Verified Models and Reference Implementations for the TLS 1.3 Standard Candidate - Archive ouverte HAL Access content directly
Reports (Research Report) Year : 2017

Verified Models and Reference Implementations for the TLS 1.3 Standard Candidate

Modèles vérifiés et implémentations de référence pour le candidat standard TLS 1.3

(1) , (1) , (1)
1
Karthikeyan Bhargavan
Bruno Blanchet
Nadim Kobeissi

Abstract

TLS 1.3 is the next version of the Transport Layer Security (TLS) protocol. Its clean-slate design is a reaction both to the increasing demand for low-latency HTTPS connections and to a series of recent high-profile attacks on TLS. The hope is that a fresh protocol with modern cryptography will prevent legacy problems; the danger is that it will expose new kinds of attacks, or reintroduce old flaws that were fixed in previous versions of TLS. After 18 drafts, the protocol is nearing completion, and the working group has appealed to researchers to analyze the protocol before publication. This paper responds by presenting a comprehensive analysis of the TLS 1.3 Draft-18 protocol. We seek to answer three questions that have not been fully addressed in previous work on TLS 1.3: (1) Does TLS 1.3 prevent well-known attacks on TLS 1.2, such as Logjam or the Triple Handshake, even if it is run in parallel with TLS 1.2? (2) Can we mechanically verify the computational security of TLS 1.3 under standard (strong) assumptions on its cryptographic primitives? (3) How can we extend the guarantees of the TLS 1.3 protocol to the details of its implementations? To answer these questions, we propose a methodology for developing verified symbolic and computational models of TLS 1.3 hand-in-hand with a high-assurance reference implementation of the protocol. We present symbolic ProVerif models for various intermediate versions of TLS 1.3 and evaluate them against a rich class of attacks to reconstruct both known and previously unpublished vulnerabilities that influenced the current design of the protocol. We present a computational CryptoVerif model for TLS 1.3 Draft-18 and prove its security. We present RefTLS, an interoperable implementation of TLS 1.0-1.3 and automatically analyze its protocol core by extracting a ProVerif model from its typed JavaScript code.
TLS 1.3 est la prochaine version du protocole TLS (Transport Layer Security). Sa conception à partir de zéro est une réaction à la fois à la demande croissante de connexions HTTPS à faible latence et à une série d'attaques récentes de haut niveau sur TLS. L'espoir est qu'un nouveau protocole avec de la cryptographie moderne éviterait d'hériter des problèmes des versions précédentes; le danger est que cela pourrait exposer à de nouveaux types d'attaques ou réintroduire d'anciens défauts corrigés dans les versions précédentes de TLS. Après 18 versions préliminaires, le protocole est presque terminé, et le groupe de travail a appelé les chercheurs à analyser le protocole avant publication. Cet article répond en présentant une analyse globale du protocole TLS 1.3 Draft-18. Nous cherchons à répondre à trois questions qui n'ont pas été entièrement traitées dans les travaux antérieurs sur TLS 1.3: (1) TLS 1.3 empêche-t-il les attaques connues sur TLS 1.2, comme Logjam ou Triple Handshake, même s'il est exécuté en parallèle avec TLS 1.2 ? (2) Peut-on vérifier mécaniquement la sécurité calculatoire de TLS 1.3 sous des hypothèses standard (fortes) sur ses primitives cryptographiques? (3) Comment pouvons-nous étendre les garanties du protocole TLS 1.3 aux détails de ses implémentations? Pour répondre à ces questions, nous proposons une méthodologie pour développer des modèles symboliques et calculatoires vérifiés de TLS 1.3 en même temps qu'une implémentation de référence du protocole. Nous présentons des modèles symboliques dans ProVerif pour différentes versions intermédiaires de TLS 1.3 et nous les évaluons contre une riche classe d'attaques, pour reconstituer à la fois des vulnérabilités connues et des vulnérabilités précédemment non publiées qui ont influencé la conception actuelle du protocole. Nous présentons un modèle calculatoire dans CryptoVerif de TLS 1.3 Draft-18 et prouvons sa sécurité. Nous présentons RefTLS, une implémentation interopérable de TLS 1.0-1.3 et analysons automatiquement le coeur de son protocole en extrayant un modèle ProVerif à partir de son code JavaScript typé.
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Dates and versions

hal-01528752 , version 1 (29-05-2017)
hal-01528752 , version 2 (21-11-2017)
hal-01528752 , version 3 (20-12-2018)

Identifiers

  • HAL Id : hal-01528752 , version 3

Cite

Karthikeyan Bhargavan, Bruno Blanchet, Nadim Kobeissi. Verified Models and Reference Implementations for the TLS 1.3 Standard Candidate. [Research Report] RR-9040, Inria Paris. 2017, pp.51. ⟨hal-01528752v3⟩
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