]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/7.2.git/blob - contrib/bind9/doc/rfc/rfc2541.txt
Create releng/7.2 from stable/7 in preparation for 7.2-RELEASE.
[FreeBSD/releng/7.2.git] / contrib / bind9 / doc / rfc / rfc2541.txt
1
2
3
4
5
6
7 Network Working Group                                        D. Eastlake
8 Request for Comments: 2541                                           IBM
9 Category: Informational                                       March 1999
10
11
12                 DNS Security Operational Considerations
13
14 Status of this Memo
15
16    This memo provides information for the Internet community.  It does
17    not specify an Internet standard of any kind.  Distribution of this
18    memo is unlimited.
19
20 Copyright Notice
21
22    Copyright (C) The Internet Society (1999).  All Rights Reserved.
23
24 Abstract
25
26    Secure DNS is based on cryptographic techniques.  A necessary part of
27    the strength of these techniques is careful attention to the
28    operational aspects of key and signature generation, lifetime, size,
29    and storage.  In addition, special attention must be paid to the
30    security of the high level zones, particularly the root zone.  This
31    document discusses these operational aspects for keys and signatures
32    used in connection with the KEY and SIG DNS resource records.
33
34 Acknowledgments
35
36    The contributions and suggestions of the following persons (in
37    alphabetic order) are gratefully acknowledged:
38
39          John Gilmore
40          Olafur Gudmundsson
41          Charlie Kaufman
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58 Eastlake                     Informational                      [Page 1]
59 \f
60 RFC 2541        DNS Security Operational Considerations       March 1999
61
62
63 Table of Contents
64
65    Abstract...................................................1
66    Acknowledgments............................................1
67    1. Introduction............................................2
68    2. Public/Private Key Generation...........................2
69    3. Public/Private Key Lifetimes............................2
70    4. Public/Private Key Size Considerations..................3
71    4.1 RSA Key Sizes..........................................3
72    4.2 DSS Key Sizes..........................................4
73    5. Private Key Storage.....................................4
74    6. High Level Zones, The Root Zone, and The Meta-Root Key..5
75    7. Security Considerations.................................5
76    References.................................................6
77    Author's Address...........................................6
78    Full Copyright Statement...................................7
79
80 1. Introduction
81
82    This document describes operational considerations for the
83    generation, lifetime, size, and storage of DNS cryptographic keys and
84    signatures for use in the KEY and SIG resource records [RFC 2535].
85    Particular attention is paid to high level zones and the root zone.
86
87 2. Public/Private Key Generation
88
89    Careful generation of all keys is a sometimes overlooked but
90    absolutely essential element in any cryptographically secure system.
91    The strongest algorithms used with the longest keys are still of no
92    use if an adversary can guess enough to lower the size of the likely
93    key space so that it can be exhaustively searched.  Technical
94    suggestions for the generation of random keys will be found in [RFC
95    1750].
96
97    Long term keys are particularly sensitive as they will represent a
98    more valuable target and be subject to attack for a longer time than
99    short period keys.  It is strongly recommended that long term key
100    generation occur off-line in a manner isolated from the network via
101    an air gap or, at a minimum, high level secure hardware.
102
103 3. Public/Private Key Lifetimes
104
105    No key should be used forever.  The longer a key is in use, the
106    greater the probability that it will have been compromised through
107    carelessness, accident, espionage, or cryptanalysis.  Furthermore, if
108
109
110
111
112
113
114 Eastlake                     Informational                      [Page 2]
115 \f
116 RFC 2541        DNS Security Operational Considerations       March 1999
117
118
119    key rollover is a rare event, there is an increased risk that, when
120    the time does come to change the key, no one at the site will
121    remember how to do it or operational problems will have developed in
122    the key rollover procedures.
123
124    While public key lifetime is a matter of local policy, these
125    considerations imply that, unless there are extraordinary
126    circumstances, no long term key should have a lifetime significantly
127    over four years.  In fact, a reasonable guideline for long term keys
128    that are kept off-line and carefully guarded is a 13 month lifetime
129    with the intent that they be replaced every year.  A reasonable
130    maximum lifetime for keys that are used for transaction security or
131    the like and are kept on line is 36 days with the intent that they be
132    replaced monthly or more often.  In many cases, a key lifetime of
133    somewhat over a day may be reasonable.
134
135    On the other hand, public keys with too short a lifetime can lead to
136    excessive resource consumption in re-signing data and retrieving
137    fresh information because cached information becomes stale.  In the
138    Internet environment, almost all public keys should have lifetimes no
139    shorter than three minutes, which is a reasonable estimate of maximum
140    packet delay even in unusual circumstances.
141
142 4. Public/Private Key Size Considerations
143
144    There are a number of factors that effect public key size choice for
145    use in the DNS security extension.  Unfortunately, these factors
146    usually do not all point in the same direction.  Choice of zone key
147    size should generally be made by the zone administrator depending on
148    their local conditions.
149
150    For most schemes, larger keys are more secure but slower.  In
151    addition, larger keys increase the size of the KEY and SIG RRs.  This
152    increases the chance of DNS UDP packet overflow and the possible
153    necessity for using higher overhead TCP in responses.
154
155 4.1 RSA Key Sizes
156
157    Given a small public exponent, verification (the most common
158    operation) for the MD5/RSA algorithm will vary roughly with the
159    square of the modulus length, signing will vary with the cube of the
160    modulus length, and key generation (the least common operation) will
161    vary with the fourth power of the modulus length.  The current best
162    algorithms for factoring a modulus and breaking RSA security vary
163    roughly with the 1.6 power of the modulus itself.  Thus going from a
164    640 bit modulus to a 1280 bit modulus only increases the verification
165    time by a factor of 4 but may increase the work factor of breaking
166    the key by over 2^900.
167
168
169
170 Eastlake                     Informational                      [Page 3]
171 \f
172 RFC 2541        DNS Security Operational Considerations       March 1999
173
174
175    The recommended minimum RSA algorithm modulus size is 704 bits which
176    is believed by the author to be secure at this time.  But high level
177    zones in the DNS tree may wish to set a higher minimum, perhaps 1000
178    bits, for security reasons.  (Since the United States National
179    Security Agency generally permits export of encryption systems using
180    an RSA modulus of up to 512 bits, use of that small a modulus, i.e.
181    n, must be considered weak.)
182
183    For an RSA key used only to secure data and not to secure other keys,
184    704 bits should be adequate at this time.
185
186 4.2 DSS Key Sizes
187
188    DSS keys are probably roughly as strong as an RSA key of the same
189    length but DSS signatures are significantly smaller.
190
191 5. Private Key Storage
192
193    It is recommended that, where possible, zone private keys and the
194    zone file master copy be kept and used in off-line, non-network
195    connected, physically secure machines only.  Periodically an
196    application can be run to add authentication to a zone by adding SIG
197    and NXT RRs and adding no-key type KEY RRs for subzones/algorithms
198    where a real KEY RR for the subzone with that algorithm is not
199    provided. Then the augmented file can be transferred, perhaps by
200    sneaker-net, to the networked zone primary server machine.
201
202    The idea is to have a one way information flow to the network to
203    avoid the possibility of tampering from the network.  Keeping the
204    zone master file on-line on the network and simply cycling it through
205    an off-line signer does not do this.  The on-line version could still
206    be tampered with if the host it resides on is compromised.  For
207    maximum security, the master copy of the zone file should be off net
208    and should not be updated based on an unsecured network mediated
209    communication.
210
211    This is not possible if the zone is to be dynamically updated
212    securely [RFC 2137]. At least a private key capable of updating the
213    SOA and NXT chain must be on line in that case.
214
215    Secure resolvers must be configured with some trusted on-line public
216    key information (or a secure path to such a resolver) or they will be
217    unable to authenticate.  Although on line, this public key
218    information must be protected or it could be altered so that spoofed
219    DNS data would appear authentic.
220
221
222
223
224
225
226 Eastlake                     Informational                      [Page 4]
227 \f
228 RFC 2541        DNS Security Operational Considerations       March 1999
229
230
231    Non-zone private keys, such as host or user keys, generally have to
232    be kept on line to be used for real-time purposes such as DNS
233    transaction security.
234
235 6. High Level Zones, The Root Zone, and The Meta-Root Key
236
237    Higher level zones are generally more sensitive than lower level
238    zones.  Anyone controlling or breaking the security of a zone thereby
239    obtains authority over all of its subdomains (except in the case of
240    resolvers that have locally configured the public key of a
241    subdomain).  Therefore, extra care should be taken with high level
242    zones and strong keys used.
243
244    The root zone is the most critical of all zones.  Someone controlling
245    or compromising the security of the root zone would control the
246    entire DNS name space of all resolvers using that root zone (except
247    in the case of resolvers that have locally configured the public key
248    of a subdomain). Therefore, the utmost care must be taken in the
249    securing of the root zone. The strongest and most carefully handled
250    keys should be used.  The root zone private key should always be kept
251    off line.
252
253    Many resolvers will start at a root server for their access to and
254    authentication of DNS data.  Securely updating an enormous population
255    of resolvers around the world will be extremely difficult.  Yet the
256    guidelines in section 3 above would imply that the root zone private
257    key be changed annually or more often and if it were staticly
258    configured at all these resolvers, it would have to be updated when
259    changed.
260
261    To permit relatively frequent change to the root zone key yet
262    minimize exposure of the ultimate key of the DNS tree, there will be
263    a "meta-root" key used very rarely and then only to sign a sequence
264    of regular root key RRsets with overlapping time validity periods
265    that are to be rolled out. The root zone contains the meta-root and
266    current regular root KEY RR(s) signed by SIG RRs under both the
267    meta-root and other root private key(s) themselves.
268
269    The utmost security in the storage and use of the meta-root key is
270    essential.  The exact techniques are precautions to be used are
271    beyond the scope of this document.  Because of its special position,
272    it may be best to continue with the same meta-root key for an
273    extended period of time such as ten to fifteen years.
274
275 7. Security Considerations
276
277    The entirety of this document is concerned with operational
278    considerations of public/private key pair DNS Security.
279
280
281
282 Eastlake                     Informational                      [Page 5]
283 \f
284 RFC 2541        DNS Security Operational Considerations       March 1999
285
286
287 References
288
289    [RFC 1034]   Mockapetris, P., "Domain Names - Concepts and
290                 Facilities", STD 13, RFC 1034, November 1987.
291
292    [RFC 1035]   Mockapetris, P., "Domain Names - Implementation and
293                 Specifications", STD 13, RFC 1035, November 1987.
294
295    [RFC 1750]   Eastlake, D., Crocker, S. and J. Schiller, "Randomness
296                 Requirements for Security", RFC 1750, December 1994.
297
298    [RFC 2065]   Eastlake, D. and C. Kaufman, "Domain Name System
299                 Security Extensions", RFC 2065, January 1997.
300
301    [RFC 2137]   Eastlake, D., "Secure Domain Name System Dynamic
302                 Update", RFC 2137, April 1997.
303
304    [RFC 2535]   Eastlake, D., "Domain Name System Security Extensions",
305                 RFC 2535, March 1999.
306
307    [RSA FAQ]    RSADSI Frequently Asked Questions periodic posting.
308
309 Author's Address
310
311    Donald E. Eastlake 3rd
312    IBM
313    65 Shindegan Hill Road, RR #1
314    Carmel, NY 10512
315
316    Phone:   +1-914-276-2668(h)
317             +1-914-784-7913(w)
318    Fax:     +1-914-784-3833(w)
319    EMail:   dee3@us.ibm.com
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338 Eastlake                     Informational                      [Page 6]
339 \f
340 RFC 2541        DNS Security Operational Considerations       March 1999
341
342
343 Full Copyright Statement
344
345    Copyright (C) The Internet Society (1999).  All Rights Reserved.
346
347    This document and translations of it may be copied and furnished to
348    others, and derivative works that comment on or otherwise explain it
349    or assist in its implementation may be prepared, copied, published
350    and distributed, in whole or in part, without restriction of any
351    kind, provided that the above copyright notice and this paragraph are
352    included on all such copies and derivative works.  However, this
353    document itself may not be modified in any way, such as by removing
354    the copyright notice or references to the Internet Society or other
355    Internet organizations, except as needed for the purpose of
356    developing Internet standards in which case the procedures for
357    copyrights defined in the Internet Standards process must be
358    followed, or as required to translate it into languages other than
359    English.
360
361    The limited permissions granted above are perpetual and will not be
362    revoked by the Internet Society or its successors or assigns.
363
364    This document and the information contained herein is provided on an
365    "AS IS" basis and THE INTERNET SOCIETY AND THE INTERNET ENGINEERING
366    TASK FORCE DISCLAIMS ALL WARRANTIES, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING
367    BUT NOT LIMITED TO ANY WARRANTY THAT THE USE OF THE INFORMATION
368    HEREIN WILL NOT INFRINGE ANY RIGHTS OR ANY IMPLIED WARRANTIES OF
369    MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394 Eastlake                     Informational                      [Page 7]
395 \f