]> Cypherpunks.ru repositories - govpn.git/blobdiff - doc/transport.texi
Replace (X)Salsa20 with ChaCha20
[govpn.git] / doc / transport.texi
index cdbe7aecfa47365502a5ffdd0dc811d1c262d90b..e5f5abba9eba15dec245489f2aa53c807d007b5f 100644 (file)
@@ -1,42 +1,51 @@
-@node Transport protocol
+@node Transport
 @section Transport protocol
 
 @verbatim
-ENCn(SERIAL) + ENC(KEY, ENCn(SERIAL), DATA_SIZE+DATA+NOISE) +
-    AUTH(ENCn(SERIAL) + ENC(KEY, ENCn(SERIAL), DATA_SIZE+DATA+NOISE))
+     NONCE = 64bit(ZEROS) || 64bit(MAC(MAC_KEY, SERIAL))
+   PAYLOAD = DATA || PAD [|| ZEROS]
+CIPHERTEXT = ENCRYPT(KEY, NONCE, PAYLOAD)
+       TAG = AUTH(AUTH_KEY, CIPHERTEXT || NONCE)
+   MESSAGE = TAG || CIPHERTEXT || NONCE
 @end verbatim
 
-All transport and handshake messages are indistinguishable from
-pseudo random noise.
-
 @code{SERIAL} is message's serial number. Odds are reserved for
-client(→server) messages, evens for server(→client) messages.
-
-@code{ENCn} is XTEA block cipher algorithm used here as PRP (pseudo
-random permutation) to randomize, obfuscate @code{SERIAL}. Plaintext
-@code{SERIAL} state is kept in peers internal state, but encrypted
-before transmission. XTEA is compact and fast enough. Salsa20 is PRF
-function and requires much more code to create PRP from it. XTEA's
-encryption key is the first 128-bit of Salsa20's output with established
+client (to server) messages, evens for server (to client) messages.
+
+@code{MAC} is BLAKE2b-MAC used to obfuscate @code{SERIAL}. MAC's key
+@code{MAC_KEY} is the first 256-bit of ChaCha20's output with established
 common key and zero nonce (message nonces start from 1).
 
-Encrypted @code{SERIAL} is used as a nonce for @code{DATA} encryption:
-encryption key is different during each handshake, so (key, nonce) pair
-is always used only once. @code{ENC} is Salsa20 cipher, with established
-session @code{KEY} and encrypted @code{SERIAL} used as a nonce.
-@code{DATA_SIZE} is @emph{uint16} storing length of the @code{DATA}.
+@verbatim
+MAC_KEY = 256bit(ENCRYPT(KEY, 0))
+@end verbatim
+
+@code{ENCRYPT} is ChaCha20 stream cipher, with established session
+@code{KEY} and obfuscated @code{SERIAL} used as a nonce. 512 bit of
+ChaCha20's output is ignored and only remaining is XORed with ther data,
+encrypting it.
 
-@code{NOISE} is optional. It is just some junk data, intended to fill up
-packet to MTU size. This is useful for concealing payload packets length.
+@code{DATA} is padded using ISO/IEC 7816-4 format (@code{PAD} (0x80
+byte) with optional @code{ZEROS} following), to fill up packet to
+conceal payload packet length.
 
 @code{AUTH} is Poly1305 authentication function. First 256 bits of
-Salsa20 output are used as a one-time key for @code{AUTH}. Next 256 bits
-of Salsa20 are ignored. All remaining output is XORed with the data,
-encrypting it.
+ChaCha20's output are used as a one-time key for @code{AUTH}.
+
+@verbatim
+AUTH_KEY = 256bit(ENCRYPT(KEY, NONCE))
+@end verbatim
 
 To prevent replay attacks we must remember received @code{SERIAL}s and
-if meet one, then drop it. Basically we could just store latest number
-and check if received one is greater, but because of UDP packets
-reordering this can lead to valid packets dropping and overall
-performance degradation. We store up to 256 seen nonces in hash
-structure, in two swapping buckets.
+drop when receiving duplicate ones.
+
+In @ref{Encless, encryptionless mode} this scheme is slightly different:
+
+@verbatim
+  NONCE = MAC(MAC_KEY, SERIAL)
+ENCODED = ENCLESS(DATA || PAD || ZEROS)
+ PACKET = ENCODED || NONCE
+@end verbatim
+
+@code{ENCLESS} is AONT and chaffing function. There is no need in
+explicit separate authentication.