Merge branch 'master' of github.com:BetterCrypto/Applied-Crypto-Hardening
[ach-master.git] / src / theory / cipher_suites / recommended.tex
1 %%\subsection{Recommended cipher suites}
2
3 In principle system administrators who want to improve their communication security
4 have to make a difficult decision between effectively locking out some users and 
5 keeping high cipher suite security while supporting as many users as possible.
6 The website \url{https://www.ssllabs.com/} gives administrators and security engineers
7 a tool to test their setup and compare compatibility with clients. The authors made 
8 use of ssllabs.com to arrive at a set of cipher suites which we will recommend 
9 throughout this document.\\
10
11 %\textbf{Caution: these settings can only represent a subjective
12 %choice of the authors at the time of writing. It might be a wise choice to
13 %select your own and review cipher suites based on the instructions in section
14 %\ref{section:ChoosingYourOwnCipherSuites}}.
15
16
17 \subsubsection{Configuration A: Strong ciphers, fewer clients}
18
19 At the time of writing, our recommendation is to use the following set of strong cipher
20 suites which may be useful in an environment where one does not depend on many,
21 different clients and where compatibility is not a big issue.  An example
22 of such an environment might be machine-to-machine communication or corporate
23 deployments where software that is to be used can be defined without restrictions.
24
25
26 We arrived at this set of cipher suites by selecting:
27
28 \begin{itemize}
29 \item TLS 1.2
30 \item Perfect forward secrecy / ephemeral Diffie Hellman
31 \item strong MACs (SHA-2) or
32 \item GCM as Authenticated Encryption scheme
33 \end{itemize}
34
35 This results in the OpenSSL string:
36
37 \begin{lstlisting}
38 'EDH+aRSA+AES256:EECDH+aRSA+AES256:!SSLv3'
39 \end{lstlisting}
40
41 %$\implies$ resolves to 
42 %
43 %\begin{verbatim}
44 %openssl ciphers -V $string
45 %\end{verbatim}
46
47
48
49 %\todo{make a column for cipher chaining mode} --> not really important, is it?
50 \begin{center}
51
52 \begin{tabular}{lllllll}
53 \toprule
54 \textbf{ID}   & \textbf{OpenSSL Name}       & \textbf{Version} & \textbf{KeyEx} & \textbf{Auth} & \textbf{Cipher} & \textbf{MAC}\\\cmidrule(lr){1-7}
55 \verb|0x009F| & DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384   & TLSv1.2          & DH             &  RSA          & AESGCM(256)     & AEAD         \\
56 \verb|0x006B| & DHE-RSA-AES256-SHA256       & TLSv1.2          & DH             &  RSA          & AES(256) (CBC)  & SHA256       \\
57 \verb|0xC030| & ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384 & TLSv1.2          & ECDH           &  RSA          & AESGCM(256)     & AEAD         \\
58 \verb|0xC028| & ECDHE-RSA-AES256-SHA384     & TLSv1.2          & ECDH           &  RSA          & AES(256) (CBC)  & SHA384       \\
59 \bottomrule
60 \end{tabular}
61 \end{center}
62
63
64 \paragraph*{Compatibility:}
65
66 Only clients which support TLS 1.2 are covered by these cipher suites (Chrome 30,
67 Win 7 and Win 8.1 crypto stack, Opera 17, OpenSSL $\ge$ 1.0.1e, Safari 6 / iOS
68 6.0.1, Safari 7 / OS X 10.9).
69
70
71
72 \subsubsection{Configuration B: Weaker ciphers but better compatibility}
73
74 In this section we propose a slightly weaker set of cipher suites.  For
75 example, there are known weaknesses for the SHA-1 hash function that is
76 included in this set.  The advantage of this set of cipher suites is not only
77 better compatibility with a broad range of clients, but also less computational
78 workload on the provisioning hardware.
79 \\
80
81 \textbf{All further examples in this publication use Configuration B}.\\
82
83 We arrived at this set of cipher suites by selecting:
84
85 \begin{itemize}
86 \item TLS 1.2, TLS 1.1, TLS 1.0
87 \item allowing SHA-1 (see the comments on SHA-1 in section \ref{section:SHA})
88
89 \end{itemize}
90
91 This results in the OpenSSL string:
92
93 %'EDH+CAMELLIA:EDH+aRSA:EECDH+aRSA+AESGCM:EECDH+aRSA+SHA384:EECDH+aRSA+SHA256:EECDH:+CAMELLIA256:+AES256:+CAMELLIA128:+AES128:+SSLv3:!aNULL:!eNULL:!LOW:!3DES:!MD5:!EXP:!PSK:!SRP:!DSS:!RC4:!SEED:!ECDSA:CAMELLIA256-SHA:AES256-SHA:CAMELLIA128-SHA:AES128-SHA'
94 \begin{lstlisting}
95 %*\cipherstringB*)
96 \end{lstlisting}
97
98 \todo{make a column for cipher chaining mode}
99 \begin{center}
100 \begin{tabular}{lllllll}
101 \toprule
102 \textbf{ID}   & \textbf{OpenSSL Name}       & \textbf{Version} & \textbf{KeyEx} & \textbf{Auth} & \textbf{Cipher} & \textbf{MAC}\\\cmidrule(lr){1-7}
103 \verb|0x009F| & DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384   & TLSv1.2          & DH             & RSA           & AESGCM(256)     & AEAD         \\
104 \verb|0x006B| & DHE-RSA-AES256-SHA256       & TLSv1.2          & DH             & RSA           & AES(256)        & SHA256       \\
105 \verb|0xC030| & ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384 & TLSv1.2          & ECDH           & RSA           & AESGCM(256)     & AEAD         \\
106 \verb|0xC028| & ECDHE-RSA-AES256-SHA384     & TLSv1.2          & ECDH           & RSA           & AES(256)        & SHA384       \\
107 \verb|0x009E| & DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256   & TLSv1.2          & DH             & RSA           & AESGCM(128)     & AEAD         \\
108 \verb|0x0067| & DHE-RSA-AES128-SHA256       & TLSv1.2          & DH             & RSA           & AES(128)        & SHA256       \\
109 \verb|0xC02F| & ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256 & TLSv1.2          & ECDH           & RSA           & AESGCM(128)     & AEAD         \\
110 \verb|0xC027| & ECDHE-RSA-AES128-SHA256     & TLSv1.2          & ECDH           & RSA           & AES(128)        & SHA256       \\
111 \verb|0x0088| & DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA     & SSLv3            & DH             & RSA           & Camellia(256)   & SHA1         \\
112 \verb|0x0039| & DHE-RSA-AES256-SHA          & SSLv3            & DH             & RSA           & AES(256)        & SHA1         \\
113 \verb|0xC014| & ECDHE-RSA-AES256-SHA        & SSLv3            & ECDH           & RSA           & AES(256)        & SHA1         \\
114 \verb|0x0045| & DHE-RSA-CAMELLIA128-SHA     & SSLv3            & DH             & RSA           & Camellia(128)   & SHA1         \\
115 \verb|0x0033| & DHE-RSA-AES128-SHA          & SSLv3            & DH             & RSA           & AES(128)        & SHA1         \\
116 \verb|0xC013| & ECDHE-RSA-AES128-SHA        & SSLv3            & ECDH           & RSA           & AES(128)        & SHA1         \\
117 \verb|0x0084| & CAMELLIA256-SHA             & SSLv3            & RSA            & RSA           & Camellia(256)   & SHA1         \\
118 \verb|0x0035| & AES256-SHA                  & SSLv3            & RSA            & RSA           & AES(256)        & SHA1         \\
119 \verb|0x0041| & CAMELLIA128-SHA             & SSLv3            & RSA            & RSA           & Camellia(128)   & SHA1         \\
120 \verb|0x002F| & AES128-SHA                  & SSLv3            & RSA            & RSA           & AES(128)        & SHA1         \\
121 \bottomrule
122 \end{tabular}
123 \end{center}
124
125 \paragraph*{Compatibility: }
126
127 Note that these cipher suites will not work with Windows XP's crypto stack (e.g. IE, Outlook), 
128 %%Java 6, Java 7 and Android 2.3. Java 7 could be made compatible by installing the "Java 
129 %%Cryptography Extension (JCE) Unlimited Strength Jurisdiction Policy Files"
130 %%(JCE) \footnote{\url{http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jce-7-download-432124.html}}.
131 We could not verify yet if installing JCE also fixes the Java 7
132 DH-parameter length limitation (1024 bit). 
133 \todo{do that!}
134
135 \paragraph*{Explanation: }
136
137 For a detailed explanation of the cipher suites chosen, please see
138 \ref{section:ChoosingYourOwnCipherSuites}. In short, finding a single perfect cipher
139 string is practically impossible and there must be a tradeoff between compatibility and security. 
140 On the one hand there are mandatory and optional ciphers defined in a few RFCs, 
141 on the other hand there are clients and servers only implementing subsets of the 
142 specification.
143
144 Straight forward, the authors wanted strong ciphers, forward secrecy
145 \footnote{\url{http://nmav.gnutls.org/2011/12/price-to-pay-for-perfect-forward.html}}
146 and the best client compatibility possible while still ensuring a cipher string that can be
147 used on legacy installations (e.g. OpenSSL 0.9.8). 
148
149 Our recommended cipher strings are meant to be used via copy and paste and need to work
150 "out of the box".
151
152 \begin{itemize}
153 \item TLSv1.2 is preferred over TLSv1.0/SSLv3 (while still providing a useable cipher
154       string for SSLv3).
155 \item AES256 and CAMELLIA256 count as very strong ciphers at the moment.
156 \item AES128 and CAMELLIA128 count as strong ciphers at the moment
157 \item DHE or ECDHE for forward secrecy
158 \item RSA as this will fit most of today's setups
159 \item AES256-SHA as a last resort (with this cipher at the end, even systems with
160       legacy distributions of OpenSSL will work out of the box. Forward secrecy
161       will not be available. On systems that do not support elliptic curves, that cipher
162       offers support for the Microsoft crypto libraries that only support ECDHE. \todo{what does that mean?! inconclusive!}
163 \end{itemize}
164
165 \todo{Adi: review "justification" when next section is written}