Merge branch 'vendor/OPENRESOLV'
[dragonfly.git] / crypto / openssh / PROTOCOL
1 This documents OpenSSH's deviations and extensions to the published SSH
2 protocol.
3
4 Note that OpenSSH's sftp and sftp-server implement revision 3 of the SSH
5 filexfer protocol described in:
6
7 https://www.openssh.com/txt/draft-ietf-secsh-filexfer-02.txt
8
9 Newer versions of the draft will not be supported, though some features
10 are individually implemented as extensions described below.
11
12 The protocol used by OpenSSH's ssh-agent is described in the file
13 PROTOCOL.agent
14
15 1. Transport protocol changes
16
17 1.1. transport: Protocol 2 MAC algorithm "umac-64@openssh.com"
18
19 This is a new transport-layer MAC method using the UMAC algorithm
20 (rfc4418). This method is identical to the "umac-64" method documented
21 in:
22
23 https://www.openssh.com/txt/draft-miller-secsh-umac-01.txt
24
25 1.2. transport: Protocol 2 compression algorithm "zlib@openssh.com"
26
27 This transport-layer compression method uses the zlib compression
28 algorithm (identical to the "zlib" method in rfc4253), but delays the
29 start of compression until after authentication has completed. This
30 avoids exposing compression code to attacks from unauthenticated users.
31
32 The method is documented in:
33
34 https://www.openssh.com/txt/draft-miller-secsh-compression-delayed-00.txt
35
36 1.3. transport: New public key algorithms "ssh-rsa-cert-v01@openssh.com",
37      "ssh-dsa-cert-v01@openssh.com",
38      "ecdsa-sha2-nistp256-cert-v01@openssh.com",
39      "ecdsa-sha2-nistp384-cert-v01@openssh.com" and
40      "ecdsa-sha2-nistp521-cert-v01@openssh.com"
41
42 OpenSSH introduces new public key algorithms to support certificate
43 authentication for users and host keys. These methods are documented
44 in the file PROTOCOL.certkeys
45
46 1.4. transport: Elliptic Curve cryptography
47
48 OpenSSH supports ECC key exchange and public key authentication as
49 specified in RFC5656. Only the ecdsa-sha2-nistp256, ecdsa-sha2-nistp384
50 and ecdsa-sha2-nistp521 curves over GF(p) are supported. Elliptic
51 curve points encoded using point compression are NOT accepted or
52 generated.
53
54 1.5 transport: Protocol 2 Encrypt-then-MAC MAC algorithms
55
56 OpenSSH supports MAC algorithms, whose names contain "-etm", that
57 perform the calculations in a different order to that defined in RFC
58 4253. These variants use the so-called "encrypt then MAC" ordering,
59 calculating the MAC over the packet ciphertext rather than the
60 plaintext. This ordering closes a security flaw in the SSH transport
61 protocol, where decryption of unauthenticated ciphertext provided a
62 "decryption oracle" that could, in conjunction with cipher flaws, reveal
63 session plaintext.
64
65 Specifically, the "-etm" MAC algorithms modify the transport protocol
66 to calculate the MAC over the packet ciphertext and to send the packet
67 length unencrypted. This is necessary for the transport to obtain the
68 length of the packet and location of the MAC tag so that it may be
69 verified without decrypting unauthenticated data.
70
71 As such, the MAC covers:
72
73       mac = MAC(key, sequence_number || packet_length || encrypted_packet)
74
75 where "packet_length" is encoded as a uint32 and "encrypted_packet"
76 contains:
77
78       byte      padding_length
79       byte[n1]  payload; n1 = packet_length - padding_length - 1
80       byte[n2]  random padding; n2 = padding_length
81
82 1.6 transport: AES-GCM
83
84 OpenSSH supports the AES-GCM algorithm as specified in RFC 5647.
85 Because of problems with the specification of the key exchange
86 the behaviour of OpenSSH differs from the RFC as follows:
87
88 AES-GCM is only negotiated as the cipher algorithms
89 "aes128-gcm@openssh.com" or "aes256-gcm@openssh.com" and never as
90 an MAC algorithm. Additionally, if AES-GCM is selected as the cipher
91 the exchanged MAC algorithms are ignored and there doesn't have to be
92 a matching MAC.
93
94 1.7 transport: chacha20-poly1305@openssh.com authenticated encryption
95
96 OpenSSH supports authenticated encryption using ChaCha20 and Poly1305
97 as described in PROTOCOL.chacha20poly1305.
98
99 1.8 transport: curve25519-sha256@libssh.org key exchange algorithm
100
101 OpenSSH supports the use of ECDH in Curve25519 for key exchange as
102 described at:
103 http://git.libssh.org/users/aris/libssh.git/plain/doc/curve25519-sha256@libssh.org.txt?h=curve25519
104
105 2. Connection protocol changes
106
107 2.1. connection: Channel write close extension "eow@openssh.com"
108
109 The SSH connection protocol (rfc4254) provides the SSH_MSG_CHANNEL_EOF
110 message to allow an endpoint to signal its peer that it will send no
111 more data over a channel. Unfortunately, there is no symmetric way for
112 an endpoint to request that its peer should cease sending data to it
113 while still keeping the channel open for the endpoint to send data to
114 the peer.
115
116 This is desirable, since it saves the transmission of data that would
117 otherwise need to be discarded and it allows an endpoint to signal local
118 processes of the condition, e.g. by closing the corresponding file
119 descriptor.
120
121 OpenSSH implements a channel extension message to perform this
122 signalling: "eow@openssh.com" (End Of Write). This message is sent by
123 an endpoint when the local output of a session channel is closed or
124 experiences a write error. The message is formatted as follows:
125
126         byte            SSH_MSG_CHANNEL_REQUEST
127         uint32          recipient channel
128         string          "eow@openssh.com"
129         boolean         FALSE
130
131 On receiving this message, the peer SHOULD cease sending data of
132 the channel and MAY signal the process from which the channel data
133 originates (e.g. by closing its read file descriptor).
134
135 As with the symmetric SSH_MSG_CHANNEL_EOF message, the channel does
136 remain open after a "eow@openssh.com" has been sent and more data may
137 still be sent in the other direction. This message does not consume
138 window space and may be sent even if no window space is available.
139
140 NB. due to certain broken SSH implementations aborting upon receipt
141 of this message (in contravention of RFC4254 section 5.4), this
142 message is only sent to OpenSSH peers (identified by banner).
143 Other SSH implementations may be whitelisted to receive this message
144 upon request.
145
146 2.2. connection: disallow additional sessions extension
147      "no-more-sessions@openssh.com"
148
149 Most SSH connections will only ever request a single session, but a
150 attacker may abuse a running ssh client to surreptitiously open
151 additional sessions under their control. OpenSSH provides a global
152 request "no-more-sessions@openssh.com" to mitigate this attack.
153
154 When an OpenSSH client expects that it will never open another session
155 (i.e. it has been started with connection multiplexing disabled), it
156 will send the following global request:
157
158         byte            SSH_MSG_GLOBAL_REQUEST
159         string          "no-more-sessions@openssh.com"
160         char            want-reply
161
162 On receipt of such a message, an OpenSSH server will refuse to open
163 future channels of type "session" and instead immediately abort the
164 connection.
165
166 Note that this is not a general defence against compromised clients
167 (that is impossible), but it thwarts a simple attack.
168
169 NB. due to certain broken SSH implementations aborting upon receipt
170 of this message, the no-more-sessions request is only sent to OpenSSH
171 servers (identified by banner). Other SSH implementations may be
172 whitelisted to receive this message upon request.
173
174 2.3. connection: Tunnel forward extension "tun@openssh.com"
175
176 OpenSSH supports layer 2 and layer 3 tunnelling via the "tun@openssh.com"
177 channel type. This channel type supports forwarding of network packets
178 with datagram boundaries intact between endpoints equipped with
179 interfaces like the BSD tun(4) device. Tunnel forwarding channels are
180 requested by the client with the following packet:
181
182         byte            SSH_MSG_CHANNEL_OPEN
183         string          "tun@openssh.com"
184         uint32          sender channel
185         uint32          initial window size
186         uint32          maximum packet size
187         uint32          tunnel mode
188         uint32          remote unit number
189
190 The "tunnel mode" parameter specifies whether the tunnel should forward
191 layer 2 frames or layer 3 packets. It may take one of the following values:
192
193         SSH_TUNMODE_POINTOPOINT  1              /* layer 3 packets */
194         SSH_TUNMODE_ETHERNET     2              /* layer 2 frames */
195
196 The "tunnel unit number" specifies the remote interface number, or may
197 be 0x7fffffff to allow the server to automatically chose an interface. A
198 server that is not willing to open a client-specified unit should refuse
199 the request with a SSH_MSG_CHANNEL_OPEN_FAILURE error. On successful
200 open, the server should reply with SSH_MSG_CHANNEL_OPEN_SUCCESS.
201
202 Once established the client and server may exchange packet or frames
203 over the tunnel channel by encapsulating them in SSH protocol strings
204 and sending them as channel data. This ensures that packet boundaries
205 are kept intact. Specifically, packets are transmitted using normal
206 SSH_MSG_CHANNEL_DATA packets:
207
208         byte            SSH_MSG_CHANNEL_DATA
209         uint32          recipient channel
210         string          data
211
212 The contents of the "data" field for layer 3 packets is:
213
214         uint32                  packet length
215         uint32                  address family
216         byte[packet length - 4] packet data
217
218 The "address family" field identifies the type of packet in the message.
219 It may be one of:
220
221         SSH_TUN_AF_INET         2               /* IPv4 */
222         SSH_TUN_AF_INET6        24              /* IPv6 */
223
224 The "packet data" field consists of the IPv4/IPv6 datagram itself
225 without any link layer header.
226
227 The contents of the "data" field for layer 2 packets is:
228
229         uint32                  packet length
230         byte[packet length]     frame
231
232 The "frame" field contains an IEEE 802.3 Ethernet frame, including
233 header.
234
235 2.4. connection: Unix domain socket forwarding
236
237 OpenSSH supports local and remote Unix domain socket forwarding
238 using the "streamlocal" extension.  Forwarding is initiated as per
239 TCP sockets but with a single path instead of a host and port.
240
241 Similar to direct-tcpip, direct-streamlocal is sent by the client
242 to request that the server make a connection to a Unix domain socket.
243
244         byte            SSH_MSG_CHANNEL_OPEN
245         string          "direct-streamlocal@openssh.com"
246         uint32          sender channel
247         uint32          initial window size
248         uint32          maximum packet size
249         string          socket path
250         string          reserved
251         uint32          reserved
252
253 Similar to forwarded-tcpip, forwarded-streamlocal is sent by the
254 server when the client has previously send the server a streamlocal-forward
255 GLOBAL_REQUEST.
256
257         byte            SSH_MSG_CHANNEL_OPEN
258         string          "forwarded-streamlocal@openssh.com"
259         uint32          sender channel
260         uint32          initial window size
261         uint32          maximum packet size
262         string          socket path
263         string          reserved for future use
264
265 The reserved field is not currently defined and is ignored on the
266 remote end.  It is intended to be used in the future to pass
267 information about the socket file, such as ownership and mode.
268 The client currently sends the empty string for this field.
269
270 Similar to tcpip-forward, streamlocal-forward is sent by the client
271 to request remote forwarding of a Unix domain socket.
272
273         byte            SSH2_MSG_GLOBAL_REQUEST
274         string          "streamlocal-forward@openssh.com"
275         boolean         TRUE
276         string          socket path
277
278 Similar to cancel-tcpip-forward, cancel-streamlocal-forward is sent
279 by the client cancel the forwarding of a Unix domain socket.
280
281         byte            SSH2_MSG_GLOBAL_REQUEST
282         string          "cancel-streamlocal-forward@openssh.com"
283         boolean         FALSE
284         string          socket path
285
286 2.5. connection: hostkey update and rotation "hostkeys-00@openssh.com"
287 and "hostkeys-prove-00@openssh.com"
288
289 OpenSSH supports a protocol extension allowing a server to inform
290 a client of all its protocol v.2 host keys after user-authentication
291 has completed.
292
293         byte            SSH_MSG_GLOBAL_REQUEST
294         string          "hostkeys-00@openssh.com"
295         string[]        hostkeys
296
297 Upon receiving this message, a client should check which of the
298 supplied host keys are present in known_hosts. For keys that are
299 not present, it should send a "hostkeys-prove@openssh.com" message
300 to request the server prove ownership of the private half of the
301 key.
302
303         byte            SSH_MSG_GLOBAL_REQUEST
304         string          "hostkeys-prove-00@openssh.com"
305         char            1 /* want-reply */
306         string[]        hostkeys
307
308 When a server receives this message, it should generate a signature
309 using each requested key over the following:
310
311         string          "hostkeys-prove-00@openssh.com"
312         string          session identifier
313         string          hostkey
314
315 These signatures should be included in the reply, in the order matching
316 the hostkeys in the request:
317
318         byte            SSH_MSG_REQUEST_SUCCESS
319         string[]        signatures
320
321 When the client receives this reply (and not a failure), it should
322 validate the signatures and may update its known_hosts file, adding keys
323 that it has not seen before and deleting keys for the server host that
324 are no longer offered.
325
326 These extensions let a client learn key types that it had not previously
327 encountered, thereby allowing it to potentially upgrade from weaker
328 key algorithms to better ones. It also supports graceful key rotation:
329 a server may offer multiple keys of the same type for a period (to
330 give clients an opportunity to learn them using this extension) before
331 removing the deprecated key from those offered.
332
333 3. SFTP protocol changes
334
335 3.1. sftp: Reversal of arguments to SSH_FXP_SYMLINK
336
337 When OpenSSH's sftp-server was implemented, the order of the arguments
338 to the SSH_FXP_SYMLINK method was inadvertently reversed. Unfortunately,
339 the reversal was not noticed until the server was widely deployed. Since
340 fixing this to follow the specification would cause incompatibility, the
341 current order was retained. For correct operation, clients should send
342 SSH_FXP_SYMLINK as follows:
343
344         uint32          id
345         string          targetpath
346         string          linkpath
347
348 3.2. sftp: Server extension announcement in SSH_FXP_VERSION
349
350 OpenSSH's sftp-server lists the extensions it supports using the
351 standard extension announcement mechanism in the SSH_FXP_VERSION server
352 hello packet:
353
354         uint32          3               /* protocol version */
355         string          ext1-name
356         string          ext1-version
357         string          ext2-name
358         string          ext2-version
359         ...
360         string          extN-name
361         string          extN-version
362
363 Each extension reports its integer version number as an ASCII encoded
364 string, e.g. "1". The version will be incremented if the extension is
365 ever changed in an incompatible way. The server MAY advertise the same
366 extension with multiple versions (though this is unlikely). Clients MUST
367 check the version number before attempting to use the extension.
368
369 3.3. sftp: Extension request "posix-rename@openssh.com"
370
371 This operation provides a rename operation with POSIX semantics, which
372 are different to those provided by the standard SSH_FXP_RENAME in
373 draft-ietf-secsh-filexfer-02.txt. This request is implemented as a
374 SSH_FXP_EXTENDED request with the following format:
375
376         uint32          id
377         string          "posix-rename@openssh.com"
378         string          oldpath
379         string          newpath
380
381 On receiving this request the server will perform the POSIX operation
382 rename(oldpath, newpath) and will respond with a SSH_FXP_STATUS message.
383 This extension is advertised in the SSH_FXP_VERSION hello with version
384 "1".
385
386 3.4. sftp: Extension requests "statvfs@openssh.com" and
387          "fstatvfs@openssh.com"
388
389 These requests correspond to the statvfs and fstatvfs POSIX system
390 interfaces. The "statvfs@openssh.com" request operates on an explicit
391 pathname, and is formatted as follows:
392
393         uint32          id
394         string          "statvfs@openssh.com"
395         string          path
396
397 The "fstatvfs@openssh.com" operates on an open file handle:
398
399         uint32          id
400         string          "fstatvfs@openssh.com"
401         string          handle
402
403 These requests return a SSH_FXP_STATUS reply on failure. On success they
404 return the following SSH_FXP_EXTENDED_REPLY reply:
405
406         uint32          id
407         uint64          f_bsize         /* file system block size */
408         uint64          f_frsize        /* fundamental fs block size */
409         uint64          f_blocks        /* number of blocks (unit f_frsize) */
410         uint64          f_bfree         /* free blocks in file system */
411         uint64          f_bavail        /* free blocks for non-root */
412         uint64          f_files         /* total file inodes */
413         uint64          f_ffree         /* free file inodes */
414         uint64          f_favail        /* free file inodes for to non-root */
415         uint64          f_fsid          /* file system id */
416         uint64          f_flag          /* bit mask of f_flag values */
417         uint64          f_namemax       /* maximum filename length */
418
419 The values of the f_flag bitmask are as follows:
420
421         #define SSH_FXE_STATVFS_ST_RDONLY       0x1     /* read-only */
422         #define SSH_FXE_STATVFS_ST_NOSUID       0x2     /* no setuid */
423
424 Both the "statvfs@openssh.com" and "fstatvfs@openssh.com" extensions are
425 advertised in the SSH_FXP_VERSION hello with version "2".
426
427 10. sftp: Extension request "hardlink@openssh.com"
428
429 This request is for creating a hard link to a regular file. This
430 request is implemented as a SSH_FXP_EXTENDED request with the
431 following format:
432
433         uint32          id
434         string          "hardlink@openssh.com"
435         string          oldpath
436         string          newpath
437
438 On receiving this request the server will perform the operation
439 link(oldpath, newpath) and will respond with a SSH_FXP_STATUS message.
440 This extension is advertised in the SSH_FXP_VERSION hello with version
441 "1".
442
443 10. sftp: Extension request "fsync@openssh.com"
444
445 This request asks the server to call fsync(2) on an open file handle.
446
447         uint32          id
448         string          "fsync@openssh.com"
449         string          handle
450
451 One receiving this request, a server will call fsync(handle_fd) and will
452 respond with a SSH_FXP_STATUS message.
453
454 This extension is advertised in the SSH_FXP_VERSION hello with version
455 "1".
456
457 $OpenBSD: PROTOCOL,v 1.31 2017/05/26 01:40:07 djm Exp $