child-sa: Don't update outbound policies if they are not installed
[strongswan.git] / doc / standards / rfc4186.txt
1
2
3
4
5
6
7 Network Working Group                                  H. Haverinen, Ed.
8 Request for Comments: 4186                                         Nokia
9 Category: Informational                                  J. Salowey, Ed.
10                                                            Cisco Systems
11                                                             January 2006
12
13
14              Extensible Authentication Protocol Method for
15              Global System for Mobile Communications (GSM)
16                  Subscriber Identity Modules (EAP-SIM)
17
18 Status of This Memo
19
20    This memo provides information for the Internet community.  It does
21    not specify an Internet standard of any kind.  Distribution of this
22    memo is unlimited.
23
24 Copyright Notice
25
26    Copyright (C) The Internet Society (2006).
27
28 IESG Note
29
30    The EAP-SIM protocol was developed by 3GPP.  The documentation of
31    EAP-SIM is provided as information to the Internet community.  While
32    the EAP WG has verified that EAP-SIM is compatible with EAP, as
33    defined in RFC 3748, no other review has been done, including
34    validation of the security claims.  The IETF has also not reviewed
35    the security of the cryptographic algorithms.
36
37 Abstract
38
39    This document specifies an Extensible Authentication Protocol (EAP)
40    mechanism for authentication and session key distribution using the
41    Global System for Mobile Communications (GSM) Subscriber Identity
42    Module (SIM).  GSM is a second generation mobile network standard.
43    The EAP-SIM mechanism specifies enhancements to GSM authentication
44    and key agreement whereby multiple authentication triplets can be
45    combined to create authentication responses and session keys of
46    greater strength than the individual GSM triplets.  The mechanism
47    also includes network authentication, user anonymity support, result
48    indications, and a fast re-authentication procedure.
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58 Haverinen & Salowey          Informational                      [Page 1]
59 \f
60 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
61
62
63 Table of Contents
64
65    1. Introduction ....................................................4
66    2. Terms ...........................................................5
67    3. Overview ........................................................8
68    4. Operation ......................................................10
69       4.1. Version Negotiation .......................................10
70       4.2. Identity Management .......................................11
71            4.2.1. Format, Generation and Usage of Peer Identities ....11
72            4.2.2. Communicating the Peer Identity to the Server ......17
73            4.2.3. Choice of Identity for the EAP-Response/Identity ...19
74            4.2.4. Server Operation in the Beginning of
75                   EAP-SIM Exchange ...................................19
76            4.2.5. Processing of EAP-Request/SIM/Start by the Peer ....20
77            4.2.6. Attacks Against Identity Privacy ...................21
78            4.2.7. Processing of AT_IDENTITY by the Server ............22
79       4.3. Message Sequence Examples (Informative) ...................23
80            4.3.1. Full Authentication ................................24
81            4.3.2. Fast Re-authentication .............................25
82            4.3.3. Fall Back to Full Authentication ...................26
83            4.3.4. Requesting the Permanent Identity 1 ................27
84            4.3.5. Requesting the Permanent Identity 2 ................28
85            4.3.6. Three EAP-SIM/Start Roundtrips .....................28
86    5. Fast Re-Authentication .........................................30
87       5.1. General ...................................................30
88       5.2. Comparison to UMTS AKA ....................................31
89       5.3. Fast Re-authentication Identity ...........................31
90       5.4. Fast Re-authentication Procedure ..........................33
91       5.5. Fast Re-authentication Procedure when Counter Is
92            Too Small .................................................36
93    6. EAP-SIM Notifications ..........................................37
94       6.1. General ...................................................37
95       6.2. Result Indications ........................................39
96       6.3. Error Cases ...............................................40
97            6.3.1. Peer Operation .....................................40
98            6.3.2. Server Operation ...................................41
99            6.3.3. EAP-Failure ........................................42
100            6.3.4. EAP-Success ........................................42
101    7. Key Generation .................................................43
102    8. Message Format and Protocol Extensibility ......................45
103       8.1. Message Format ............................................45
104       8.2. Protocol Extensibility ....................................47
105    9. Messages .......................................................48
106       9.1. EAP-Request/SIM/Start .....................................48
107       9.2. EAP-Response/SIM/Start ....................................49
108       9.3. EAP-Request/SIM/Challenge .................................49
109       9.4. EAP-Response/SIM/Challenge ................................50
110       9.5. EAP-Request/SIM/Re-authentication .........................51
111
112
113
114 Haverinen & Salowey          Informational                      [Page 2]
115 \f
116 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
117
118
119       9.6. EAP-Response/SIM/Re-authentication ........................51
120       9.7. EAP-Response/SIM/Client-Error .............................52
121       9.8. EAP-Request/SIM/Notification ..............................52
122       9.9. EAP-Response/SIM/Notification .............................53
123    10. Attributes ....................................................53
124       10.1. Table of Attributes ......................................53
125       10.2. AT_VERSION_LIST ..........................................54
126       10.3. AT_SELECTED_VERSION ......................................55
127       10.4. AT_NONCE_MT ..............................................55
128       10.5. AT_PERMANENT_ID_REQ ......................................56
129       10.6. AT_ANY_ID_REQ ............................................56
130       10.7. AT_FULLAUTH_ID_REQ .......................................57
131       10.8. AT_IDENTITY ..............................................57
132       10.9. AT_RAND ..................................................58
133       10.10. AT_NEXT_PSEUDONYM .......................................59
134       10.11. AT_NEXT_REAUTH_ID .......................................59
135       10.12. AT_IV, AT_ENCR_DATA, and AT_PADDING .....................60
136       10.13. AT_RESULT_IND ...........................................62
137       10.14. AT_MAC ..................................................62
138       10.15. AT_COUNTER ..............................................63
139       10.16. AT_COUNTER_TOO_SMALL ....................................63
140       10.17. AT_NONCE_S ..............................................64
141       10.18. AT_NOTIFICATION .........................................64
142       10.19. AT_CLIENT_ERROR_CODE ....................................65
143    11. IANA Considerations ...........................................66
144    12. Security Considerations .......................................66
145       12.1. A3 and A8 Algorithms .....................................66
146       12.2. Identity Protection ......................................66
147       12.3. Mutual Authentication and Triplet Exposure ...............67
148       12.4. Flooding the Authentication Centre .......................69
149       12.5. Key Derivation ...........................................69
150       12.6. Cryptographic Separation of Keys and Session
151             Independence .............................................70
152       12.7. Dictionary Attacks .......................................71
153       12.8. Credentials Re-use .......................................71
154       12.9. Integrity and Replay Protection, and Confidentiality .....72
155       12.10. Negotiation Attacks .....................................73
156       12.11. Protected Result Indications ............................73
157       12.12. Man-in-the-Middle Attacks ...............................74
158       12.13. Generating Random Numbers ...............................74
159    13. Security Claims ...............................................74
160    14. Acknowledgements and Contributions ............................75
161       14.1. Contributors .............................................75
162       14.2. Acknowledgements .........................................75
163            14.2.1. Contributors' Addresses ...........................77
164    15. References ....................................................78
165       15.1. Normative References .....................................78
166       15.2. Informative References ...................................79
167
168
169
170 Haverinen & Salowey          Informational                      [Page 3]
171 \f
172 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
173
174
175    Appendix A.  Test Vectors .........................................81
176       A.1.  EAP-Request/Identity .....................................81
177       A.2.  EAP-Response/Identity ....................................81
178       A.3.  EAP-Request/SIM/Start ....................................82
179       A.4.  EAP-Response/SIM/Start ...................................82
180       A.5.  EAP-Request/SIM/Challenge ................................83
181       A.6.  EAP-Response/SIM/Challenge ...............................86
182       A.7.  EAP-Success ..............................................86
183       A.8.  Fast Re-authentication ...................................86
184       A.9.  EAP-Request/SIM/Re-authentication ........................87
185       A.10.  EAP-Response/SIM/Re-authentication ......................89
186    Appendix B.  Pseudo-Random Number Generator .......................90
187
188 1.  Introduction
189
190    This document specifies an Extensible Authentication Protocol (EAP)
191    [RFC3748] mechanism for authentication and session key distribution
192    using the Global System for Mobile Communications (GSM) Subscriber
193    Identity Module (SIM).
194
195    GSM is a second generation mobile network standard.  Second
196    generation mobile networks and third generation mobile networks use
197    different authentication and key agreement mechanisms.  EAP-AKA
198    [EAP-AKA] specifies an EAP method that is based on the Authentication
199    and Key Agreement (AKA) mechanism used in 3rd generation mobile
200    networks.
201
202    GSM authentication is based on a challenge-response mechanism.  The
203    A3/A8 authentication and key derivation algorithms that run on the
204    SIM can be given a 128-bit random number (RAND) as a challenge.  The
205    SIM runs operator-specific algorithms, which take the RAND and a
206    secret key Ki (stored on the SIM) as input, and produce a 32-bit
207    response (SRES) and a 64-bit long key Kc as output.  The Kc key is
208    originally intended to be used as an encryption key over the air
209    interface, but in this protocol, it is used for deriving keying
210    material and is not directly used.  Hence, the secrecy of Kc is
211    critical to the security of this protocol.  For more information
212    about GSM authentication, see [GSM-03.20].  See Section 12.1 for more
213    discussion about the GSM algorithms used in EAP-SIM.
214
215    The lack of mutual authentication is a weakness in GSM
216    authentication.  The derived 64-bit cipher key (Kc) is not strong
217    enough for data networks in which stronger and longer keys are
218    required.  Hence, in EAP-SIM, several RAND challenges are used for
219    generating several 64-bit Kc keys, which are combined to constitute
220    stronger keying material.  In EAP-SIM, the client issues a random
221    number NONCE_MT to the network in order to contribute to key
222    derivation, and to prevent replays of EAP-SIM requests from previous
223
224
225
226 Haverinen & Salowey          Informational                      [Page 4]
227 \f
228 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
229
230
231    exchanges.  The NONCE_MT can be conceived as the client's challenge
232    to the network.  EAP-SIM also extends the combined RAND challenges
233    and other messages with a message authentication code in order to
234    provide message integrity protection along with mutual
235    authentication.
236
237    EAP-SIM specifies optional support for protecting the privacy of
238    subscriber identity using the same concept as the GSM, which uses
239    pseudonyms/temporary identifiers.  It also specifies an optional fast
240    re-authentication procedure.
241
242    The security of EAP-SIM builds on underlying GSM mechanisms.  The
243    security properties of EAP-SIM are documented in Section 11 of this
244    document.  Implementers and users of EAP-SIM are advised to carefully
245    study the security considerations in Section 11 in order to determine
246    whether the security properties are sufficient for the environment in
247    question, especially as the secrecy of Kc keys is essential to the
248    security of EAP-SIM.  In brief, EAP-SIM is in no sense weaker than
249    the GSM mechanisms.  In some cases EAP-SIM provides better security
250    properties than the underlying GSM mechanisms, particularly if the
251    SIM credentials are only used for EAP-SIM and are not re-used from
252    GSM/GPRS.  Many of the security features of EAP-SIM rely upon the
253    secrecy of the Kc values in the SIM triplets, so protecting these
254    values is key to the security of the EAP-SIM protocol.
255
256    The 3rd Generation Partnership Project (3GPP) has specified an
257    enhanced Authentication and Key Agreement (AKA) architecture for the
258    Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).  The 3rd
259    generation AKA mechanism includes mutual authentication, replay
260    protection, and derivation of longer session keys.  EAP-AKA [EAP-AKA]
261    specifies an EAP method that is based on the 3rd generation AKA.
262    EAP-AKA, which is a more secure protocol, may be used instead of
263    EAP-SIM, if 3rd generation identity modules and 3G network
264    infrastructures are available.
265
266 2.  Terms
267
268    The key words "MUST", "MUST NOT", "REQUIRED", "SHALL", "SHALL NOT",
269    "SHOULD", "SHOULD NOT", "RECOMMENDED", "MAY", and "OPTIONAL" in this
270    document are to be interpreted as described in [RFC2119].
271
272    The terms and abbreviations "authenticator", "backend authentication
273    server", "EAP server", "peer", "Silently Discard", "Master Session
274    Key (MSK)", and "Extended Master Session Key (EMSK)" in this document
275    are to be interpreted as described in [RFC3748].
276
277
278
279
280
281
282 Haverinen & Salowey          Informational                      [Page 5]
283 \f
284 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
285
286
287    This document frequently uses the following terms and abbreviations:
288
289    AAA protocol
290
291          Authentication, Authorization, and Accounting protocol
292
293    AuC
294
295          Authentication Centre.  The GSM network element that provides
296          the authentication triplets for authenticating
297          the subscriber.
298
299    Authentication vector
300
301          GSM triplets can be alternatively called authentication
302          vectors.
303
304    EAP
305
306          Extensible Authentication Protocol
307
308    Fast re-authentication
309
310          An EAP-SIM authentication exchange that is based on keys
311          derived upon a preceding full authentication exchange.
312          The GSM authentication and key exchange algorithms are not
313          used in the fast re-authentication procedure.
314
315    Fast Re-authentication Identity
316
317          A fast re-authentication identity of the peer, including an NAI
318          realm portion in environments where a realm is used.  Used on
319          fast re-authentication only.
320
321    Fast Re-authentication Username
322
323          The username portion of fast re-authentication identity,
324          i.e., not including any realm portions.
325
326    Full authentication
327
328          An EAP-SIM authentication exchange based on the GSM
329          authentication and key agreement algorithms.
330
331    GSM
332
333          Global System for Mobile communications.
334
335
336
337
338 Haverinen & Salowey          Informational                      [Page 6]
339 \f
340 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
341
342
343    GSM Triplet
344
345          The tuple formed by the three GSM authentication values RAND,
346          Kc, and SRES.
347
348    IMSI
349
350          International Mobile Subscriber Identifier, used in GSM to
351          identify subscribers.
352
353    MAC
354
355          Message Authentication Code
356
357    NAI
358
359          Network Access Identifier
360
361    Nonce
362
363          A value that is used at most once or that is never repeated
364          within the same cryptographic context.  In general, a nonce can
365          be predictable (e.g., a counter) or unpredictable (e.g., a
366          random value).  Since some cryptographic properties may depend
367          on the randomness of the nonce, attention should be paid to
368          whether a nonce is required to be random or not.  In this
369          document, the term nonce is only used to denote random nonces,
370          and it is not used to denote counters.
371
372    Permanent Identity
373
374          The permanent identity of the peer, including an NAI realm
375          portion in environments where a realm is used.  The permanent
376          identity is usually based on the IMSI.  Used on full
377          authentication only.
378
379    Permanent Username
380
381          The username portion of permanent identity, i.e., not including
382          any realm portions.
383
384    Pseudonym Identity
385
386          A pseudonym identity of the peer, including an NAI realm
387          portion in environments where a realm is used.  Used on
388          full authentication only.
389
390
391
392
393
394 Haverinen & Salowey          Informational                      [Page 7]
395 \f
396 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
397
398
399    Pseudonym Username
400
401          The username portion of pseudonym identity, i.e., not including
402          any realm portions.
403
404    SIM
405
406          Subscriber Identity Module.  The SIM is traditionally a smart
407          card distributed by a GSM operator.
408
409 3.  Overview
410
411    Figure 1 shows an overview of the EAP-SIM full authentication
412    procedure, wherein optional protected success indications are not
413    used.  The authenticator typically communicates with an EAP server
414    that is located on a backend authentication server using an AAA
415    protocol.  The authenticator shown in the figure is often simply
416    relaying EAP messages to and from the EAP server, but these backend
417    AAA communications are not shown.
418
419      Peer                                               Authenticator
420        |                               EAP-Request/Identity       |
421        |<---------------------------------------------------------|
422        |                                                          |
423        | EAP-Response/Identity                                    |
424        |--------------------------------------------------------->|
425        |                                                          |
426        |                  EAP-Request/SIM/Start (AT_VERSION_LIST) |
427        |<---------------------------------------------------------|
428        |                                                          |
429        | EAP-Response/SIM/Start (AT_NONCE_MT, AT_SELECTED_VERSION)|
430        |--------------------------------------------------------->|
431        |                                                          |
432        |           EAP-Request/SIM/Challenge (AT_RAND, AT_MAC)    |
433        |<---------------------------------------------------------|
434    +-------------------------------------+                        |
435    | Peer runs GSM algorithms, verifies  |                        |
436    | AT_MAC and derives session keys     |                        |
437    +-------------------------------------+                        |
438        | EAP-Response/SIM/Challenge (AT_MAC)                      |
439        |--------------------------------------------------------->|
440        |                                                          |
441        |                                             EAP-Success  |
442        |<---------------------------------------------------------|
443        |                                                          |
444
445             Figure 1: EAP-SIM full authentication procedure
446
447
448
449
450 Haverinen & Salowey          Informational                      [Page 8]
451 \f
452 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
453
454
455    The first EAP Request issued by the authenticator is
456    EAP-Request/Identity.  On full authentication, the peer's response
457    includes either the user's International Mobile Subscriber Identity
458    (IMSI) or a temporary identity (pseudonym) if identity privacy is in
459    effect, as specified in Section 4.2.
460
461    Following the peer's EAP-Response/Identity packet, the peer receives
462    EAP Requests of Type 18 (SIM) from the EAP server and sends the
463    corresponding EAP Responses.  The EAP packets that are of the Type
464    SIM also have a Subtype field.  On full authentication, the first
465    EAP-Request/SIM packet is of the Subtype 10 (Start).  EAP-SIM packets
466    encapsulate parameters in attributes, encoded in a Type, Length,
467    Value format.  The packet format and the use of attributes are
468    specified in Section 8.
469
470    The EAP-Request/SIM/Start packet contains the list of EAP-SIM
471    versions supported by the EAP server in the AT_VERSION_LIST
472    attribute.  This packet may also include attributes for requesting
473    the subscriber identity, as specified in Section 4.2.
474
475    The peer responds to a EAP-Request/SIM/Start with the
476    EAP-Response/SIM/Start packet, which includes the AT_NONCE_MT
477    attribute that contains a random number NONCE_MT, chosen by the peer,
478    and the AT_SELECTED_VERSION attribute that contains the version
479    number selected by the peer.  The version negotiation is protected by
480    including the version list and the selected version in the
481    calculation of keying material (Section 7).
482
483    After receiving the EAP Response/SIM/Start, the EAP server obtains n
484    GSM triplets for use in authenticating the subscriber, where n = 2 or
485    n = 3.  From the triplets, the EAP server derives the keying
486    material, as specified in Section 7.  The triplets may be obtained by
487    contacting an Authentication Centre (AuC) on the GSM network; per GSM
488    specifications, between 1 and 5 triplets may be obtained at a time.
489    Triplets may be stored in the EAP server for use at a later time, but
490    triplets MUST NOT be re-used, except in some error cases that are
491    specified in Section 10.9.
492
493    The next EAP Request the EAP Server issues is of the type SIM and
494    subtype Challenge (11).  It contains the RAND challenges and a
495    message authentication code attribute AT_MAC to cover the challenges.
496    The AT_MAC attribute is a general message authentication code
497    attribute that is used in many EAP-SIM messages.
498
499    On receipt of the EAP-Request/SIM/Challenge message, the peer runs
500    the GSM authentication algorithm and calculates a copy of the message
501    authentication code.  The peer then verifies that the calculated MAC
502    equals the received MAC.  If the MAC's do not match, then the peer
503
504
505
506 Haverinen & Salowey          Informational                      [Page 9]
507 \f
508 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
509
510
511    sends the EAP-Response/SIM/Client-Error packet and the authentication
512    exchange terminates.
513
514    Since the RANDs given to a peer are accompanied by the message
515    authentication code AT_MAC, and since the peer's NONCE_MT value
516    contributes to AT_MAC, the peer is able to verify that the EAP-SIM
517    message is fresh (i.e., not a replay) and that the sender possesses
518    valid GSM triplets for the subscriber.
519
520    If all checks out, the peer responds with the
521    EAP-Response/SIM/Challenge, containing the AT_MAC attribute that
522    covers the peer's SRES response values (Section 9.4).  The EAP server
523    verifies that the MAC is correct.  Because protected success
524    indications are not used in this example, the EAP server sends the
525    EAP-Success packet, indicating that the authentication was
526    successful.  (Protected success indications are discussed in
527    Section 6.2.)  The EAP server may also include derived keying
528    material in the message it sends to the authenticator.  The peer has
529    derived the same keying material, so the authenticator does not
530    forward the keying material to the peer along with EAP-Success.
531
532    EAP-SIM also includes a separate fast re-authentication procedure
533    that does not make use of the A3/A8 algorithms or the GSM
534    infrastructure.  Fast re-authentication is based on keys derived on
535    full authentication.  If the peer has maintained state information
536    for fast re-authentication and wants to use fast re-authentication,
537    then the peer indicates this by using a specific fast
538    re-authentication identity instead of the permanent identity or a
539    pseudonym identity.  The fast re-authentication procedure is
540    described in Section 5.
541
542 4.  Operation
543
544 4.1.  Version Negotiation
545
546    EAP-SIM includes version negotiation so as to allow future
547    developments in the protocol.  The version negotiation is performed
548    on full authentication and it uses two attributes, AT_VERSION_LIST,
549    which the server always includes in EAP-Request/SIM/Start, and
550    AT_SELECTED_VERSION, which the peer includes in
551    EAP-Response/SIM/Start on full authentication.
552
553    AT_VERSION_LIST includes the EAP-SIM versions supported by the
554    server.  If AT_VERSION_LIST does not include a version that is
555    implemented by the peer and allowed in the peer's security policy,
556    then the peer MUST send the EAP-Response/SIM/Client-Error packet
557    (Section 9.7) to the server with the error code "unsupported
558    version".  If a suitable version is included, then the peer includes
559
560
561
562 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 10]
563 \f
564 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
565
566
567    the AT_SELECTED_VERSION attribute, containing the selected version in
568    the EAP-Response/SIM/Start packet.  The peer MUST only indicate a
569    version that is included in the AT_VERSION_LIST.  If several versions
570    are acceptable, then the peer SHOULD choose the version that occurs
571    first in the version list.
572
573    The version number list of AT_VERSION_LIST and the selected version
574    of AT_SELECTED_VERSION are included in the key derivation procedure
575    (Section 7).  If an attacker modifies either one of these attributes,
576    then the peer and the server derive different keying material.
577    Because K_aut keys are different, the server and peer calculate
578    different AT_MAC values.  Hence, the peer detects that AT_MAC,
579    included in EAP-Request/SIM/Challenge, is incorrect and sends the
580    EAP-Response/SIM/Client-Error packet.  The authentication procedure
581    terminates.
582
583 4.2.  Identity Management
584
585 4.2.1.  Format, Generation and Usage of Peer Identities
586
587 4.2.1.1.  General
588
589    In the beginning of EAP authentication, the Authenticator or the EAP
590    server usually issues the EAP-Request/Identity packet to the peer.
591    The peer responds with the EAP-Response/Identity, which contains the
592    user's identity.  The formats of these packets are specified in
593    [RFC3748].
594
595    GSM subscribers are identified with the International Mobile
596    Subscriber Identity (IMSI) [GSM-03.03].  The IMSI is a string of not
597    more than 15 digits.  It is composed of a three digit Mobile Country
598    Code (MCC), a two or three digit Mobile Network Code (MNC), and a
599    Mobile Subscriber Identification Number (MSIN) of no more than 10
600    digits.  MCC and MNC uniquely identify the GSM operator and help
601    identify the AuC from which the authentication vectors need to be
602    retrieved for this subscriber.
603
604    Internet AAA protocols identify users with the Network Access
605    Identifier (NAI) [RFC4282].  When used in a roaming environment, the
606    NAI is composed of a username and a realm, separated with "@"
607    (username@realm).  The username portion identifies the subscriber
608    within the realm.
609
610    This section specifies the peer identity format used in EAP-SIM.  In
611    this document, the term "identity" or "peer identity" refers to the
612    whole identity string that is used to identify the peer.  The peer
613
614
615
616
617
618 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 11]
619 \f
620 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
621
622
623    identity may include a realm portion.  "Username" refers to the
624    portion of the peer identity that identifies the user, i.e., the
625    username does not include the realm portion.
626
627 4.2.1.2.  Identity Privacy Support
628
629    EAP-SIM includes optional identity privacy (anonymity) support that
630    can be used to hide the cleartext permanent identity and thereby make
631    the subscriber's EAP exchanges untraceable to eavesdroppers.  Because
632    the permanent identity never changes, revealing it would help
633    observers to track the user.  The permanent identity is usually based
634    on the IMSI, which may further help the tracking, because the same
635    identifier may be used in other contexts as well.  Identity privacy
636    is based on temporary identities, or pseudonyms, which are equivalent
637    to but separate from the Temporary Mobile Subscriber Identities
638    (TMSI) that are used on cellular networks.  Please see Section 12.2
639    for security considerations regarding identity privacy.
640
641 4.2.1.3.  Username Types in EAP-SIM identities
642
643    There are three types of usernames in EAP-SIM peer identities:
644
645    (1) Permanent usernames.  For example,
646    1123456789098765@myoperator.com might be a valid permanent identity.
647    In this example, 1123456789098765 is the permanent username.
648
649    (2) Pseudonym usernames.  For example, 3s7ah6n9q@myoperator.com might
650    be a valid pseudonym identity.  In this example, 3s7ah6n9q is the
651    pseudonym username.
652
653    (3) Fast re-authentication usernames.  For example,
654    53953754@myoperator.com might be a valid fast re-authentication
655    identity.  In this case, 53953754 is the fast re-authentication
656    username.  Unlike permanent usernames and pseudonym usernames, fast
657    re-authentication usernames are one-time identifiers, which are not
658    re-used across EAP exchanges.
659
660    The first two types of identities are used only on full
661    authentication and the last one only on fast re-authentication.  When
662    the optional identity privacy support is not used, the non-pseudonym
663    permanent identity is used on full authentication.  The fast
664    re-authentication exchange is specified in Section 5.
665
666 4.2.1.4.  Username Decoration
667
668    In some environments, the peer may need to decorate the identity by
669    prepending or appending the username with a string, in order to
670    indicate supplementary AAA routing information in addition to the NAI
671
672
673
674 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 12]
675 \f
676 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
677
678
679    realm.  (The usage of an NAI realm portion is not considered
680    decoration.)  Username decoration is out of the scope of this
681    document.  However, it should be noted that username decoration might
682    prevent the server from recognizing a valid username.  Hence,
683    although the peer MAY use username decoration in the identities that
684    the peer includes in EAP-Response/Identity, and although the EAP
685    server MAY accept a decorated peer username in this message, the peer
686    or the EAP server MUST NOT decorate any other peer identities that
687    are used in various EAP-SIM attributes.  Only the identity used in
688    the EAP-Response/Identity may be decorated.
689
690 4.2.1.5.  NAI Realm Portion
691
692    The peer MAY include a realm portion in the peer identity, as per the
693    NAI format.  The use of a realm portion is not mandatory.
694
695    If a realm is used, the realm MAY be chosen by the subscriber's home
696    operator and it MAY be a configurable parameter in the EAP-SIM peer
697    implementation.  In this case, the peer is typically configured with
698    the NAI realm of the home operator.  Operators MAY reserve a specific
699    realm name for EAP-SIM users.  This convention makes it easy to
700    recognize that the NAI identifies a GSM subscriber.  Such a reserved
701    NAI realm may be a useful hint as to the first authentication method
702    to use during method negotiation.  When the peer is using a pseudonym
703    username instead of the permanent username, the peer selects the
704    realm name portion similarly as it select the realm portion when
705    using the permanent username.
706
707    If no configured realm name is available, the peer MAY derive the
708    realm name from the MCC and MNC portions of the IMSI.  A RECOMMENDED
709    way to derive the realm from the IMSI using the realm 3gppnetwork.org
710    is specified in [3GPP-TS-23.003].
711
712    Some old implementations derive the realm name from the IMSI by
713    concatenating "mnc", the MNC digits of IMSI, ".mcc", the MCC digits
714    of IMSI, and ".owlan.org".  For example, if the IMSI is
715    123456789098765, and the MNC is three digits long, then the derived
716    realm name is "mnc456.mcc123.owlan.org".  As there are no DNS servers
717    running at owlan.org, these realm names can only be used with
718    manually configured AAA routing.  New implementations SHOULD use the
719    mechanism specified in [3GPP-TS-23.003] instead of owlan.org.
720
721    The IMSI is a string of digits without any explicit structure, so the
722    peer may not be able to determine the length of the MNC portion.  If
723    the peer is not able to determine whether the MNC is two or three
724    digits long, the peer MAY use a 3-digit MNC.  If the correct length
725    of the MNC is two, then the MNC used in the realm name includes the
726    first digit of the MSIN.  Hence, when configuring AAA networks for
727
728
729
730 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 13]
731 \f
732 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
733
734
735    operators that have 2-digit MNCs, the network SHOULD also be prepared
736    for realm names with incorrect, 3-digit MNCs.
737
738 4.2.1.6.  Format of the Permanent Username
739
740    The non-pseudonym permanent username SHOULD be derived from the IMSI.
741    In this case, the permanent username MUST be of the format "1" |
742    IMSI, where the character "|" denotes concatenation.  In other words,
743    the first character of the username is the digit one (ASCII value 31
744    hexadecimal), followed by the IMSI.  The IMSI is encoded as an ASCII
745    string that consists of not more than 15 decimal digits (ASCII values
746    between 30 and 39 hexadecimal), one character per IMSI digit, in the
747    order specified in [GSM-03.03].  For example, a permanent username
748    derived from the IMSI 295023820005424 would be encoded as the ASCII
749    string "1295023820005424" (byte values in hexadecimal notation: 31 32
750    39 35 30 32 33 38 32 30 30 30 35 34 32 34).
751
752    The EAP server MAY use the leading "1" as a hint to try EAP-SIM as
753    the first authentication method during method negotiation, rather
754    than, for example EAP/AKA.  The EAP-SIM server MAY propose EAP-SIM,
755    even if the leading character was not "1".
756
757    Alternatively, an implementation MAY choose a permanent username that
758    is not based on the IMSI.  In this case, the selection of the
759    username, its format, and its processing is out of the scope of this
760    document.  In this case, the peer implementation MUST NOT prepend any
761    leading characters to the username.
762
763 4.2.1.7.  Generating Pseudonyms and Fast Re-authentication Identities by
764           the Server
765
766    Pseudonym usernames and fast re-authentication identities are
767    generated by the EAP server.  The EAP server produces pseudonym
768    usernames and fast re-authentication identities in an
769    implementation-dependent manner.  Only the EAP server needs to be
770    able to map the pseudonym username to the permanent identity, or to
771    recognize a fast re-authentication identity.
772
773    EAP-SIM includes no provisions to ensure that the same EAP server
774    that generated a pseudonym username will be used on the
775    authentication exchange when the pseudonym username is used.  It is
776    recommended that the EAP servers implement some centralized mechanism
777    to allow all EAP servers of the home operator to map pseudonyms
778    generated by other severs to the permanent identity.  If no such
779    mechanism is available, then the EAP server failing to understand a
780    pseudonym issued by another server can request the that peer send the
781    permanent identity.
782
783
784
785
786 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 14]
787 \f
788 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
789
790
791    When issuing a fast re-authentication identity, the EAP server may
792    include a realm name in the identity to make the fast
793    re-authentication request be forwarded to the same EAP server.
794
795    When generating fast re-authentication identities, the server SHOULD
796    choose a fresh, new fast re-authentication identity that is different
797    from the previous ones that were used after the same full
798    authentication exchange.  A full authentication exchange and the
799    associated fast re-authentication exchanges are referred to here as
800    the same "full authentication context".  The fast re-authentication
801    identity SHOULD include a random component.  This random component
802    works as a full authentication context identifier.  A
803    context-specific fast re-authentication identity can help the server
804    to detect whether its fast re-authentication state information
805    matches that of its peer (in other words, whether the state
806    information is from the same full authentication exchange).  The
807    random component also makes the fast re-authentication identities
808    unpredictable, so an attacker cannot initiate a fast
809    re-authentication exchange to get the server's EAP-Request/SIM/
810    Re-authentication packet.
811
812    Transmitting pseudonyms and fast re-authentication identities from
813    the server to the peer is discussed in Section 4.2.1.8.  The
814    pseudonym is transmitted as a username, without an NAI realm, and the
815    fast re-authentication identity is transmitted as a complete NAI,
816    including a realm portion if a realm is required.  The realm is
817    included in the fast re-authentication identity to allow the server
818    to include a server-specific realm.
819
820    Regardless of the construction method, the pseudonym username MUST
821    conform to the grammar specified for the username portion of an NAI.
822    The fast re-authentication identity also MUST conform to the NAI
823    grammar.  The EAP servers that the subscribers of an operator can use
824    MUST ensure that the pseudonym usernames and the username portions
825    used in fast re-authentication identities they generate are unique.
826
827    In any case, it is necessary that permanent usernames, pseudonym
828    usernames, and fast re-authentication usernames are separate and
829    recognizable from each other.  It is also desirable that EAP-SIM and
830    EAP-AKA [EAP-AKA] usernames be distinguishable from each other as an
831    aid for the server on which method to offer.
832
833    In general, it is the task of the EAP server and the policies of its
834    administrator to ensure sufficient separation of the usernames.
835    Pseudonym usernames and fast re-authentication usernames are both
836    produced and used by the EAP server.  The EAP server MUST compose
837    pseudonym usernames and fast re-authentication usernames so that it
838    can determine if an NAI username is an EAP-SIM pseudonym username or
839
840
841
842 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 15]
843 \f
844 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
845
846
847    an EAP-SIM fast re-authentication username.  For instance, when the
848    usernames have been derived from the IMSI, the server could use
849    different leading characters in the pseudonym usernames and fast
850    re-authentication usernames (e.g., the pseudonym could begin with a
851    leading "3" character).  When mapping a fast re-authentication
852    identity to a permanent identity, the server SHOULD only examine the
853    username portion of the fast re-authentication identity and ignore
854    the realm portion of the identity.
855
856    Because the peer may fail to save a pseudonym username sent in an
857    EAP-Request/SIM/Challenge, for example due to malfunction, the EAP
858    server SHOULD maintain at least the most recently used pseudonym
859    username in addition to the most recently issued pseudonym username.
860    If the authentication exchange is not completed successfully, then
861    the server SHOULD NOT overwrite the pseudonym username that was
862    issued during the most recent successful authentication exchange.
863
864 4.2.1.8.  Transmitting Pseudonyms and Fast Re-authentication Identities
865           to the Peer
866
867    The server transmits pseudonym usernames and fast re-authentication
868    identities to the peer in cipher, using the AT_ENCR_DATA attribute.
869
870    The EAP-Request/SIM/Challenge message MAY include an encrypted
871    pseudonym username and/or an encrypted fast re-authentication
872    identity in the value field of the AT_ENCR_DATA attribute.  Because
873    identity privacy support and fast re-authentication are optional
874    implementations, the peer MAY ignore the AT_ENCR_DATA attribute and
875    always use the permanent identity.  On fast re-authentication
876    (discussed in Section 5), the server MAY include a new, encrypted
877    fast re-authentication identity in the
878    EAP-Request/SIM/Re-authentication message.
879
880    On receipt of the EAP-Request/SIM/Challenge, the peer MAY decrypt the
881    encrypted data in AT_ENCR_DATA.  If the authentication exchange is
882    successful, and the encrypted data includes a pseudonym username,
883    then the peer may use the obtained pseudonym username on the next
884    full authentication.  If a fast re-authentication identity is
885    included, then the peer MAY save it together with other fast
886    re-authentication state information, as discussed in Section 5, for
887    the next fast re-authentication.  If the authentication exchange does
888    not complete successfully, the peer MUST ignore the received
889    pseudonym username and the fast re-authentication identity.
890
891    If the peer does not receive a new pseudonym username in the
892    EAP-Request/SIM/Challenge message, the peer MAY use an old pseudonym
893    username instead of the permanent username on the next full
894    authentication.  The username portions of fast re-authentication
895
896
897
898 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 16]
899 \f
900 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
901
902
903    identities are one-time usernames, which the peer MUST NOT re-use.
904    When the peer uses a fast re-authentication identity in an EAP
905    exchange, the peer MUST discard the fast re-authentication identity
906    and not re-use it in another EAP authentication exchange, even if the
907    authentication exchange was not completed.
908
909 4.2.1.9.  Usage of the Pseudonym by the Peer
910
911    When the optional identity privacy support is used on full
912    authentication, the peer MAY use a pseudonym username received as
913    part of a previous full authentication sequence as the username
914    portion of the NAI.  The peer MUST NOT modify the pseudonym username
915    received in AT_NEXT_PSEUDONYM.  However, as discussed above, the peer
916    MAY need to decorate the username in some environments by appending
917    or prepending the username with a string that indicates supplementary
918    AAA routing information.
919
920    When using a pseudonym username in an environment where a realm
921    portion is used, the peer concatenates the received pseudonym
922    username with the "@" character and an NAI realm portion.  The
923    selection of the NAI realm is discussed above.  The peer can select
924    the realm portion similarly, regardless of whether it uses the
925    permanent username or a pseudonym username.
926
927 4.2.1.10.  Usage of the Fast Re-authentication Identity by the Peer
928
929    On fast re-authentication, the peer uses the fast re-authentication
930    identity that was received as part of the previous authentication
931    sequence.  A new re-authentication identity may be delivered as part
932    of both full authentication and fast re-authentication.  The peer
933    MUST NOT modify the username part of the fast re-authentication
934    identity received in AT_NEXT_REAUTH_ID, except in cases when username
935    decoration is required.  Even in these cases, the "root" fast
936    re-authentication username must not be modified, but it may be
937    appended or prepended with another string.
938
939 4.2.2.  Communicating the Peer Identity to the Server
940
941 4.2.2.1.  General
942
943    The peer identity MAY be communicated to the server with the
944    EAP-Response/Identity message.  This message MAY contain the
945    permanent identity, a pseudonym identity, or a fast re-authentication
946    identity.  If the peer uses the permanent identity or a pseudonym
947    identity, which the server is able to map to the permanent identity,
948    then the authentication proceeds as discussed in the overview of
949    Section 3.  If the peer uses a fast re-authentication identity, and
950    if the fast re-authentication identity matches with a valid fast
951
952
953
954 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 17]
955 \f
956 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
957
958
959    re-authentication identity maintained by the server, and if the
960    server agrees to use fast re-authentication, then a fast
961    re-authentication exchange is performed, as described in Section 5.
962
963    The peer identity can also be transmitted from the peer to the server
964    using EAP-SIM messages instead of the EAP-Response/Identity.  In this
965    case, the server includes an identity-requesting attribute
966    (AT_ANY_ID_REQ, AT_FULLAUTH_ID_REQ or AT_PERMANENT_ID_REQ) in the
967    EAP-Request/SIM/Start message, and the peer includes the AT_IDENTITY
968    attribute, which contains the peer's identity, in the
969    EAP-Response/SIM/Start message.  The AT_ANY_ID_REQ attribute is a
970    general identity-requesting attribute, which the server uses if it
971    does not specify which kind of an identity the peer should return in
972    AT_IDENTITY.  The server uses the AT_FULLAUTH_ID_REQ attribute to
973    request either the permanent identity or a pseudonym identity.  The
974    server uses the AT_PERMANENT_ID_REQ attribute to request that the
975    peer send its permanent identity.
976
977    The identity format in the AT_IDENTITY attribute is the same as in
978    the EAP-Response/Identity packet (except that identity decoration is
979    not allowed).  The AT_IDENTITY attribute contains a permanent
980    identity, a pseudonym identity, or a fast re-authentication identity.
981
982    Please note that the EAP-SIM peer and the EAP-SIM server only process
983    the AT_IDENTITY attribute; entities that only pass through EAP
984    packets do not process this attribute.  Hence, the authenticator and
985    other intermediate AAA elements (such as possible AAA proxy servers)
986    will continue to refer to the peer with the original identity from
987    the EAP-Response/Identity packet unless the identity authenticated in
988    the AT_IDENTITY attribute is communicated to them in another way
989    within the AAA protocol.
990
991 4.2.2.2.  Relying on EAP-Response/Identity Discouraged
992
993    The EAP-Response/Identity packet is not method-specific, so in many
994    implementations it may be handled by an EAP Framework.  This
995    introduces an additional layer of processing between the EAP peer and
996    EAP server.  The extra layer of processing may cache identity
997    responses or add decorations to the identity.  A modification of the
998    identity response will cause the EAP peer and EAP server to use
999    different identities in the key derivation, which will cause the
1000    protocol to fail.
1001
1002    For this reason, it is RECOMMENDED that the EAP peer and server use
1003    the method-specific identity attributes in EAP-SIM, and the server is
1004    strongly discouraged from relying upon the EAP-Response/Identity.
1005
1006
1007
1008
1009
1010 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 18]
1011 \f
1012 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1013
1014
1015    In particular, if the EAP server receives a decorated identity in
1016    EAP-Response/Identity, then the EAP server MUST use the
1017    identity-requesting attributes to request that the peer send an
1018    unmodified and undecorated copy of the identity in AT_IDENTITY.
1019
1020 4.2.3.  Choice of Identity for the EAP-Response/Identity
1021
1022    If EAP-SIM peer is started upon receiving an EAP-Request/Identity
1023    message, then the peer MAY use an EAP-SIM identity in the EAP-
1024    Response/Identity packet.  In this case, the peer performs the
1025    following steps.
1026
1027    If the peer has maintained fast re-authentication state information
1028    and wants to use fast re-authentication, then the peer transmits the
1029    fast re-authentication identity in EAP-Response/Identity.
1030
1031    Else, if the peer has a pseudonym username available, then the peer
1032    transmits the pseudonym identity in EAP-Response/Identity.
1033
1034    In other cases, the peer transmits the permanent identity in
1035    EAP-Response/Identity.
1036
1037 4.2.4.  Server Operation in the Beginning of EAP-SIM Exchange
1038
1039    As discussed in Section 4.2.2.2, the server SHOULD NOT rely on an
1040    identity string received in EAP-Response/Identity.  Therefore, the
1041    RECOMMENDED way to start an EAP-SIM exchange is to ignore any
1042    received identity strings.  The server SHOULD begin the EAP-SIM
1043    exchange by issuing the EAP-Request/SIM/Start packet with an
1044    identity-requesting attribute to indicate that the server wants the
1045    peer to include an identity in the AT_IDENTITY attribute of the EAP-
1046    Response/SIM/Start message.  Three methods to request an identity
1047    from the peer are discussed below.
1048
1049    If the server chooses not to ignore the contents of EAP-
1050    Response/Identity, then the server may have already received an EAP-
1051    SIM identity in this packet.  However, if the EAP server has not
1052    received any EAP-SIM peer identity (permanent identity, pseudonym
1053    identity, or fast re-authentication identity) from the peer when
1054    sending the first EAP-SIM request, or if the EAP server has received
1055    an EAP-Response/Identity packet but the contents do not appear to be
1056    a valid permanent identity, pseudonym identity or a re-authentication
1057    identity, then the server MUST request an identity from the peer
1058    using one of the methods below.
1059
1060    The server sends the EAP-Request/SIM/Start message with the
1061    AT_PERMANENT_ID_REQ attribute to indicate that the server wants the
1062    peer to include the permanent identity in the AT_IDENTITY attribute
1063
1064
1065
1066 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 19]
1067 \f
1068 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1069
1070
1071    of the EAP-Response/SIM/Start message.  This is done in the following
1072    cases:
1073
1074    o  The server does not support fast re-authentication or identity
1075       privacy.
1076
1077    o  The server decided to process a received identity, and the server
1078       recognizes the received identity as a pseudonym identity but the
1079       server is not able to map the pseudonym identity to a permanent
1080       identity.
1081
1082    The server issues the EAP-Request/SIM/Start packet with the
1083    AT_FULLAUTH_ID_REQ attribute to indicate that the server wants the
1084    peer to include a full authentication identity (pseudonym identity or
1085    permanent identity) in the AT_IDENTITY attribute of the
1086    EAP-Response/SIM/Start message.  This is done in the following cases:
1087
1088    o  The server does not support fast re-authentication and the server
1089       supports identity privacy.
1090
1091    o  The server decided to process a received identity, and the server
1092       recognizes the received identity as a re-authentication identity
1093       but the server is not able to map the re-authentication identity
1094       to a permanent identity.
1095
1096    The server issues the EAP-Request/SIM/Start packet with the
1097    AT_ANY_ID_REQ attribute to indicate that the server wants the peer to
1098    include an identity in the AT_IDENTITY attribute of the
1099    EAP-Response/SIM/Start message, and the server does not indicate any
1100    preferred type for the identity.  This is done in other cases, such
1101    as when the server ignores a received EAP-Response/Identity, the
1102    server does not have any identity, or the server does not recognize
1103    the format of a received identity.
1104
1105 4.2.5.  Processing of EAP-Request/SIM/Start by the Peer
1106
1107    Upon receipt of an EAP-Request/SIM/Start message, the peer MUST
1108    perform the following steps.
1109
1110    If the EAP-Request/SIM/Start does not include an identity request
1111    attribute, then the peer responds with EAP-Response/SIM/Start without
1112    AT_IDENTITY.  The peer includes the AT_SELECTED_VERSION and
1113    AT_NONCE_MT attributes, because the exchange is a full authentication
1114    exchange.
1115
1116    If the EAP-Request/SIM/Start includes AT_PERMANENT_ID_REQ, and if the
1117    peer does not have a pseudonym available, then the peer MUST respond
1118    with EAP-Response/SIM/Start and include the permanent identity in
1119
1120
1121
1122 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 20]
1123 \f
1124 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1125
1126
1127    AT_IDENTITY.  If the peer has a pseudonym available, then the peer
1128    MAY refuse to send the permanent identity; hence, in this case the
1129    peer MUST either respond with EAP-Response/SIM/Start and include the
1130    permanent identity in AT_IDENTITY or respond with EAP-Response/SIM/
1131    Client-Error packet with the code "unable to process packet".
1132
1133    If the EAP-Request/SIM/Start includes AT_FULL_AUTH_ID_REQ, and if the
1134    peer has a pseudonym available, then the peer SHOULD respond with
1135    EAP-Response/SIM/Start and include the pseudonym identity in
1136    AT_IDENTITY.  If the peer does not have a pseudonym when it receives
1137    this message, then the peer MUST respond with EAP-Response/SIM/Start
1138    and include the permanent identity in AT_IDENTITY.  The Peer MUST NOT
1139    use a re-authentication identity in the AT_IDENTITY attribute.
1140
1141    If the EAP-Request/SIM/Start includes AT_ANY_ID_REQ, and if the peer
1142    has maintained fast re-authentication state information and the peer
1143    wants to use fast re-authentication, then the peer responds with
1144    EAP-Response/SIM/Start and includes the fast re-authentication
1145    identity in AT_IDENTITY.  Else, if the peer has a pseudonym identity
1146    available, then the peer responds with EAP-Response/SIM/Start and
1147    includes the pseudonym identity in AT_IDENTITY.  Else, the peer
1148    responds with EAP-Response/SIM/Start and includes the permanent
1149    identity in AT_IDENTITY.
1150
1151    An EAP-SIM exchange may include several EAP/SIM/Start rounds.  The
1152    server may issue a second EAP-Request/SIM/Start if it was not able to
1153    recognize the identity that the peer used in the previous AT_IDENTITY
1154    attribute.  At most, three EAP/SIM/Start rounds can be used, so the
1155    peer MUST NOT respond to more than three EAP-Request/SIM/Start
1156    messages within an EAP exchange.  The peer MUST verify that the
1157    sequence of EAP-Request/SIM/Start packets that the peer receives
1158    comply with the sequencing rules defined in this document.  That is,
1159    AT_ANY_ID_REQ can only be used in the first EAP-Request/SIM/Start; in
1160    other words, AT_ANY_ID_REQ MUST NOT be used in the second or third
1161    EAP-Request/SIM/Start.  AT_FULLAUTH_ID_REQ MUST NOT be used if the
1162    previous EAP-Request/SIM/Start included AT_PERMANENT_ID_REQ.  The
1163    peer operation, in cases when it receives an unexpected attribute or
1164    an unexpected message, is specified in Section 6.3.1.
1165
1166 4.2.6.  Attacks Against Identity Privacy
1167
1168    The section above specifies two possible ways the peer can operate
1169    upon receipt of AT_PERMANENT_ID_REQ.  This is because a received
1170    AT_PERMANENT_ID_REQ does not necessarily originate from the valid
1171    network, but an active attacker may transmit an EAP-Request/SIM/
1172    Start packet with an AT_PERMANENT_ID_REQ attribute to the peer, in an
1173    effort to find out the true identity of the user.  If the peer does
1174    not want to reveal its permanent identity, then the peer sends the
1175
1176
1177
1178 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 21]
1179 \f
1180 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1181
1182
1183    EAP-Response/SIM/Client-Error packet with the error code "unable to
1184    process packet", and the authentication exchange terminates.
1185
1186    Basically, there are two different policies that the peer can employ
1187    with regard to AT_PERMANENT_ID_REQ.  A "conservative" peer assumes
1188    that the network is able to maintain pseudonyms robustly.  Therefore,
1189    if a conservative peer has a pseudonym username, the peer responds
1190    with EAP-Response/SIM/Client-Error to the EAP packet with
1191    AT_PERMANENT_ID_REQ, because the peer believes that the valid network
1192    is able to map the pseudonym identity to the peer's permanent
1193    identity.  (Alternatively, the conservative peer may accept
1194    AT_PERMANENT_ID_REQ in certain circumstances, for example, if the
1195    pseudonym was received a long time ago.)  The benefit of this policy
1196    is that it protects the peer against active attacks on anonymity.  On
1197    the other hand, a "liberal" peer always accepts the
1198    AT_PERMANENT_ID_REQ and responds with the permanent identity.  The
1199    benefit of this policy is that it works even if the valid network
1200    sometimes loses pseudonyms and is not able to map them to the
1201    permanent identity.
1202
1203 4.2.7.  Processing of AT_IDENTITY by the Server
1204
1205    When the server receives an EAP-Response/SIM/Start message with the
1206    AT_IDENTITY (in response to the server's identity requesting
1207    attribute), the server MUST operate as follows.
1208
1209    If the server used AT_PERMANENT_ID_REQ, and if the AT_IDENTITY does
1210    not contain a valid permanent identity, then the server sends
1211    EAP-Request/SIM/Notification with AT_NOTIFICATION code "General
1212    failure" (16384), and the EAP exchange terminates.  If the server
1213    recognizes the permanent identity and is able to continue, then the
1214    server proceeds with full authentication by sending EAP-Request/SIM/
1215    Challenge.
1216
1217    If the server used AT_FULLAUTH_ID_REQ, and if AT_IDENTITY contains a
1218    valid permanent identity or a pseudonym identity that the server can
1219    map to a valid permanent identity, then the server proceeds with full
1220    authentication by sending EAP-Request/SIM/Challenge.  If AT_IDENTITY
1221    contains a pseudonym identity that the server is not able to map to a
1222    valid permanent identity, or an identity that the server is not able
1223    to recognize or classify, then the server sends EAP-Request/SIM/Start
1224    with AT_PERMANENT_ID_REQ.
1225
1226    If the server used AT_ANY_ID_REQ, and if the AT_IDENTITY contains a
1227    valid permanent identity or a pseudonym identity that the server can
1228    map to a valid permanent identity, then the server proceeds with full
1229    authentication by sending EAP-Request/SIM/Challenge.
1230
1231
1232
1233
1234 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 22]
1235 \f
1236 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1237
1238
1239    If the server used AT_ANY_ID_REQ, and if AT_IDENTITY contains a valid
1240    fast re-authentication identity and the server agrees on using
1241    re-authentication, then the server proceeds with fast
1242    re-authentication by sending EAP-Request/SIM/Re-authentication
1243    (Section 5).
1244
1245    If the server used AT_ANY_ID_REQ, and if the peer sent an
1246    EAP-Response/SIM/Start with only AT_IDENTITY (indicating
1247    re-authentication), but the server is not able to map the identity to
1248    a permanent identity, then the server sends EAP-Request/SIM/Start
1249    with AT_FULLAUTH_ID_REQ.
1250
1251    If the server used AT_ANY_ID_REQ, and if AT_IDENTITY contains a valid
1252    fast re-authentication identity that the server is able to map to a
1253    permanent identity, and if the server does not want to use fast
1254    re-authentication, then the server sends EAP-Request/SIM/Start
1255    without any identity requesting attributes.
1256
1257    If the server used AT_ANY_ID_REQ, and AT_IDENTITY contains an
1258    identity that the server recognizes as a pseudonym identity but the
1259    server is not able to map the pseudonym identity to a permanent
1260    identity, then the server sends EAP-Request/SIM/Start with
1261    AT_PERMANENT_ID_REQ.
1262
1263    If the server used AT_ANY_ID_REQ, and AT_IDENTITY contains an
1264    identity that the server is not able to recognize or classify, then
1265    the server sends EAP-Request/SIM/Start with AT_FULLAUTH_ID_REQ.
1266
1267 4.3.  Message Sequence Examples (Informative)
1268
1269    This section contains non-normative message sequence examples to
1270    illustrate how the peer identity can be communicated to the server.
1271
1272
1273
1274
1275
1276
1277
1278
1279
1280
1281
1282
1283
1284
1285
1286
1287
1288
1289
1290 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 23]
1291 \f
1292 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1293
1294
1295 4.3.1.  Full Authentication
1296
1297    This case for full authentication is illustrated below in Figure 2.
1298    In this case, AT_IDENTITY contains either the permanent identity or a
1299    pseudonym identity.  The same sequence is also used in case the
1300    server uses the AT_FULLAUTH_ID_REQ in EAP-Request/SIM/Start.
1301
1302       Peer                                             Authenticator
1303         |                                                       |
1304         |                            +------------------------------+
1305         |                            | Server does not have a       |
1306         |                            | Subscriber identity available|
1307         |                            | When starting EAP-SIM        |
1308         |                            +------------------------------+
1309         |                                                       |
1310         |          EAP-Request/SIM/Start                        |
1311         |          (AT_ANY_ID_REQ, AT_VERSION_LIST)             |
1312         |<------------------------------------------------------|
1313         |                                                       |
1314         |                                                       |
1315         | EAP-Response/SIM/Start                                |
1316         | (AT_IDENTITY, AT_NONCE_MT,                            |
1317         |  AT_SELECTED_VERSION)                                 |
1318         |------------------------------------------------------>|
1319         |                                                       |
1320
1321          Figure 2: Requesting any identity, full authentication
1322
1323    If the peer uses its full authentication identity and the AT_IDENTITY
1324    attribute contains a valid permanent identity or a valid pseudonym
1325    identity that the EAP server is able to map to the permanent
1326    identity, then the full authentication sequence proceeds as usual
1327    with the EAP Server issuing the EAP-Request/SIM/Challenge message.
1328
1329
1330
1331
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
1339
1340
1341
1342
1343
1344
1345
1346 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 24]
1347 \f
1348 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1349
1350
1351 4.3.2.  Fast Re-authentication
1352
1353    The case when the server uses the AT_ANY_ID_REQ and the peer wants to
1354    perform fast re-authentication is illustrated below in Figure 3.
1355
1356       Peer                                             Authenticator
1357         |                                                       |
1358         |                            +------------------------------+
1359         |                            | Server does not have a       |
1360         |                            | Subscriber identity available|
1361         |                            | When starting EAP-SIM        |
1362         |                            +------------------------------+
1363         |                                                       |
1364         |        EAP-Request/SIM/Start                          |
1365         |        (AT_ANY_ID_REQ, AT_VERSION_LIST)               |
1366         |<------------------------------------------------------|
1367         |                                                       |
1368         |                                                       |
1369         | EAP-Response/SIM/Start                                |
1370         | (AT_IDENTITY containing a fast re-auth. identity)     |
1371         |------------------------------------------------------>|
1372         |                                                       |
1373
1374        Figure 3: Requesting any identity, fast re-authentication
1375
1376    On fast re-authentication, if the AT_IDENTITY attribute contains a
1377    valid fast re-authentication identity and the server agrees on using
1378    fast re-authentication, then the server proceeds with the fast
1379    re-authentication sequence and issues the EAP-Request/SIM/
1380    Re-authentication packet, as specified in Section 5.
1381
1382
1383
1384
1385
1386
1387
1388
1389
1390
1391
1392
1393
1394
1395
1396
1397
1398
1399
1400
1401
1402 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 25]
1403 \f
1404 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1405
1406
1407 4.3.3.  Fall Back to Full Authentication
1408
1409    Figure 4 illustrates cases in which the server does not recognize the
1410    fast re-authentication identity the peer used in AT_IDENTITY, and
1411    issues a second EAP-Request/SIM/Start message.
1412
1413       Peer                                             Authenticator
1414         |                                                       |
1415         |                            +------------------------------+
1416         |                            | Server does not have a       |
1417         |                            | Subscriber identity available|
1418         |                            | When starting EAP-SIM        |
1419         |                            +------------------------------+
1420         |                                                       |
1421         |        EAP-Request/SIM/Start                          |
1422         |        (AT_ANY_ID_REQ, AT_VERSION_LIST)               |
1423         |<------------------------------------------------------|
1424         |                                                       |
1425         |                                                       |
1426         | EAP-Response/SIM/Start                                |
1427         | (AT_IDENTITY containing a fast re-auth. identity)     |
1428         |------------------------------------------------------>|
1429         |                                                       |
1430         |                            +------------------------------+
1431         |                            | Server does not recognize    |
1432         |                            | The fast re-auth.            |
1433         |                            | Identity                     |
1434         |                            +------------------------------+
1435         |                                                       |
1436         |     EAP-Request/SIM/Start                             |
1437         |     (AT_FULLAUTH_ID_REQ, AT_VERSION_LIST)             |
1438         |<------------------------------------------------------|
1439         |                                                       |
1440         |                                                       |
1441         | EAP-Response/SIM/Start                                |
1442         | (AT_IDENTITY with a full-auth. identity, AT_NONCE_MT, |
1443         |  AT_SELECTED_VERSION)                                 |
1444         |------------------------------------------------------>|
1445         |                                                       |
1446
1447               Figure 4: Fall back to full authentication
1448
1449
1450
1451
1452
1453
1454
1455
1456
1457
1458 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 26]
1459 \f
1460 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1461
1462
1463 4.3.4.  Requesting the Permanent Identity 1
1464
1465    Figure 5 illustrates the case in which the EAP server fails to map
1466    the pseudonym identity included in the EAP-Response/Identity packet
1467    to a valid permanent identity.
1468
1469       Peer                                             Authenticator
1470          |                                                       |
1471          |                               EAP-Request/Identity    |
1472          |<------------------------------------------------------|
1473          |                                                       |
1474          | EAP-Response/Identity                                 |
1475          | (Includes a pseudonym)                                |
1476          |------------------------------------------------------>|
1477          |                                                       |
1478          |                            +------------------------------+
1479          |                            | Server fails to map the      |
1480          |                            | Pseudonym to a permanent id. |
1481          |                            +------------------------------+
1482          |  EAP-Request/SIM/Start                                |
1483          |  (AT_PERMANENT_ID_REQ, AT_VERSION_LIST)               |
1484          |<------------------------------------------------------|
1485          |                                                       |
1486          | EAP-Response/SIM/Start                                |
1487          | (AT_IDENTITY with permanent identity, AT_NONCE_MT,    |
1488          |  AT_SELECTED_VERSION)                                 |
1489          |------------------------------------------------------>|
1490          |                                                       |
1491
1492               Figure 5: Requesting the permanent identity
1493
1494    If the server recognizes the permanent identity, then the
1495    authentication sequence proceeds as usual with the EAP Server issuing
1496    the EAP-Request/SIM/Challenge message.
1497
1498
1499
1500
1501
1502
1503
1504
1505
1506
1507
1508
1509
1510
1511
1512
1513
1514 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 27]
1515 \f
1516 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1517
1518
1519 4.3.5.  Requesting the Permanent Identity 2
1520
1521    Figure 6 illustrates the case in which the EAP server fails to map
1522    the pseudonym included in the AT_IDENTITY attribute to a valid
1523    permanent identity.
1524
1525       Peer                                             Authenticator
1526          |                                                       |
1527          |                            +------------------------------+
1528          |                            | Server does not have a       |
1529          |                            | Subscriber identity available|
1530          |                            | When starting EAP-SIM        |
1531          |                            +------------------------------+
1532          |        EAP-Request/SIM/Start                          |
1533          |        (AT_ANY_ID_REQ, AT_VERSION_LIST)               |
1534          |<------------------------------------------------------|
1535          |                                                       |
1536          |EAP-Response/SIM/Start                                 |
1537          |(AT_IDENTITY with a pseudonym identity, AT_NONCE_MT,   |
1538          | AT_SELECTED_VERSION)                                  |
1539          |------------------------------------------------------>|
1540          |                           +-------------------------------+
1541          |                           | Server fails to map the       |
1542          |                           | Pseudonym in AT_IDENTITY      |
1543          |                           | to a valid permanent identity |
1544          |                           +-------------------------------+
1545          |                                                       |
1546          |                EAP-Request/SIM/Start                  |
1547          |                (AT_PERMANENT_ID_REQ, AT_VERSION_LIST) |
1548          |<------------------------------------------------------|
1549          |                                                       |
1550          | EAP-Response/SIM/Start                                |
1551          | (AT_IDENTITY with permanent identity,                 |
1552          |  AT_NONCE_MT, AT_SELECTED_VERSION)                    |
1553          |------------------------------------------------------>|
1554          |                                                       |
1555
1556    Figure 6: Requesting a permanent identity (two EAP-SIM Start rounds)
1557
1558 4.3.6.  Three EAP-SIM/Start Roundtrips
1559
1560    In the worst case, there are three EAP/SIM/Start round trips before
1561    the server obtains an acceptable identity.  This case is illustrated
1562    in Figure 7.
1563
1564
1565
1566
1567
1568
1569
1570 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 28]
1571 \f
1572 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1573
1574
1575       Peer                                             Authenticator
1576        |                                                       |
1577        |                            +------------------------------+
1578        |                            | Server does not have a       |
1579        |                            | Subscriber identity available|
1580        |                            | When starting EAP-SIM        |
1581        |                            +------------------------------+
1582        |        EAP-Request/SIM/Start                          |
1583        |        (Includes AT_ANY_ID_REQ, AT_VERSION_LIST)      |
1584        |<------------------------------------------------------|
1585        |                                                       |
1586        | EAP-Response/SIM/Start                                |
1587        | (AT_IDENTITY with fast re-auth. identity)             |
1588        |------------------------------------------------------>|
1589        |                                                       |
1590        |                            +------------------------------+
1591        |                            | Server does not accept       |
1592        |                            | The fast re-auth.            |
1593        |                            | Identity                     |
1594        |                            +------------------------------+
1595        |     EAP-Request/SIM/Start                             |
1596        |     (AT_FULLAUTH_ID_REQ, AT_VERSION_LIST)             |
1597        |<------------------------------------------------------|
1598        |                                                       |
1599        :                                                       :
1600        :                                                       :
1601        :                                                       :
1602        :                                                       :
1603        |EAP-Response/SIM/Start                                 |
1604        |(AT_IDENTITY with a pseudonym identity, AT_NONCE_MT,   |
1605        | AT_SELECTED_VERSION)                                  |
1606        |------------------------------------------------------>|
1607        |                                                       |
1608        |                           +-------------------------------+
1609        |                           | Server fails to map the       |
1610        |                           | Pseudonym in AT_IDENTITY      |
1611        |                           | to a valid permanent identity |
1612        |                           +-------------------------------+
1613        |           EAP-Request/SIM/Start                       |
1614        |           (AT_PERMANENT_ID_REQ, AT_VERSION_LIST)      |
1615        |<------------------------------------------------------|
1616        |                                                       |
1617        | EAP-Response/SIM/Start                                |
1618        | (AT_IDENTITY with permanent identity, AT_NONCE_MT,    |
1619        |  AT_SELECTED_VERSION)                                 |
1620        |------------------------------------------------------>|
1621        |                                                       |
1622                 Figure 7: Three EAP-SIM Start rounds
1623
1624
1625
1626 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 29]
1627 \f
1628 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1629
1630
1631    After the last EAP-Response/SIM/Start message, the full
1632    authentication sequence proceeds as usual.  If the EAP Server
1633    recognizes the permanent identity and is able to proceed, the server
1634    issues the EAP-Request/SIM/Challenge message.
1635
1636 5.  Fast Re-Authentication
1637
1638 5.1.  General
1639
1640    In some environments, EAP authentication may be performed frequently.
1641    Because the EAP-SIM full authentication procedure makes use of the
1642    GSM SIM A3/A8 algorithms, and therefore requires 2 or 3 fresh
1643    triplets from the Authentication Centre, the full authentication
1644    procedure is not very well suited for frequent use.  Therefore,
1645    EAP-SIM includes a more inexpensive fast re-authentication procedure
1646    that does not make use of the SIM A3/A8 algorithms and does not need
1647    new triplets from the Authentication Centre.  Re-authentication can
1648    be performed in fewer roundtrips than the full authentication.
1649
1650    Fast re-authentication is optional to implement for both the EAP-SIM
1651    server and peer.  On each EAP authentication, either one of the
1652    entities may also fall back on full authentication if it does not
1653    want to use fast re-authentication.
1654
1655    Fast re-authentication is based on the keys derived on the preceding
1656    full authentication.  The same K_aut and K_encr keys that were used
1657    in full authentication are used to protect EAP-SIM packets and
1658    attributes, and the original Master Key from full authentication is
1659    used to generate a fresh Master Session Key, as specified in Section
1660    7.
1661
1662    The fast re-authentication exchange makes use of an unsigned 16-bit
1663    counter, included in the AT_COUNTER attribute.  The counter has three
1664    goals: 1) it can be used to limit the number of successive
1665    reauthentication exchanges without full authentication 2) it
1666    contributes to the keying material, and 3) it protects the peer and
1667    the server from replays.  On full authentication, both the server and
1668    the peer initialize the counter to one.  The counter value of at
1669    least one is used on the first fast re-authentication.  On subsequent
1670    fast re-authentications, the counter MUST be greater than on any of
1671    the previous re-authentications.  For example, on the second fast
1672    re-authentication, the counter value is two or greater.  The
1673    AT_COUNTER attribute is encrypted.
1674
1675    Both the peer and the EAP server maintain a copy of the counter.  The
1676    EAP server sends its counter value to the peer in the fast
1677    re-authentication request.  The peer MUST verify that its counter
1678    value is less than or equal to the value sent by the EAP server.
1679
1680
1681
1682 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 30]
1683 \f
1684 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1685
1686
1687    The server includes an encrypted server random nonce (AT_NONCE_S) in
1688    the fast re-authentication request.  The AT_MAC attribute in the
1689    peer's response is calculated over NONCE_S to provide a
1690    challenge/response authentication scheme.  The NONCE_S also
1691    contributes to the new Master Session Key.
1692
1693    Both the peer and the server SHOULD have an upper limit for the
1694    number of subsequent fast re-authentications allowed before a full
1695    authentication needs to be performed.  Because a 16-bit counter is
1696    used in fast re-authentication, the theoretical maximum number of
1697    re-authentications is reached when the counter value reaches FFFF
1698    hexadecimal.
1699
1700    In order to use fast re-authentication, the peer and the EAP server
1701    need to store the following values: Master Key, latest counter value
1702    and the next fast re-authentication identity.  K_aut, K_encr may
1703    either be stored or derived again from MK.  The server may also need
1704    to store the permanent identity of the user.
1705
1706 5.2.  Comparison to UMTS AKA
1707
1708    When analyzing the fast re-authentication exchange, it may be helpful
1709    to compare it with the UMTS Authentication and Key Agreement (AKA)
1710    exchange, which it resembles closely.  The counter corresponds to the
1711    UMTS AKA sequence number, NONCE_S corresponds to RAND, AT_MAC in
1712    EAP-Request/SIM/Re-authentication corresponds to AUTN, the AT_MAC in
1713    EAP-Response/SIM/Re-authentication corresponds to RES,
1714    AT_COUNTER_TOO_SMALL corresponds to AUTS, and encrypting the counter
1715    corresponds to the usage of the Anonymity Key.  Also, the key
1716    generation on fast re-authentication, with regard to random or fresh
1717    material, is similar to UMTS AKA -- the server generates the NONCE_S
1718    and counter values, and the peer only verifies that the counter value
1719    is fresh.
1720
1721    It should also be noted that encrypting the AT_NONCE_S, AT_COUNTER,
1722    or AT_COUNTER_TOO_SMALL attributes is not important to the security
1723    of the fast re-authentication exchange.
1724
1725 5.3.  Fast Re-authentication Identity
1726
1727    The fast re-authentication procedure makes use of separate
1728    re-authentication user identities.  Pseudonyms and the permanent
1729    identity are reserved for full authentication only.  If a
1730    re-authentication identity is lost and the network does not recognize
1731    it, the EAP server can fall back on full authentication.
1732
1733
1734
1735
1736
1737
1738 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 31]
1739 \f
1740 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1741
1742
1743    If the EAP server supports fast re-authentication, it MAY include the
1744    skippable AT_NEXT_REAUTH_ID attribute in the encrypted data of
1745    EAP-Request/SIM/Challenge message (Section 9.3).  This attribute
1746    contains a new fast re-authentication identity for the next fast
1747    re-authentication.  The attribute also works as a capability flag
1748    that, indicating that the server supports fast re-authentication, and
1749    that the server wants to continue using fast re-authentication within
1750    the current context.  The peer MAY ignore this attribute, in which
1751    case it MUST use full authentication next time.  If the peer wants to
1752    use re-authentication, it uses this fast re-authentication identity
1753    on next authentication.  Even if the peer has a fast
1754    re-authentication identity, the peer MAY discard the fast
1755    re-authentication identity and use a pseudonym or the permanent
1756    identity instead, in which case full authentication MUST be
1757    performed.  If the EAP server does not include the AT_NEXT_REAUTH_ID
1758    in the encrypted data of EAP-Request/SIM/Challenge or
1759    EAP-Request/SIM/ Re-authentication, then the peer MUST discard its
1760    current fast re-authentication state information and perform a full
1761    authentication next time.
1762
1763    In environments where a realm portion is needed in the peer identity,
1764    the fast re-authentication identity received in AT_NEXT_REAUTH_ID
1765    MUST contain both a username portion and a realm portion, as per the
1766    NAI format.  The EAP Server can choose an appropriate realm part in
1767    order to have the AAA infrastructure route subsequent fast
1768    re-authentication related requests to the same AAA server.  For
1769    example, the realm part MAY include a portion that is specific to the
1770    AAA server.  Hence, it is sufficient to store the context required
1771    for fast re-authentication in the AAA server that performed the full
1772    authentication.
1773
1774    The peer MAY use the fast re-authentication identity in the
1775    EAP-Response/Identity packet or, in response to the server's
1776    AT_ANY_ID_REQ attribute, the peer MAY use the fast re-authentication
1777    identity in the AT_IDENTITY attribute of the EAP-Response/SIM/Start
1778    packet.
1779
1780    The peer MUST NOT modify the username portion of the fast
1781    re-authentication identity, but the peer MAY modify the realm portion
1782    or replace it with another realm portion.  The peer might need to
1783    modify the realm in order to influence the AAA routing, for example,
1784    to make sure that the correct server is reached.  It should be noted
1785    that sharing the same fast re-authentication key among several
1786    servers may have security risks, so changing the realm portion of the
1787    NAI in order to change the EAP server is not desirable.
1788
1789
1790
1791
1792
1793
1794 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 32]
1795 \f
1796 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1797
1798
1799    Even if the peer uses a fast re-authentication identity, the server
1800    may want to fall back on full authentication, for example because the
1801    server does not recognize the fast re-authentication identity or does
1802    not want to use fast re-authentication.  In this case, the server
1803    starts the full authentication procedure by issuing an
1804    EAP-Request/SIM/Start packet.  This packet always starts a full
1805    authentication sequence if it does not include the AT_ANY_ID_REQ
1806    attribute.  If the server was not able to recover the peer's identity
1807    from the fast re-authentication identity, the server includes either
1808    the AT_FULLAUTH_ID_REQ or the AT_PERMANENT_ID_REQ attribute in this
1809    EAP request.
1810
1811 5.4.  Fast Re-authentication Procedure
1812
1813    Figure 8 illustrates the fast re-authentication procedure.  In this
1814    example, the optional protected success indication is not used.
1815    Encrypted attributes are denoted with '*'.  The peer uses its
1816    re-authentication identity in the EAP-Response/Identity packet.  As
1817    discussed above, an alternative way to communicate the
1818    re-authentication identity to the server is for the peer to use the
1819    AT_IDENTITY attribute in the EAP-Response/SIM/Start message.  This
1820    latter case is not illustrated in the figure below, and it is only
1821    possible when the server requests that the peer send its identity by
1822    including the AT_ANY_ID_REQ attribute in the EAP-Request/SIM/Start
1823    packet.
1824
1825    If the server recognizes the identity as a valid fast
1826    re-authentication identity, and if the server agrees to use fast
1827    re-authentication, then the server sends the EAP-Request/SIM/
1828    Re-authentication packet to the peer.  This packet MUST include the
1829    encrypted AT_COUNTER attribute, with a fresh counter value, the
1830    encrypted AT_NONCE_S attribute that contains a random number chosen
1831    by the server, the AT_ENCR_DATA and the AT_IV attributes used for
1832    encryption, and the AT_MAC attribute that contains a message
1833    authentication code over the packet.  The packet MAY also include an
1834    encrypted AT_NEXT_REAUTH_ID attribute that contains the next fast
1835    re-authentication identity.
1836
1837    Fast re-authentication identities are one-time identities.  If the
1838    peer does not receive a new fast re-authentication identity, it MUST
1839    use either the permanent identity or a pseudonym identity on the next
1840    authentication to initiate full authentication.
1841
1842    The peer verifies that AT_MAC is correct, and that the counter value
1843    is fresh (greater than any previously used value).  The peer MAY save
1844    the next fast re-authentication identity from the encrypted
1845    AT_NEXT_REAUTH_ID for next time.  If all checks are successful, the
1846    peer responds with the EAP-Response/SIM/Re-authentication packet,
1847
1848
1849
1850 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 33]
1851 \f
1852 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1853
1854
1855    including the AT_COUNTER attribute with the same counter value and
1856    AT_MAC attribute.
1857
1858    The server verifies the AT_MAC attribute and also verifies that the
1859    counter value is the same that it used in the EAP-Request/SIM/
1860    Re-authentication packet.  If these checks are successful, the
1861    re-authentication has succeeded and the server sends the EAP-Success
1862    packet to the peer.
1863
1864    If protected success indications (Section 6.2) were used, the
1865    EAP-Success packet would be preceded by an EAP-SIM notification
1866    round.
1867
1868
1869
1870
1871
1872
1873
1874
1875
1876
1877
1878
1879
1880
1881
1882
1883
1884
1885
1886
1887
1888
1889
1890
1891
1892
1893
1894
1895
1896
1897
1898
1899
1900
1901
1902
1903
1904
1905
1906 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 34]
1907 \f
1908 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1909
1910
1911        Peer                                             Authenticator
1912           |                                                       |
1913           |                               EAP-Request/Identity    |
1914           |<------------------------------------------------------|
1915           |                                                       |
1916           | EAP-Response/Identity                                 |
1917           | (Includes a fast re-authentication identity)          |
1918           |------------------------------------------------------>|
1919           |                                                       |
1920           |                          +--------------------------------+
1921           |                          | Server recognizes the identity |
1922           |                          | and agrees to use fast         |
1923           |                          | re-authentication              |
1924           |                          +--------------------------------+
1925           |                                                       |
1926           :                                                       :
1927           :                                                       :
1928           :                                                       :
1929           :                                                       :
1930           |  EAP-Request/SIM/Re-authentication                    |
1931           |  (AT_IV, AT_ENCR_DATA, *AT_COUNTER,                   |
1932           |   *AT_NONCE_S, *AT_NEXT_REAUTH_ID, AT_MAC)            |
1933           |<------------------------------------------------------|
1934           |                                                       |
1935      +-----------------------------------------------+            |
1936      | Peer verifies AT_MAC and the freshness of     |            |
1937      | the counter. Peer MAY store the new fast re-  |            |
1938      | authentication identity for next re-auth.     |            |
1939      +-----------------------------------------------+            |
1940           |                                                       |
1941           | EAP-Response/SIM/Re-authentication                    |
1942           | (AT_IV, AT_ENCR_DATA, *AT_COUNTER with same value,    |
1943           |  AT_MAC)                                              |
1944           |------------------------------------------------------>|
1945           |                          +--------------------------------+
1946           |                          | Server verifies AT_MAC and     |
1947           |                          | the counter                    |
1948           |                          +--------------------------------+
1949           |                                                       |
1950           |                                          EAP-Success  |
1951           |<------------------------------------------------------|
1952           |                                                       |
1953
1954                     Figure 8: Fast Re-authentication
1955
1956
1957
1958
1959
1960
1961
1962 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 35]
1963 \f
1964 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
1965
1966
1967 5.5.  Fast Re-authentication Procedure when Counter Is Too Small
1968
1969    If the peer does not accept the counter value of EAP-Request/SIM/
1970    Re-authentication, it indicates the counter synchronization problem
1971    by including the encrypted AT_COUNTER_TOO_SMALL in EAP-Response/SIM/
1972    Re-authentication.  The server responds with EAP-Request/SIM/Start to
1973    initiate a normal full authentication procedure.  This is illustrated
1974    in Figure 9.  Encrypted attributes are denoted with '*'.
1975
1976        Peer                                             Authenticator
1977           |          EAP-Request/SIM/Start                        |
1978           |          (AT_ANY_ID_REQ, AT_VERSION_LIST)             |
1979           |<------------------------------------------------------|
1980           |                                                       |
1981           | EAP-Response/SIM/Start                                |
1982           | (AT_IDENTITY)                                         |
1983           | (Includes a fast re-authentication identity)          |
1984           |------------------------------------------------------>|
1985           |                                                       |
1986           |  EAP-Request/SIM/Re-authentication                    |
1987           |  (AT_IV, AT_ENCR_DATA, *AT_COUNTER,                   |
1988           |   *AT_NONCE_S, *AT_NEXT_REAUTH_ID, AT_MAC)            |
1989           |<------------------------------------------------------|
1990      +-----------------------------------------------+            |
1991      | AT_MAC is valid but the counter is not fresh. |            |
1992      +-----------------------------------------------+            |
1993           |                                                       |
1994           | EAP-Response/SIM/Re-authentication                    |
1995           | (AT_IV, AT_ENCR_DATA, *AT_COUNTER_TOO_SMALL,          |
1996           |  *AT_COUNTER, AT_MAC)                                 |
1997           |------------------------------------------------------>|
1998           |            +----------------------------------------------+
1999           |            | Server verifies AT_MAC but detects           |
2000           |            | That peer has included AT_COUNTER_TOO_SMALL  |
2001           |            +----------------------------------------------+
2002           |                                                       |
2003           |                        EAP-Request/SIM/Start          |
2004           |                        (AT_VERSION_LIST)              |
2005           |<------------------------------------------------------|
2006      +---------------------------------------------------------------+
2007      |                Normal full authentication follows.            |
2008      +---------------------------------------------------------------+
2009           |                                                       |
2010
2011           Figure 9: Fast Re-authentication, counter is not fresh
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 36]
2019 \f
2020 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2021
2022
2023    In the figure above, the first three messages are similar to the
2024    basic fast re-authentication case.  When the peer detects that the
2025    counter value is not fresh, it includes the AT_COUNTER_TOO_SMALL
2026    attribute in EAP-Response/SIM/Re-authentication.  This attribute
2027    doesn't contain any data, but it is a request for the server to
2028    initiate full authentication.  In this case, the peer MUST ignore the
2029    contents of the server's AT_NEXT_REAUTH_ID attribute.
2030
2031    On receipt of AT_COUNTER_TOO_SMALL, the server verifies AT_MAC and
2032    verifies that AT_COUNTER contains the same counter value as in the
2033    EAP-Request/SIM/Re-authentication packet.  If not, the server
2034    terminates the authentication exchange by sending the
2035    EAP-Request/SIM/Notification with AT_NOTIFICATION code "General
2036    failure" (16384).  If all checks on the packet are successful, the
2037    server transmits a new EAP-Request/SIM/Start packet and the full
2038    authentication procedure is performed as usual.  Since the server
2039    already knows the subscriber identity, it MUST NOT include
2040    AT_ANY_ID_REQ, AT_FULLAUTH_ID_REQ, or AT_PERMANENT_ID_REQ in the
2041    EAP-Request/SIM/Start.
2042
2043    It should be noted that in this case, peer identity is only
2044    transmitted in the AT_IDENTITY attribute at the beginning of the
2045    whole EAP exchange.  The fast re-authentication identity used in this
2046    AT_IDENTITY attribute will be used in key derivation (see Section 7).
2047
2048 6.  EAP-SIM Notifications
2049
2050 6.1.  General
2051
2052    EAP-SIM does not prohibit the use of the EAP Notifications as
2053    specified in [RFC3748].  EAP Notifications can be used at any time in
2054    the EAP-SIM exchange.  It should be noted that EAP-SIM does not
2055    protect EAP Notifications.  EAP-SIM also specifies method-specific
2056    EAP-SIM notifications that are protected in some cases.
2057
2058    The EAP server can use EAP-SIM notifications to convey notifications
2059    and result indications (Section 6.2) to the peer.
2060
2061    The server MUST use notifications in cases discussed in
2062    Section 6.3.2.  When the EAP server issues an
2063    EAP-Request/SIM/Notification packet to the peer, the peer MUST
2064    process the notification packet.  The peer MAY show a notification
2065    message to the user and the peer MUST respond to the EAP server with
2066    an EAP-Response/SIM/Notification packet, even if the peer did not
2067    recognize the notification code.
2068
2069
2070
2071
2072
2073
2074 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 37]
2075 \f
2076 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2077
2078
2079    An EAP-SIM full authentication exchange or a fast re-authentication
2080    exchange MUST NOT include more than one EAP-SIM notification round.
2081
2082    The notification code is a 16-bit number.  The most significant bit
2083    is called the Success bit (S bit).  The S bit specifies whether the
2084    notification implies failure.  The code values with the S bit set to
2085    zero (code values 0...32767) are used on unsuccessful cases.  The
2086    receipt of a notification code from this range implies a failed EAP
2087    exchange, so the peer can use the notification as a failure
2088    indication.  After receiving the EAP-Response/SIM/Notification for
2089    these notification codes, the server MUST send the EAP-Failure
2090    packet.
2091
2092    The receipt of a notification code with the S bit set to one (values
2093    32768...65536) does not imply failure.  Notification code "Success"
2094    (32768) has been reserved as a general notification code to indicate
2095    successful authentication.
2096
2097    The second most significant bit of the notification code is called
2098    the Phase bit (P bit).  It specifies at which phase of the EAP-SIM
2099    exchange the notification can be used.  If the P bit is set to zero,
2100    the notification can only be used after a successful
2101    EAP/SIM/Challenge round in full authentication or a successful
2102    EAP/SIM/Re-authentication round in reauthentication.  A
2103    re-authentication round is considered successful only if the peer has
2104    successfully verified AT_MAC and AT_COUNTER attributes, and does not
2105    include the AT_COUNTER_TOO_SMALL attribute in
2106    EAP-Response/SIM/Re-authentication.
2107
2108    If the P bit is set to one, the notification can only by used before
2109    the EAP/SIM/Challenge round in full authentication, or before the
2110    EAP/SIM/Re-authentication round in reauthentication.  These
2111    notifications can only be used to indicate various failure cases.  In
2112    other words, if the P bit is set to one, then the S bit MUST be set
2113    to zero.
2114
2115    Section 9.8 and Section 9.9 specify what other attributes must be
2116    included in the notification packets.
2117
2118    Some of the notification codes are authorization related and, hence,
2119    are not usually considered part of the responsibility of an EAP
2120    method.  However, they are included as part of EAP-SIM because there
2121    are currently no other ways to convey this information to the user in
2122    a localizable way, and the information is potentially useful for the
2123    user.  An EAP-SIM server implementation may decide never to send
2124    these EAP-SIM notifications.
2125
2126
2127
2128
2129
2130 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 38]
2131 \f
2132 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2133
2134
2135 6.2.  Result Indications
2136
2137    As discussed in Section 6.3, the server and the peer use explicit
2138    error messages in all error cases.  If the server detects an error
2139    after successful authentication, the server uses an EAP-SIM
2140    notification to indicate failure to the peer.  In this case, the
2141    result indication is integrity and replay protected.
2142
2143    By sending an EAP-Response/SIM/Challenge packet or an
2144    EAP-Response/SIM/Re-authentication packet (without
2145    AT_COUNTER_TOO_SMALL), the peer indicates that it has successfully
2146    authenticated the server and that the peer's local policy accepts the
2147    EAP exchange.  In other words, these packets are implicit success
2148    indications from the peer to the server.
2149
2150    EAP-SIM also supports optional protected success indications from the
2151    server to the peer.  If the EAP server wants to use protected success
2152    indications, it includes the AT_RESULT_IND attribute in the
2153    EAP-Request/SIM/Challenge or the EAP-Request/SIM/Re-authentication
2154    packet.  This attribute indicates that the EAP server would like to
2155    use result indications in both successful and unsuccessful cases.  If
2156    the peer also wants this, the peer includes AT_RESULT_IND in
2157    EAP-Response/SIM/Challenge or EAP-Response/SIM/Re-authentication.
2158    The peer MUST NOT include AT_RESULT_IND if it did not receive
2159    AT_RESULT_IND from the server.  If both the peer and the server used
2160    AT_RESULT_IND, then the EAP exchange is not complete yet, but an
2161    EAP-SIM notification round will follow.  The following EAP-SIM
2162    notification may indicate either failure or success.
2163
2164    Success indications with the AT_NOTIFICATION code "Success" (32768)
2165    can only be used if both the server and the peer indicate they want
2166    to use them with AT_RESULT_IND.  If the server did not include
2167    AT_RESULT_IND in the EAP-Request/SIM/Challenge or
2168    EAP-Request/SIM/Re-authentication packet, or if the peer did not
2169    include AT_RESULT_IND in the corresponding response packet, then the
2170    server MUST NOT use protected success indications.
2171
2172    Because the server uses the AT_NOTIFICATION code "Success" (32768) to
2173    indicate that the EAP exchange has completed successfully, the EAP
2174    exchange cannot fail when the server processes the EAP-SIM response
2175    to this notification.  Hence, the server MUST ignore the contents of
2176    the EAP-SIM response it receives from the
2177    EAP-Request/SIM/Notification with this code.  Regardless of the
2178    contents of the EAP-SIM response, the server MUST send EAP-Success as
2179    the next packet.
2180
2181
2182
2183
2184
2185
2186 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 39]
2187 \f
2188 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2189
2190
2191 6.3.  Error Cases
2192
2193    This section specifies the operation of the peer and the server in
2194    error cases.  The subsections below require the EAP-SIM peer and
2195    server to send an error packet (EAP-Response/SIM/Client-Error from
2196    the peer or EAP-Request/SIM/Notification from the server) in error
2197    cases.  However, implementations SHOULD NOT rely upon the correct
2198    error reporting behavior of the peer, authenticator, or the server.
2199    It is possible for error and other messages to be lost in transit or
2200    for a malicious participant to attempt to consume resources by not
2201    issuing error messages.  Both the peer and the EAP server SHOULD have
2202    a mechanism to clean up state, even if an error message or
2203    EAP-Success is not received after a timeout period.
2204
2205 6.3.1.  Peer Operation
2206
2207    In general, if an EAP-SIM peer detects an error in a received EAP-SIM
2208    packet, the EAP-SIM implementation responds with the
2209    EAP-Response/SIM/Client-Error packet.  In response to the
2210    EAP-Response/SIM/Client-Error, the EAP server MUST issue the
2211    EAP-Failure packet and the authentication exchange terminates.
2212
2213    By default, the peer uses the client error code 0, "unable to process
2214    packet".  This error code is used in the following cases:
2215
2216    o  EAP exchange is not acceptable according to the peer's local
2217       policy.
2218
2219    o  the peer is not able to parse the EAP request, i.e., the EAP
2220       request is malformed.
2221
2222    o  the peer encountered a malformed attribute.
2223
2224    o  wrong attribute types or duplicate attributes have been included
2225       in the EAP request.
2226
2227    o  a mandatory attribute is missing.
2228
2229    o  unrecognized, non-skippable attribute.
2230
2231    o  unrecognized or unexpected EAP-SIM Subtype in the EAP request.
2232
2233    o  A RAND challenge repeated in AT_RAND.
2234
2235    o  invalid AT_MAC.  The peer SHOULD log this event.
2236
2237    o  invalid pad bytes in AT_PADDING.
2238
2239
2240
2241
2242 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 40]
2243 \f
2244 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2245
2246
2247    o  the peer does not want to process AT_PERMANENT_ID_REQ.
2248
2249    Separate error codes have been defined for the following error cases
2250    in Section 10.19:
2251
2252    As specified in Section 4.1, when processing the AT_VERSION_LIST
2253    attribute, which lists the EAP-SIM versions supported by the server,
2254    if the attribute does not include a version that is implemented by
2255    the peer and allowed in the peer's security policy, then the peer
2256    MUST send the EAP-Response/SIM/Client-Error packet with the error
2257    code "unsupported version".
2258
2259    If the number of RAND challenges is smaller than what is required by
2260    peer's local policy when processing the AT_RAND attribute, the peer
2261    MUST send the EAP-Response/SIM/Client-Error packet with the error
2262    code "insufficient number of challenges".
2263
2264    If the peer believes that the RAND challenges included in AT_RAND are
2265    not fresh e.g., because it is capable of remembering some previously
2266    used RANDs, the peer MUST send the EAP-Response/SIM/Client-Error
2267    packet with the error code "RANDs are not fresh".
2268
2269 6.3.2.  Server Operation
2270
2271    If an EAP-SIM server detects an error in a received EAP-SIM response,
2272    the server MUST issue the EAP-Request/SIM/Notification packet with an
2273    AT_NOTIFICATION code that implies failure.  By default, the server
2274    uses one of the general failure codes ("General failure after
2275    authentication" (0), or "General failure" (16384)).  The choice
2276    between these two codes depends on the phase of the EAP-SIM exchange,
2277    see Section 6.  When the server issues an EAP-
2278    Request/SIM/Notification that implies failure, the error cases
2279    include the following:
2280
2281    o  the server is not able to parse the peer's EAP response
2282
2283    o  the server encounters a malformed attribute, a non-recognized
2284       non-skippable attribute, or a duplicate attribute
2285
2286    o  a mandatory attribute is missing or an invalid attribute was
2287       included
2288
2289    o  unrecognized or unexpected EAP-SIM Subtype in the EAP Response
2290
2291    o  invalid AT_MAC.  The server SHOULD log this event.
2292
2293    o  invalid AT_COUNTER
2294
2295
2296
2297
2298 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 41]
2299 \f
2300 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2301
2302
2303 6.3.3.  EAP-Failure
2304
2305    The EAP-SIM server sends EAP-Failure in two cases:
2306
2307    1) In response to an EAP-Response/SIM/Client-Error packet the server
2308       has received from the peer, or
2309
2310    2) Following an EAP-SIM notification round, when the AT_NOTIFICATION
2311       code implies failure.
2312
2313    The EAP-SIM server MUST NOT send EAP-Failure in cases other than
2314    these two.  However, it should be noted that even though the EAP-SIM
2315    server would not send an EAP-Failure, an authorization decision that
2316    happens outside EAP-SIM, such as in the AAA server or in an
2317    intermediate AAA proxy, may result in a failed exchange.
2318
2319    The peer MUST accept the EAP-Failure packet in case 1) and case 2),
2320    above.  The peer SHOULD silently discard the EAP-Failure packet in
2321    other cases.
2322
2323 6.3.4.  EAP-Success
2324
2325    On full authentication, the server can only send EAP-Success after
2326    the EAP/SIM/Challenge round.  The peer MUST silently discard any
2327    EAP-Success packets if they are received before the peer has
2328    successfully authenticated the server and sent the
2329    EAP-Response/SIM/Challenge packet.
2330
2331    If the peer did not indicate that it wants to use protected success
2332    indications with AT_RESULT_IND (as discussed in Section 6.2) on full
2333    authentication, then the peer MUST accept EAP-Success after a
2334    successful EAP/SIM/Challenge round.
2335
2336    If the peer indicated that it wants to use protected success
2337    indications with AT_RESULT_IND (as discussed in Section 6.2), then
2338    the peer MUST NOT accept EAP-Success after a successful
2339    EAP/SIM/Challenge round.  In this case, the peer MUST only accept
2340    EAP-Success after receiving an EAP-SIM Notification with the
2341    AT_NOTIFICATION code "Success" (32768).
2342
2343    On fast re-authentication, EAP-Success can only be sent after the
2344    EAP/SIM/Re-authentication round.  The peer MUST silently discard any
2345    EAP-Success packets if they are received before the peer has
2346    successfully authenticated the server and sent the
2347    EAP-Response/SIM/Re-authentication packet.
2348
2349    If the peer did not indicate that it wants to use protected success
2350    indications with AT_RESULT_IND (as discussed in Section 6.2) on fast
2351
2352
2353
2354 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 42]
2355 \f
2356 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2357
2358
2359    re-authentication, then the peer MUST accept EAP-Success after a
2360    successful EAP/SIM/Re-authentication round.
2361
2362    If the peer indicated that it wants to use protected success
2363    indications with AT_RESULT_IND (as discussed in Section 6.2), then
2364    the peer MUST NOT accept EAP-Success after a successful EAP/SIM/Re-
2365    authentication round.  In this case, the peer MUST only accept
2366    EAP-Success after receiving an EAP-SIM Notification with the
2367    AT_NOTIFICATION code "Success" (32768).
2368
2369    If the peer receives an EAP-SIM notification (Section 6) that
2370    indicates failure, then the peer MUST no longer accept the
2371    EAP-Success packet, even if the server authentication was
2372    successfully completed.
2373
2374 7.  Key Generation
2375
2376    This section specifies how keying material is generated.
2377
2378    On EAP-SIM full authentication, a Master Key (MK) is derived from the
2379    underlying GSM authentication values (Kc keys), the NONCE_MT, and
2380    other relevant context as follows.
2381
2382    MK = SHA1(Identity|n*Kc| NONCE_MT| Version List| Selected Version)
2383
2384    In the formula above, the "|" character denotes concatenation.
2385    "Identity" denotes the peer identity string without any terminating
2386    null characters.  It is the identity from the last AT_IDENTITY
2387    attribute sent by the peer in this exchange, or, if AT_IDENTITY was
2388    not used, it is the identity from the EAP-Response/Identity packet.
2389    The identity string is included as-is, without any changes.  As
2390    discussed in Section 4.2.2.2, relying on EAP-Response/Identity for
2391    conveying the EAP-SIM peer identity is discouraged, and the server
2392    SHOULD use the EAP-SIM method-specific identity attributes.
2393
2394    The notation n*Kc in the formula above denotes the n Kc values
2395    concatenated.  The Kc keys are used in the same order as the RAND
2396    challenges in AT_RAND attribute.  NONCE_MT denotes the NONCE_MT value
2397    (not the AT_NONCE_MT attribute, but only the nonce value).  The
2398    Version List includes the 2-byte-supported version numbers from
2399    AT_VERSION_LIST, in the same order as in the attribute.  The Selected
2400    Version is the 2-byte selected version from AT_SELECTED_VERSION.
2401    Network byte order is used, just as in the attributes.  The hash
2402    function SHA-1 is specified in [SHA-1].  If several EAP/SIM/Start
2403    roundtrips are used in an EAP-SIM exchange, then the NONCE_MT,
2404    Version List and Selected version from the last EAP/SIM/Start round
2405    are used, and the previous EAP/SIM/Start rounds are ignored.
2406
2407
2408
2409
2410 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 43]
2411 \f
2412 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2413
2414
2415    The Master Key is fed into a Pseudo-Random number Function (PRF)
2416    which generates separate Transient EAP Keys (TEKs) for protecting
2417    EAP-SIM packets, as well as a Master Session Key (MSK) for link layer
2418    security, and an Extended Master Session Key (EMSK) for other
2419    purposes.  On fast re-authentication, the same TEKs MUST be used for
2420    protecting EAP packets, but a new MSK and a new EMSK MUST be derived
2421    from the original MK and from new values exchanged in the fast
2422    re-authentication.
2423
2424    EAP-SIM requires two TEKs for its own purposes; the authentication
2425    key K_aut is to be used with the AT_MAC attribute, and the encryption
2426    key K_encr is to be used with the AT_ENCR_DATA attribute.  The same
2427    K_aut and K_encr keys are used in full authentication and subsequent
2428    fast re-authentications.
2429
2430    Key derivation is based on the random number generation specified in
2431    NIST Federal Information Processing Standards (FIPS) Publication
2432    186-2 [PRF].  The pseudo-random number generator is specified in the
2433    change notice 1 (2001 October 5) of [PRF] (Algorithm 1).  As
2434    specified in the change notice (page 74), when Algorithm 1 is used as
2435    a general-purpose pseudo-random number generator, the "mod q" term in
2436    step 3.3 is omitted.  The function G used in the algorithm is
2437    constructed via the Secure Hash Standard, as specified in Appendix
2438    3.3 of the standard.  It should be noted that the function G is very
2439    similar to SHA-1, but the message padding is different.  Please refer
2440    to [PRF] for full details.  For convenience, the random number
2441    algorithm with the correct modification is cited in Appendix B.
2442
2443    160-bit XKEY and XVAL values are used, so b = 160.  On each full
2444    authentication, the Master Key is used as the initial secret seed-key
2445    XKEY.  The optional user input values (XSEED_j) in step 3.1 are set
2446    to zero.
2447
2448    On full authentication, the resulting 320-bit random numbers (x_0,
2449    x_1, ..., x_m-1) are concatenated and partitioned into suitable-sized
2450    chunks and used as keys in the following order: K_encr (128 bits),
2451    K_aut (128 bits), Master Session Key (64 bytes), Extended Master
2452    Session Key (64 bytes).
2453
2454    On fast re-authentication, the same pseudo-random number generator
2455    can be used to generate a new Master Session Key and a new Extended
2456    Master Session Key.  The seed value XKEY' is calculated as follows:
2457
2458    XKEY' = SHA1(Identity|counter|NONCE_S| MK)
2459
2460    In the formula above, the Identity denotes the fast re-authentication
2461    identity, without any terminating null characters, from the
2462    AT_IDENTITY attribute of the EAP-Response/SIM/Start packet, or, if
2463
2464
2465
2466 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 44]
2467 \f
2468 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2469
2470
2471    EAP-Response/SIM/Start was not used on fast re-authentication, it
2472    denotes the identity string from the EAP-Response/Identity packet.
2473    The counter denotes the counter value from the AT_COUNTER attribute
2474    used in the EAP-Response/SIM/Re-authentication packet.  The counter
2475    is used in network byte order.  NONCE_S denotes the 16-byte NONCE_S
2476    value from the AT_NONCE_S attribute used in the
2477    EAP-Request/SIM/Re-authentication packet.  The MK is the Master Key
2478    derived on the preceding full authentication.
2479
2480    On fast re-authentication, the pseudo-random number generator is run
2481    with the new seed value XKEY', and the resulting 320-bit random
2482    numbers (x_0, x_1, ..., x_m-1) are concatenated and partitioned into
2483    two 64-byte chunks and used as the new 64-byte Master Session Key and
2484    the new 64-byte Extended Master Session Key.  Note that because
2485    K_encr and K_aut are not derived on fast re-authentication, the
2486    Master Session Key and the Extended Master Session key are obtained
2487    from the beginning of the key stream (x_0, x_1, ...).
2488
2489    The first 32 bytes of the MSK can be used as the Pairwise Master Key
2490    (PMK) for IEEE 802.11i.
2491
2492    When the RADIUS attributes specified in [RFC2548] are used to
2493    transport keying material, then the first 32 bytes of the MSK
2494    correspond to MS-MPPE-RECV-KEY and the second 32 bytes to
2495    MS-MPPE-SEND-KEY.  In this case, only 64 bytes of keying material
2496    (the MSK) are used.
2497
2498    When generating the initial Master Key, the hash function is used as
2499    a mixing function to combine several session keys (Kc's) generated by
2500    the GSM authentication procedure and the random number NONCE_MT into
2501    a single session key.  There are several reasons for this.  The
2502    current GSM session keys are, at most, 64 bits, so two or more of
2503    them are needed to generate a longer key.  By using a one-way
2504    function to combine the keys, we are assured that, even if an
2505    attacker managed to learn one of the EAP-SIM session keys, it
2506    wouldn't help him in learning the original GSM Kc's.  In addition,
2507    since we include the random number NONCE_MT in the calculation, the
2508    peer is able to verify that the EAP-SIM packets it receives from the
2509    network are fresh and not replays (also see Section 11).
2510
2511 8.  Message Format and Protocol Extensibility
2512
2513 8.1.  Message Format
2514
2515    As specified in [RFC3748], EAP packets begin with the Code,
2516    Identifiers, Length, and Type fields, which are followed by EAP-
2517    method-specific Type-Data.  The Code field in the EAP header is set
2518    to 1 for EAP requests, and to 2 for EAP Responses.  The usage of the
2519
2520
2521
2522 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 45]
2523 \f
2524 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2525
2526
2527    Length and Identifier fields in the EAP header are also specified in
2528    [RFC3748].  In EAP-SIM, the Type field is set to 18.
2529
2530    In EAP-SIM, the Type-Data begins with an EAP-SIM header that consists
2531    of a 1-octet Subtype field and a 2-octet reserved field.  The Subtype
2532    values used in EAP-SIM are defined in the IANA considerations section
2533    of the EAP-AKA specification [EAP-AKA].  The formats of the EAP
2534    header and the EAP-SIM header are shown below.
2535
2536      0                   1                   2                   3
2537      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
2538     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
2539     |     Code      |  Identifier   |            Length             |
2540     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
2541     |     Type      |    Subtype    |           Reserved            |
2542     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
2543
2544    The rest of the Type-Data that immediately follows the EAP-SIM header
2545    consists of attributes that are encoded in Type, Length, Value
2546    format.  The figure below shows the generic format of an attribute.
2547
2548      0                   1                   2                   3
2549      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
2550     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
2551     |      Type     |    Length     |  Value...
2552     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
2553
2554
2555    Attribute Type
2556
2557          Indicates the particular type of attribute.  The attribute type
2558          values are listed in the IANA considerations section of the
2559          EAP-AKA specification [EAP-AKA].
2560
2561    Length
2562
2563          Indicates the length of this attribute in multiples of four
2564          bytes.  The maximum length of an attribute is 1024 bytes.  The
2565          length includes the Attribute Type and Length bytes.
2566
2567    Value
2568
2569          The particular data associated with this attribute.  This field
2570          is always included and it may be two or more bytes in length.
2571          The type and length fields determine the format and length
2572          of the value field.
2573
2574
2575
2576
2577
2578 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 46]
2579 \f
2580 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2581
2582
2583    Attributes numbered within the range 0 through 127 are called
2584    non-skippable attributes.  When an EAP-SIM peer encounters a
2585    non-skippable attribute that the peer does not recognize, the peer
2586    MUST send the EAP-Response/SIM/Client-Error packet, which terminates
2587    the authentication exchange.  If an EAP-SIM server encounters a
2588    non-skippable attribute that the server does not recognize, then the
2589    server sends the EAP-Request/SIM/Notification packet with an
2590    AT_NOTIFICATION code, which implies general failure ("General failure
2591    after authentication" (0), or "General failure" (16384), depending on
2592    the phase of the exchange), which terminates the authentication
2593    exchange.
2594
2595    Attributes within the range of 128 through 255 are called skippable
2596    attributes.  When a skippable attribute is encountered and is not
2597    recognized, it is ignored.  The rest of the attributes and message
2598    data MUST still be processed.  The Length field of the attribute is
2599    used to skip the attribute value in searching for the next attribute.
2600
2601    Unless otherwise specified, the order of the attributes in an EAP-SIM
2602    message is insignificant and an EAP-SIM implementation should not
2603    assume a certain order to be used.
2604
2605    Attributes can be encapsulated within other attributes.  In other
2606    words, the value field of an attribute type can be specified to
2607    contain other attributes.
2608
2609 8.2.  Protocol Extensibility
2610
2611    EAP-SIM can be extended by specifying new attribute types.  If
2612    skippable attributes are used, it is possible to extend the protocol
2613    without breaking old implementations.
2614
2615    However, any new attributes added to the EAP-Request/SIM/Start or
2616    EAP-Response/SIM/Start packets would not be integrity-protected.
2617    Therefore, these messages MUST NOT be extended in the current version
2618    of EAP-SIM.  If the list of supported EAP-SIM versions in the
2619    AT_VERSION_LIST does not include versions other than 1, then the
2620    server MUST NOT include attributes other than those specified in this
2621    document in the EAP-Request/SIM/Start message.  Note that future
2622    versions of this protocol might specify new attributes for
2623    EAP-Request/SIM/Start and still support version 1 of the protocol.
2624    In this case, the server might send an EAP-Request/SIM/Start message
2625    that includes new attributes and indicates support for protocol
2626    version 1 and other versions in the AT_VERSION_LIST attribute.  If
2627    the peer selects version 1, then the peer MUST ignore any other
2628    attributes included in EAP-Request/SIM/Start, other than those
2629    specified in this document.  If the selected EAP-SIM version in
2630    peer's AT_SELECTED_VERSION is 1, then the peer MUST NOT include other
2631
2632
2633
2634 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 47]
2635 \f
2636 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2637
2638
2639    attributes aside from those specified in this document in the
2640    EAP-Response/SIM/Start message.
2641
2642    When specifying new attributes, it should be noted that EAP-SIM does
2643    not support message fragmentation.  Hence, the sizes of the new
2644    extensions MUST be limited so that the maximum transfer unit (MTU) of
2645    the underlying lower layer is not exceeded.  According to [RFC3748],
2646    lower layers must provide an EAP MTU of 1020 bytes or greater, so any
2647    extensions to EAP-SIM SHOULD NOT exceed the EAP MTU of 1020 bytes.
2648
2649    Because EAP-SIM supports version negotiation, new versions of the
2650    protocol can also be specified by using a new version number.
2651
2652 9.  Messages
2653
2654    This section specifies the messages used in EAP-SIM.  It specifies
2655    when a message may be transmitted or accepted, which attributes are
2656    allowed in a message, which attributes are required in a message, and
2657    other message-specific details.  The general message format is
2658    specified in Section 8.1.
2659
2660 9.1.  EAP-Request/SIM/Start
2661
2662    In full authentication the first SIM-specific EAP Request is
2663    EAP-Request/SIM/Start.  The EAP/SIM/Start roundtrip is used for two
2664    purposes.  In full authentication this packet is used to request the
2665    peer to send the AT_NONCE_MT attribute to the server.  In addition,
2666    as specified in Section 4.2, the Start round trip may be used by the
2667    server for obtaining the peer identity.  As discussed in Section 4.2,
2668    several Start rounds may be required to obtain a valid peer identity.
2669
2670    The server MUST always include the AT_VERSION_LIST attribute.
2671
2672    The server MAY include one of the following identity-requesting
2673    attributes: AT_PERMANENT_ID_REQ, AT_FULLAUTH_ID_REQ, or
2674    AT_ANY_ID_REQ.  These three attributes are mutually exclusive, so the
2675    server MUST NOT include more than one of the attributes.
2676
2677    If the server has received a response from the peer, it MUST NOT
2678    issue a new EAP-Request/SIM/Start packet if it has previously issued
2679    an EAP-Request/SIM/Start message either without any identity
2680    requesting attributes or with the AT_PERMANENT_ID_REQ attribute.
2681
2682    If the server has received a response from the peer, it MUST NOT
2683    issue a new EAP-Request/SIM/Start packet with the AT_ANY_ID_REQ or
2684    AT_FULLAUTH_ID_REQ attributes if it has previously issued an
2685    EAP-Request/SIM/Start message with the AT_FULLAUTH_ID_REQ attribute.
2686
2687
2688
2689
2690 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 48]
2691 \f
2692 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2693
2694
2695    If the server has received a response from the peer, it MUST NOT
2696    issue a new EAP-Request/SIM/Start packet with the AT_ANY_ID_REQ
2697    attribute if the server has previously issued an
2698    EAP-Request/SIM/Start message with the AT_ANY_ID_REQ attribute.
2699
2700    This message MUST NOT include AT_MAC, AT_IV, or AT_ENCR_DATA.
2701
2702 9.2.  EAP-Response/SIM/Start
2703
2704    The peer sends EAP-Response/SIM/Start in response to a valid
2705    EAP-Request/SIM/Start from the server.
2706
2707    If and only if the server's EAP-Request/SIM/Start includes one of the
2708    identity-requesting attributes, then the peer MUST include the
2709    AT_IDENTITY attribute.  The usage of AT_IDENTITY is defined in
2710    Section 4.2.
2711
2712    The AT_NONCE_MT attribute MUST NOT be included if the AT_IDENTITY
2713    with a fast re-authentication identity is present for fast
2714    re-authentication.  AT_NONCE_MT MUST be included in all other cases
2715    (full authentication).
2716
2717    The AT_SELECTED_VERSION attribute MUST NOT be included if the
2718    AT_IDENTITY attribute with a fast re-authentication identity is
2719    present for fast re-authentication.  In all other cases,
2720    AT_SELECTED_VERSION MUST be included (full authentication).  This
2721    attribute is used in version negotiation, as specified in
2722    Section 4.1.
2723
2724    This message MUST NOT include AT_MAC, AT_IV, or AT_ENCR_DATA.
2725
2726 9.3.  EAP-Request/SIM/Challenge
2727
2728    The server sends the EAP-Request/SIM/Challenge after receiving a
2729    valid EAP-Response/SIM/Start that contains AT_NONCE_MT and
2730    AT_SELECTED_VERSION, and after successfully obtaining the subscriber
2731    identity.
2732
2733    The AT_RAND attribute MUST be included.
2734
2735    The AT_RESULT_IND attribute MAY be included.  The usage of this
2736    attribute is discussed in Section 6.2.
2737
2738    The AT_MAC attribute MUST be included.  For
2739    EAP-Request/SIM/Challenge, the MAC code is calculated over the
2740    following data:
2741
2742    EAP packet| NONCE_MT
2743
2744
2745
2746 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 49]
2747 \f
2748 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2749
2750
2751    The EAP packet is represented as specified in Section 8.1.  It is
2752    followed by the 16-byte NONCE_MT value from the peer's AT_NONCE_MT
2753    attribute.
2754
2755    The EAP-Request/SIM/Challenge packet MAY include encrypted attributes
2756    for identity privacy and for communicating the next fast
2757    re-authentication identity.  In this case, the AT_IV and AT_ENCR_DATA
2758    attributes are included (Section 10.12).
2759
2760    The plaintext of the AT_ENCR_DATA value field consists of nested
2761    attributes.  The nested attributes MAY include AT_PADDING (as
2762    specified in Section 10.12).  If the server supports identity privacy
2763    and wants to communicate a pseudonym to the peer for the next full
2764    authentication, then the nested encrypted attributes include the
2765    AT_NEXT_PSEUDONYM attribute.  If the server supports
2766    re-authentication and wants to communicate a fast re-authentication
2767    identity to the peer, then the nested encrypted attributes include
2768    the AT_NEXT_REAUTH_ID attribute.
2769
2770    When processing this message, the peer MUST process AT_RAND before
2771    processing other attributes.  Only if AT_RAND is verified to be
2772    valid, the peer derives keys and verifies AT_MAC.  The operation in
2773    case an error occurs is specified in Section 6.3.1.
2774
2775 9.4.  EAP-Response/SIM/Challenge
2776
2777    The peer sends EAP-Response/SIM/Challenge in response to a valid
2778    EAP-Request/SIM/Challenge.
2779
2780    Sending this packet indicates that the peer has successfully
2781    authenticated the server and that the EAP exchange will be accepted
2782    by the peer's local policy.  Hence, if these conditions are not met,
2783    then the peer MUST NOT send EAP-Response/SIM/Challenge, but the peer
2784    MUST send EAP-Response/SIM/Client-Error.
2785
2786    The AT_MAC attribute MUST be included.  For EAP-
2787    Response/SIM/Challenge, the MAC code is calculated over the following
2788    data:
2789
2790    EAP packet| n*SRES
2791
2792    The EAP packet is represented as specified in Section 8.1.  The EAP
2793    packet bytes are immediately followed by the two or three SRES values
2794    concatenated, denoted above with the notation n*SRES.  The SRES
2795    values are used in the same order as the corresponding RAND
2796    challenges in the server's AT_RAND attribute.
2797
2798
2799
2800
2801
2802 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 50]
2803 \f
2804 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2805
2806
2807    The AT_RESULT_IND attribute MAY be included if it was included in
2808    EAP-Request/SIM/Challenge.  The usage of this attribute is discussed
2809    in Section 6.2.
2810
2811    Later versions of this protocol MAY make use of the AT_ENCR_DATA and
2812    AT_IV attributes in this message to include encrypted (skippable)
2813    attributes.  The EAP server MUST process EAP-Response/SIM/Challenge
2814    messages that include these attributes even if the server did not
2815    implement these optional attributes.
2816
2817 9.5.  EAP-Request/SIM/Re-authentication
2818
2819    The server sends the EAP-Request/SIM/Re-authentication message if it
2820    wants to use fast re-authentication, and if it has received a valid
2821    fast re-authentication identity in EAP-Response/Identity or
2822    EAP-Response/SIM/Start.
2823
2824    AT_MAC MUST be included.  No message-specific data is included in the
2825    MAC calculation.  See Section 10.14.
2826
2827    The AT_RESULT_IND attribute MAY be included.  The usage of this
2828    attribute is discussed in Section 6.2.
2829
2830    The AT_IV and AT_ENCR_DATA attributes MUST be included.  The
2831    plaintext consists of the following nested encrypted attributes,
2832    which MUST be included: AT_COUNTER and AT_NONCE_S.  In addition, the
2833    nested encrypted attributes MAY include the following attributes:
2834    AT_NEXT_REAUTH_ID and AT_PADDING.
2835
2836 9.6.  EAP-Response/SIM/Re-authentication
2837
2838    The client sends the EAP-Response/SIM/Re-authentication packet in
2839    response to a valid EAP-Request/SIM/Re-authentication.
2840
2841    The AT_MAC attribute MUST be included.  For
2842    EAP-Response/SIM/Re-authentication, the MAC code is calculated over
2843    the following data:
2844
2845    EAP packet| NONCE_S
2846
2847    The EAP packet is represented as specified in Section 8.1.  It is
2848    followed by the 16-byte NONCE_S value from the server's AT_NONCE_S
2849    attribute.
2850
2851    The AT_IV and AT_ENCR_DATA attributes MUST be included.  The nested
2852    encrypted attributes MUST include the AT_COUNTER attribute.  The
2853    AT_COUNTER_TOO_SMALL attribute MAY be included in the nested
2854
2855
2856
2857
2858 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 51]
2859 \f
2860 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2861
2862
2863    encrypted attributes, and it is included in cases specified in
2864    Section 5.  The AT_PADDING attribute MAY be included.
2865
2866    The AT_RESULT_IND attribute MAY be included if it was included in
2867    EAP-Request/SIM/Re-authentication.  The usage of this attribute is
2868    discussed in Section 6.2.
2869
2870    Sending this packet without AT_COUNTER_TOO_SMALL indicates that the
2871    peer has successfully authenticated the server and that the EAP
2872    exchange will be accepted by the peer's local policy.  Hence, if
2873    these conditions are not met, then the peer MUST NOT send
2874    EAP-Response/SIM/Re-authentication, but the peer MUST send
2875    EAP-Response/SIM/Client-Error.
2876
2877 9.7.  EAP-Response/SIM/Client-Error
2878
2879    The peer sends EAP-Response/SIM/Client-Error in error cases, as
2880    specified in Section 6.3.1.
2881
2882    The AT_CLIENT_ERROR_CODE attribute MUST be included.
2883
2884    The AT_MAC, AT_IV, or AT_ENCR_DATA attributes MUST NOT be used with
2885    this packet.
2886
2887 9.8.  EAP-Request/SIM/Notification
2888
2889    The usage of this message is specified in Section 6.  The
2890    AT_NOTIFICATION attribute MUST be included.
2891
2892    The AT_MAC attribute MUST be included if the P bit of the
2893    notification code in AT_NOTIFICATION is set to zero, and MUST NOT be
2894    included in cases when the P bit is set to one.  The P bit is
2895    discussed in Section 6.
2896
2897    No message-specific data is included in the MAC calculation.  See
2898    Section 10.14.
2899
2900    If EAP-Request/SIM/Notification is used on a fast re-authentication
2901    exchange, and if the P bit in AT_NOTIFICATION is set to zero, then
2902    AT_COUNTER is used for replay protection.  In this case, the
2903    AT_ENCR_DATA and AT_IV attributes MUST be included, and the
2904    encapsulated plaintext attributes MUST include the AT_COUNTER
2905    attribute.  The counter value included in AT_COUNTER MUST be the same
2906    as in the EAP-Request/SIM/Re-authentication packet on the same fast
2907    re-authentication exchange.
2908
2909
2910
2911
2912
2913
2914 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 52]
2915 \f
2916 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2917
2918
2919 9.9.  EAP-Response/SIM/Notification
2920
2921    The usage of this message is specified in Section 6.  This packet is
2922    an acknowledgement of EAP-Request/SIM/Notification.
2923
2924    The AT_MAC attribute MUST be included in cases when the P bit of the
2925    notification code in AT_NOTIFICATION of EAP-Request/SIM/Notification
2926    is set to zero, and MUST NOT be included in cases when the P bit is
2927    set to one.  The P bit is discussed in Section 6.
2928
2929    No message-specific data is included in the MAC calculation, see
2930    Section 10.14.
2931
2932    If EAP-Request/SIM/Notification is used on a fast re-authentication
2933    exchange, and if the P bit in AT_NOTIFICATION is set to zero, then
2934    AT_COUNTER is used for replay protection.  In this case, the
2935    AT_ENCR_DATA and AT_IV attributes MUST be included, and the
2936    encapsulated plaintext attributes MUST include the AT_COUNTER
2937    attribute.  The counter value included in AT_COUNTER MUST be the same
2938    as in the EAP-Request/SIM/Re-authentication packet on the same fast
2939    re-authentication exchange.
2940
2941 10.  Attributes
2942
2943    This section specifies the format of message attributes.  The
2944    attribute type numbers are specified in the IANA considerations
2945    section of the EAP-AKA specification [EAP-AKA].
2946
2947 10.1.  Table of Attributes
2948
2949    The following table provides a guide to which attributes may be found
2950    in which kinds of messages, and in what quantity.  Messages are
2951    denoted with numbers in parentheses as follows: (1)
2952    EAP-Request/SIM/Start, (2) EAP-Response/SIM/Start, (3)
2953    EAP-Request/SIM/Challenge, (4) EAP-Response/SIM/Challenge, (5)
2954    EAP-Request/SIM/Notification, (6) EAP-Response/SIM/Notification, (7)
2955    EAP-Response/SIM/Client-Error, (8) EAP-Request/SIM/Re-authentication,
2956    and (9) EAP-Response/SIM/Re-authentication.  The column denoted with
2957    "Encr" indicates whether the attribute is a nested attribute that
2958    MUST be included within AT_ENCR_DATA, and the column denoted with
2959    "Skip" indicates whether the attribute is a skippable attribute.
2960
2961    "0" indicates that the attribute MUST NOT be included in the message,
2962    "1" indicates that the attribute MUST be included in the message,
2963    "0-1" indicates that the attribute is sometimes included in the
2964    message, and "0*" indicates that the attribute is not included in the
2965    message in cases specified in this document, but MAY be included in
2966    future versions of the protocol.
2967
2968
2969
2970 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 53]
2971 \f
2972 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
2973
2974
2975               Attribute (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)  Encr Skip
2976         AT_VERSION_LIST  1   0   0   0   0   0   0   0   0   N     N
2977     AT_SELECTED_VERSION  0  0-1  0   0   0   0   0   0   0   N     N
2978             AT_NONCE_MT  0  0-1  0   0   0   0   0   0   0   N     N
2979     AT_PERMANENT_ID_REQ 0-1  0   0   0   0   0   0   0   0   N     N
2980           AT_ANY_ID_REQ 0-1  0   0   0   0   0   0   0   0   N     N
2981      AT_FULLAUTH_ID_REQ 0-1  0   0   0   0   0   0   0   0   N     N
2982             AT_IDENTITY  0  0-1  0   0   0   0   0   0   0   N     N
2983                 AT_RAND  0   0   1   0   0   0   0   0   0   N     N
2984       AT_NEXT_PSEUDONYM  0   0  0-1  0   0   0   0   0   0   Y     Y
2985       AT_NEXT_REAUTH_ID  0   0  0-1  0   0   0   0  0-1  0   Y     Y
2986                   AT_IV  0   0  0-1  0* 0-1 0-1  0   1   1   N     Y
2987            AT_ENCR_DATA  0   0  0-1  0* 0-1 0-1  0   1   1   N     Y
2988              AT_PADDING  0   0  0-1  0* 0-1 0-1  0  0-1 0-1  Y     N
2989           AT_RESULT_IND  0   0  0-1 0-1  0   0   0  0-1 0-1  N     Y
2990                  AT_MAC  0   0   1   1  0-1 0-1  0   1   1   N     N
2991              AT_COUNTER  0   0   0   0  0-1 0-1  0   1   1   Y     N
2992    AT_COUNTER_TOO_SMALL  0   0   0   0   0   0   0   0  0-1  Y     N
2993              AT_NONCE_S  0   0   0   0   0   0   0   1   0   Y     N
2994         AT_NOTIFICATION  0   0   0   0   1   0   0   0   0   N     N
2995    AT_CLIENT_ERROR_CODE  0   0   0   0   0   0   1   0   0   N     N
2996
2997    It should be noted that attributes AT_PERMANENT_ID_REQ,
2998    AT_ANY_ID_REQ, and AT_FULLAUTH_ID_REQ are mutually exclusive; only
2999    one of them can be included at the same time.  If one of the
3000    attributes AT_IV and AT_ENCR_DATA is included, then both of the
3001    attributes MUST be included.
3002
3003 10.2.  AT_VERSION_LIST
3004
3005    The format of the AT_VERSION_LIST attribute is shown below.
3006
3007      0                   1                   2                   3
3008      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
3009     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3010     | AT_VERSION_L..| Length        | Actual Version List Length    |
3011     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3012     |  Supported Version 1          |  Supported Version 2          |
3013     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3014     .                                                               .
3015     .                                                               .
3016     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3017     | Supported Version N           |     Padding                   |
3018     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3019
3020    This attribute is used in version negotiation, as specified in
3021    Section 4.1.  The attribute contains the version numbers supported by
3022    the EAP-SIM server.  The server MUST only include versions that it
3023
3024
3025
3026 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 54]
3027 \f
3028 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
3029
3030
3031    implements and that are allowed in its security policy.  The server
3032    SHOULD list the versions in the order of preference, with the most
3033    preferred versions listed first.  At least one version number MUST be
3034    included.  The version number for the protocol described in this
3035    document is one (0001 hexadecimal).
3036
3037    The value field of this attribute begins with 2-byte Actual Version
3038    List Length, which specifies the length of the Version List in bytes,
3039    not including the Actual Version List Length attribute length.  This
3040    field is followed by the list of the versions supported by the
3041    server, which each have a length of 2 bytes.  For example, if there
3042    is only one supported version, then the Actual Version List Length is
3043    2.  Because the length of the attribute must be a multiple of 4
3044    bytes, the sender pads the value field with zero bytes when
3045    necessary.
3046
3047 10.3.  AT_SELECTED_VERSION
3048
3049    The format of the AT_SELECTED_VERSION attribute is shown below.
3050
3051      0                   1                   2                   3
3052      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
3053     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3054     | AT_SELECTED...| Length = 1    |    Selected Version           |
3055     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3056
3057    This attribute is used in version negotiation, as specified in
3058    Section 4.1.  The value field of this attribute contains a two-byte
3059    version number, which indicates the EAP-SIM version that the peer
3060    wants to use.
3061
3062 10.4.  AT_NONCE_MT
3063
3064    The format of the AT_NONCE_MT attribute is shown below.
3065
3066      0                   1                   2                   3
3067      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
3068     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3069     |AT_NONCE_MT    | Length = 5    |           Reserved            |
3070     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3071     |                                                               |
3072     |                           NONCE_MT                            |
3073     |                                                               |
3074     |                                                               |
3075     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3076
3077
3078
3079
3080
3081
3082 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 55]
3083 \f
3084 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
3085
3086
3087    The value field of the NONCE_MT attribute contains two reserved bytes
3088    followed by a random number freshly generated by the peer (16 bytes
3089    long) for this EAP-SIM authentication exchange.  The random number is
3090    used as a seed value for the new keying material.  The reserved bytes
3091    are set to zero upon sending and ignored upon reception.
3092
3093    The peer MUST NOT re-use the NONCE_MT value from a previous EAP-SIM
3094    authentication exchange.  If an EAP-SIM exchange includes several
3095    EAP/SIM/Start rounds, then the peer SHOULD use the same NONCE_MT
3096    value in all EAP-Response/SIM/Start packets.  The peer SHOULD use a
3097    good source of randomness to generate NONCE_MT.  Please see [RFC4086]
3098    for more information about generating random numbers for security
3099    applications.
3100
3101 10.5.  AT_PERMANENT_ID_REQ
3102
3103    The format of the AT_PERMANENT_ID_REQ attribute is shown below.
3104
3105      0                   1                   2                   3
3106      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
3107     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3108     |AT_PERM..._REQ | Length = 1    |           Reserved            |
3109     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3110
3111    The use of the AT_PERMANENT_ID_REQ is defined in Section 4.2.  The
3112    value field contains only two reserved bytes, which are set to zero
3113    on sending and ignored on reception.
3114
3115 10.6.  AT_ANY_ID_REQ
3116
3117    The format of the AT_ANY_ID_REQ attribute is shown below.
3118
3119      0                   1                   2                   3
3120      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
3121     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3122     |AT_ANY_ID_REQ  | Length = 1    |           Reserved            |
3123     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3124
3125    The use of the AT_ANY_ID_REQ is defined in Section 4.2.  The value
3126    field contains only two reserved bytes, which are set to zero on
3127    sending and ignored on reception.
3128
3129
3130
3131
3132
3133
3134
3135
3136
3137
3138 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 56]
3139 \f
3140 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
3141
3142
3143 10.7.  AT_FULLAUTH_ID_REQ
3144
3145    The format of the AT_FULLAUTH_ID_REQ attribute is shown below.
3146
3147      0                   1                   2                   3
3148      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
3149     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3150     |AT_FULLAUTH_...| Length = 1    |           Reserved            |
3151     +---------------+---------------+-------------------------------+
3152
3153    The use of the AT_FULLAUTH_ID_REQ is defined in Section 4.2.  The
3154    value field contains only two reserved bytes, which are set to zero
3155    on sending and ignored on reception.
3156
3157 10.8.  AT_IDENTITY
3158
3159    The format of the AT_IDENTITY attribute is shown below.
3160
3161      0                   1                   2                   3
3162      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
3163     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3164     | AT_IDENTITY   | Length        | Actual Identity Length        |
3165     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3166     |                                                               |
3167     .                       Identity (optional)                     .
3168     .                                                               .
3169     |                                                               |
3170     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3171
3172    The use of the AT_IDENTITY is defined in Section 4.2.  The value
3173    field of this attribute begins with a 2-byte actual identity length,
3174    which specifies the length of the identity in bytes.  This field is
3175    followed by the subscriber identity of the indicated actual length.
3176    The identity is the permanent identity, a pseudonym identity, or a
3177    fast re-authentication identity.  The identity format is specified in
3178    Section 4.2.1.  The same identity format is used in the AT_IDENTITY
3179    attribute and the EAP-Response/Identity packet, with the exception
3180    that the peer MUST NOT decorate the identity it includes in
3181    AT_IDENTITY.  The identity does not include any terminating null
3182    characters.  Because the length of the attribute must be a multiple
3183    of 4 bytes, the sender pads the identity with zero bytes when
3184    necessary.
3185
3186
3187
3188
3189
3190
3191
3192
3193
3194 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 57]
3195 \f
3196 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
3197
3198
3199 10.9.  AT_RAND
3200
3201    The format of the AT_RAND attribute is shown below.
3202
3203      0                   1                   2                   3
3204      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
3205     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3206     | AT_RAND       | Length        |           Reserved            |
3207     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3208     |                                                               |
3209     .                            n*RAND                             .
3210     .                                                               .
3211     |                                                               |
3212     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3213
3214    The value field of this attribute contains two reserved bytes
3215    followed by n GSM RANDs, each 16 bytes long.  The value of n can be
3216    determined by the attribute length.  The reserved bytes are set to
3217    zero upon sending and ignored upon reception.
3218
3219    The number of RAND challenges (n) MUST be two or three.  The peer
3220    MUST verify that the number of RAND challenges is sufficient
3221    according to the peer's policy.  The server MUST use different RAND
3222    values.  In other words, a RAND value can only be included once in
3223    AT_RAND.  When processing the AT_RAND attribute, the peer MUST check
3224    that the RANDs are different.
3225
3226    The EAP server MUST obtain fresh RANDs for each EAP-SIM full
3227    authentication exchange.  More specifically, the server MUST consider
3228    RANDs it included in AT_RAND to be consumed if the server receives an
3229    EAP-Response/SIM/Challenge packet with a valid AT_MAC, or an
3230    EAP-Response/SIM/Client-Error with the code "insufficient number of
3231    challenges" or "RANDs are not fresh".  However, in other cases (if
3232    the server does not receive a response to its
3233    EAP-Request/SIM/Challenge packet, or if the server receives a
3234    response other than the cases listed above), the server does not need
3235    to consider the RANDs to be consumed, and the server MAY re-use the
3236    RANDs in the AT_RAND attribute of the next full authentication
3237    attempt.
3238
3239
3240
3241
3242
3243
3244
3245
3246
3247
3248
3249
3250 Haverinen & Salowey          Informational                     [Page 58]
3251 \f
3252 RFC 4186                 EAP-SIM Authentication             January 2006
3253
3254
3255 10.10.  AT_NEXT_PSEUDONYM
3256
3257    The format of the AT_NEXT_PSEUDONYM attribute is shown below.
3258
3259      0                   1                   2                   3
3260      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
3261     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3262     | AT_NEXT_PSEU..| Length        | Actual Pseudonym Length       |
3263     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
3264     |                                                               |
3265     .                          Next Pseudonym                       .
3266     .                                                               .
3267     |                                                               |