defined in the
2499 section 3.9.1.  Thus, the authentication method MUST be based in
2500 public key authentication.
2501
2502 When server receive the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT packet it MUST
2503 do the following:  Server checks that the Client ID is valid client
2504 and that it has the SILC_UMODE_DETACHED mode set.  Then it verifies
2505 the Authentication Payload with the detached client's public key.
2506 If it does not have the public key it retrieves it by sending
2507 SILC_COMMAND_GETKEY command to the server that has the public key from
2508 the original client connection.  The server MUST NOT use the public
2509 key received in the SKE protocol for this connection.  If the
2510 signature is valid the server unsets the SILC_UMODE_DETACHED flag,
2511 and sends the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT packet to its primary router.
2512 The routers MUST broadcast the packet and unset the SILC_UMODE_DETACHED
2513 flag when the packet is received.  If the server is router server it
2514 also MUST send the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT packet to the original
2515 server whom owned the detached client.
2516
2517 The servers and routers that receives the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT
2518 packet MUST know whether the packet already has been received for
2519 the client.  It is a protocol error to attempt to resume the client
2520 session from more than one server.  The implementations could set
2521 internal flag that indicates that the client is resumed.  If router
2522 receive SILC_PACKET_RESUME_CLIENT packet for client that is already
2523 resumed the client MUST be killed from the network.  This would
2524 indicate that the client is attempting to resume the session more
2525 than once which is a protocol error.  In this case the router sends
2526 SILC_NOTIFY_TYPE_KILLED to the client.  All routers that detect
2527 the same situation MUST also send the notify for the client.
2528
2529 The servers and routers that receive the SILC_PACKET_RESUME_CLIENT
2530 must also understand that the client may not be found behind the
2531 same server that it originally came from.  They must update their
2532 caches according to this.  The server that now owns the client session
2533 MUST check whether the Client ID of the resumed client is based
2534 on the server's Server ID.  If it is not it creates a new Client
2535 ID and send SILC_NOTIFY_TYPE_NICK_CHANGE to the network.  It MUST
2536 also send the channel keys of all channels that the client has
2537 joined to the client since it does not have them.  Whether the
2538 Client ID was changed or not the server MUST send SILC_PACKET_NEW_ID
2539 packet to the client.  Only after this is the client resumed back
2540 to the network and may start sending packets and messages.
2541
2542 It is also possible that the server did not know about the global
2543 channels before the client resumed.  In this case it joins the client
2544 to the channels, generates new channel keys and distributes the keys
2545 to the channels as described in section 4.4.
2546
2547 It is an implementation issue for how long servers keep detached client
2548 sessions.  It is RECOMMENDED that the detached sessions would be
2549 persistent as long as the server is running.
2550
2551
2552 .ti 0
2553 4.12 UDP/IP Connections
2554
2555 SILC protocol allows the use of UDP/IP instead of TCP/IP.  There may be
2556 many reasons to use UDP, such as video and audio conferencing might
2557 be more efficient with UDP.
2558
2559 When UDP/IP is used, in the SILC Key Exchange protocol the IV Included
2560 flag MUST be set and the first 16-bits of the Cookie field in the Key
2561 Exchange Start Payload MUST include the port that the other end will use
2562 as the SILC session port.  The port is in MSB first order.  Both initiator
2563 and responder will set the port they are going to use and all packets
2564 after the SKE has been completed with the SILC_PACKET_SUCCESS packet MUST
2565 be sent to the specified port.  Initiator will send them to the port
2566 responder specified and vice versa.  When verifying the cookie for
2567 modifications the first two bytes are to be ignored in case IV Included
2568 flag has been set.
2569
2570 The default SILC port or port where the SILC server is listenning for
2571 incoming packets is used only during initial key exchange protocol.  After
2572 SKE has been completed all packets are sent to the specified ports,
2573 including connection authentication packets and rekey packets even when
2574 PFS is used in rekey.
2575
2576 Changing the ports during SILC session is possible only by first detaching
2577 from the server (with client-server connections) and then performing the
2578 SILC Key Exchange protocol from the beginning and resuming the detached
2579 session.
2580
2581 Since the UDP is unreliable transport the SKE packets may not arrive to
2582 the recipient.  Implementation should support retransmission of SKE
2583 packets by using exponential backoff algorithm.  Also other SILC packets
2584 such as messages may drop en route.  With message packets only way to
2585 assure reliable delivery is to use message acking and retransmit the
2586 message by using for example exponential backoff algorithm.  With SKE
2587 packets the initial timeout value should be no more than 1000
2588 milliseconds.  With message packets the initial timeout value should be
2589 around 5000 milliseconds.
2590
2591
2592 .ti 0
2593 5 Security Considerations
2594
2595 Security is central to the design of this protocol, and these security
2596 considerations permeate the specification.  Common security considerations
2597 such as keeping private keys truly private and using adequate lengths for
2598 symmetric and asymmetric keys must be followed in order to maintain the
2599 security of this protocol.
2600
2601 Special attention must also be paid to the servers and routers that are
2602 running the SILC service.  The SILC protocol's security depends greatly
2603 on the security and the integrity of the servers and administrators that
2604 are running the service.  It is recommended that some form of registration
2605 is required by the server and router administrator prior to acceptance to
2606 the SILC Network.  Even though the SILC protocol is secure in a network
2607 of mutual distrust between clients, servers, routers and administrators
2608 of the servers, the client should be able to trust the servers they are
2609 using if they wish to do so.
2610
2611 It however must be noted that if the client requires absolute security
2612 by not trusting any of the servers or routers in the SILC Network, it can
2613 be accomplished by negotiating private keys outside the SILC Network,
2614 either using SKE or some other key exchange protocol, or to use some
2615 other external means for distributing the keys.  This applies for all
2616 messages, private messages and channel messages.
2617
2618 It is important to note that SILC, like any other security protocol, is
2619 not a foolproof system; the SILC servers and routers could very well be
2620 compromised.  However, to provide an acceptable level of security and
2621 usability for end users, the protocol uses many times session keys or
2622 other keys generated by the servers to secure the messages.  This is an
2623 intentional design feature to allow ease of use for end users.  This way
2624 the network is still usable, and remains encrypted even if the external
2625 means of distributing the keys is not working.  The implementation,
2626 however, may like to not follow this design feature, and may always
2627 negotiate the keys outside SILC network.  This is an acceptable solution
2628 and many times recommended.  The implementation still must be able to
2629 work with the server generated keys.
2630
2631 If this is unacceptable for the client or end user, the private keys
2632 negotiated outside the SILC Network should always be used.  In the end
2633 it is the implementor's choice whether to negotiate private keys by
2634 default or whether to use the keys generated by the servers.
2635
2636 It is also recommended that router operators in the SILC Network would
2637 form a joint forum to discuss the router and SILC Network management
2638 issues.  Also, router operators along with the cell's server operators
2639 should have a forum to discuss the cell management issues.
2640
2641
2642 .ti 0
2643 6 References
2644
2645 [SILC2]      Riikonen, P., "SILC Packet Protocol", Internet Draft,
2646              May 2002.
2647
2648 [SILC3]      Riikonen, P., "SILC Key Exchange and Authentication
2649              Protocols", Internet Draft, May 2002.
2650
2651 [SILC4]      Riikonen, P., "SILC Commands", Internet Draft, May 2002.
2652
2653 [IRC]        Oikarinen, J., and Reed D., "Internet Relay Chat Protocol",
2654              RFC 1459, May 1993.
2655
2656 [IRC-ARCH]   Kalt, C., "Internet Relay Chat: Architecture", RFC 2810,
2657              April 2000.
2658
2659 [IRC-CHAN]   Kalt, C., "Internet Relay Chat: Channel Management", RFC
2660              2811, April 2000.
2661
2662 [IRC-CLIENT] Kalt, C., "Internet Relay Chat: Client Protocol", RFC
2663              2812, April 2000.
2664
2665 [IRC-SERVER] Kalt, C., "Internet Relay Chat: Server Protocol", RFC
2666              2813, April 2000.
2667
2668 [SSH-TRANS]  Ylonen, T., et al, "SSH Transport Layer Protocol",
2669              Internet Draft.
2670
2671 [PGP]        Callas, J., et al, "OpenPGP Message Format", RFC 2440,
2672              November 1998.
2673
2674 [SPKI]       Ellison C., et al, "SPKI Certificate Theory", RFC 2693,
2675              September 1999.
2676
2677 [PKIX-Part1] Housley, R., et al, "Internet X.509 Public Key
2678              Infrastructure, Certificate and CRL Profile", RFC 2459,
2679              January 1999.
2680
2681 [Schneier]   Schneier, B., "Applied Cryptography Second Edition",
2682              John Wiley & Sons, New York, NY, 1996.
2683
2684 [Menezes]    Menezes, A., et al, "Handbook of Applied Cryptography",
2685              CRC Press 1997.
2686
2687 [OAKLEY]     Orman, H., "The OAKLEY Key Determination Protocol",
2688              RFC 2412, November 1998.
2689
2690 [ISAKMP]     Maughan D., et al, "Internet Security Association and
2691              Key Management Protocol (ISAKMP)", RFC 2408, November
2692              1998.
2693
2694 [IKE]        Harkins D., and Carrel D., "The Internet Key Exchange
2695              (IKE)", RFC 2409, November 1998.
2696
2697 [HMAC]       Krawczyk, H., "HMAC: Keyed-Hashing for Message
2698              Authentication", RFC 2104, February 1997.
2699
2700 [PKCS1]      Kalinski, B., and Staddon, J., "PKCS #1 RSA Cryptography
2701              Specifications, Version 2.0", RFC 2437, October 1998.
2702
2703 [RFC2119]    Bradner, S., "Key Words for use in RFCs to Indicate
2704              Requirement Levels", BCP 14, RFC 2119, March 1997.
2705
2706 [RFC3629]    Yergeau, F., "UTF-8, a transformation format of ISO
2707              10646", RFC 3629, November 2003.
2708
2709 [RFC1321]    Rivest R., "The MD5 Message-Digest Algorithm", RFC 1321,
2710              April 1992.
2711
2712 [RFC3174]    Eastlake, F., et al., "US Secure Hash Algorithm 1 (SHA1)",
2713              RFC 3174, September 2001.
2714
2715 [PKCS7]      Kalinski, B., "PKCS #7: Cryptographic Message Syntax,
2716              Version 1.5", RFC 2315, March 1998.
2717
2718 [RFC2253]    Wahl, M., et al., "Lightweight Directory Access Protocol
2719              (v3): UTF-8 String Representation of Distinguished Names",
2720              RFC 2253, December 1997.
2721
2722 [RFC3454]    Hoffman, P., et al., "Preparation of Internationalized
2723              Strings ("stringprep")", RFC 3454, December 2002.
2724
2725
2726 .ti 0
2727 7 Author's Address
2728
2729 .nf
2730 Pekka Riikonen
2731 Snellmaninkatu 34 A 15
2732 70100 Kuopio
2733 Finland
2734
2735 EMail: priikone@iki.fi
2736
2737
2738 .ti 0
2739 Appendix A
2740
2741 This appendix defines the stringprep [RFC3454] profile for string
2742 identifiers in SILC protocol.  Compliant implementation MUST use this
2743 profile to prepare the identifier strings in the SILC protocol.  The
2744 profile defines the following as required by [RFC3454].
2745
2746 - Intended applicability of the profile:  the following identifiers in
2747   the SILC Protocol;  nicknames, usernames, server names, hostnames,
2748   service names, algorithm names and other security property names [SILC3],
2749   and SILC Public Key name.
2750
2751 - The character repertoire that is the input and output to
2752   stringprep:  Unicode 3.2 with the list of unassigned code points
2753   being the Table A.1, as defined in [RFC3454].
2754
2755 - The mapping tables used:  the following tables are used, in order,
2756   as defined in [RFC3454].
2757
2758     Table B.1
2759     Table B.2
2760
2761   The mandatory case folding is done using the Table B.2 which includes
2762   the characters for the normalization form KC.
2763
2764 - The Unicode normalization used:  the Unicode normalization form
2765   KC is used, as defined in [RFC3454].
2766
2767 - The prohibited characters as output:  the following tables are used
2768   to prohibit characters, as defined in [RFC3454];
2769
2770     Table C.1.1
2771     Table C.1.2
2772     Table C.2.1
2773     Table C.2.2
2774     Table C.3
2775     Table C.4
2776     Table C.5
2777     Table C.6
2778     Table C.7
2779     Table C.8
2780     Table C.9
2781
2782 - Additional prohibited characters as output:  in addition, the following
2783   tables are used to prohibit characters, as defined in this document;
2784
2785     Appendix C
2786     Appendix D
2787
2788 - The bidirectional string testing used:  bidirectional string testing
2789   is ignored in this profile.
2790
2791 This profile is to be maintained in the IANA registry for stringprep
2792 profiles.  The name of this profile is "silc-identifier-prep" and this
2793 document defines the profile.  This document defines the first version of
2794 this profile.
2795
2796
2797 .ti 0
2798 Appendix B
2799
2800 This appendix defines the stringprep [RFC3454] profile for channel name
2801 strings in SILC protocol.  Compliant implementation MUST use this profile
2802 to prepare the channel name strings in the SILC protocol.  The profile
2803 defines the following as required by [RFC3454].
2804
2805 - Intended applicability of the profile:  channel names.
2806
2807 - The character repertoire that is the input and output to
2808   stringprep:  Unicode 3.2 with the list of unassigned code points
2809   being the Table A.1, as defined in [RFC3454].
2810
2811 - The mapping tables used:  the following tables are used, in order,
2812   as defined in [RFC3454].
2813
2814     Table B.1
2815     Table B.2
2816
2817   The mandatory case folding is done using the Table B.2 which includes
2818   the characters for the normalization form KC.
2819
2820 - The Unicode normalization used:  the Unicode normalization form
2821   KC is used, as defined in [RFC3454].
2822
2823 - The prohibited characters as output:  the following tables are used
2824   to prohibit characters, as defined in [RFC3454];
2825
2826     Table C.1.1
2827     Table C.1.2
2828     Table C.2.1
2829     Table C.2.2
2830     Table C.3
2831     Table C.4
2832     Table C.5
2833     Table C.6
2834     Table C.7
2835     Table C.8
2836     Table C.9
2837
2838 - Additional prohibited characters as output:  in addition, the following
2839   tables are used to prohibit characters, as defined in this document;
2840
2841     Appendix D
2842
2843 - The bidirectional string testing used:  bidirectional string testing
2844   is ignored in this profile.
2845
2846 This profile is to be maintained in the IANA registry for stringprep
2847 profiles.  The name of this profile is "silc-identifier-ch-prep" and this
2848 document defines the profile.  This document defines the first version of
2849 this profile.
2850
2851
2852 .ti 0
2853 Appendix C
2854
2855 This appendix defines additional prohibited characters in the identifier
2856 strings as defined in the stringprep profile in Appendix A.
2857
2858 Reserved US-ASCII characters
2859 0021 002A 002C 003F 0040
2860
2861
2862 .ti 0
2863 Appendix D
2864
2865 This appendix defines additional prohibited characters in the identifier
2866 strings as defined in the stringprep profile in Appendix A and Appendix B.
2867 Note that the prohibited character tables listed in the Appendix A and
2868 Appendix B may include some of the same characters listed in this
2869 appendix as well.
2870
2871 Symbol characters and other symbol like characters
2872 00A2-00A9 00AC 00AE 00AF 00B0 00B1 00B4 00B6 00B8 00D7 00F7
2873 02C2-02C5 02D2-02FF 0374 0375 0384 0385 03F6 0482 060E 060F
2874 06E9 06FD 06FE 09F2 09F3 09FA 0AF1 0B70 0BF3-0BFA 0E3F
2875 0F01-0F03 0F13-0F17 0F1A-0F1F 0F34 0F36 0F38 0FBE 0FBF
2876 0FC0-0FC5 0FC7-0FCF 17DB 1940 19E0-19FF 1FBD 1FBF-1FC1
2877 1FCD-1FCF 1FDD-1FDF 1FED-1FEF 1FFD 1FFE 2044 2052 207A-207C
2878 208A-208C 20A0-20B1 2100-214F 2150-218F 2190-21FF 2200-22FF
2879 2300-23FF 2400-243F 2440-245F 2460-24FF 2500-257F 2580-259F
2880 25A0-25FF 2600-26FF 2700-27BF 27C0-27EF 27F0-27FF 2800-28FF
2881 2900-297F 2980-29FF 2A00-2AFF 2B00-2BFF 2E9A 2EF4-2EFF
2882 2FF0-2FFF 303B-303D 3040 3095-3098 309F-30A0 30FF-3104
2883 312D-3130 318F 31B8-31FF 321D-321F 3244-325F 327C-327E
2884 32B1-32BF 32CC-32CF 32FF 3377-337A 33DE-33DF 33FF 4DB6-4DFF
2885 9FA6-9FFF A48D-A48F A4A2-A4A3 A4B4 A4C1 A4C5 A4C7-ABFF
2886 D7A4-D7FF FA2E-FAFF FFE0-FFEE FFFC 10000-1007F 10080-100FF
2887 10100-1013F 1D000-1D0FF 1D100-1D1FF 1D300-1D35F 1D400-1D7FF
2888
2889 Other characters
2890 E0100-E01EF
2891
2892
2893 .ti 0
2894 Full Copyright Statement
2895
2896 Copyright (C) The Internet Society (2003). All Rights Reserved.
2897
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