OpenSSL: discard expired resumption session in client
[exim.git] / doc / doc-txt / experimental-spec.txt
index 855f9899af0af9d68104224f91cc950b611b8b08..f304cf455127cef1e58afd1510e3fdc6182d0243 100644 (file)
@@ -428,16 +428,17 @@ need to uncomment them if an rpm (or you) installed them in the
 package controlled locations (/usr/include and /usr/lib).
 
 
-2. Use the following global settings to configure DMARC:
+2. Use the following global options to configure DMARC:
 
-Optional:
+Required:
 dmarc_tld_file      Defines the location of a text file of valid
                     top level domains the opendmarc library uses
                     during domain parsing. Maintained by Mozilla,
                     the most current version can be downloaded
                     from a link at http://publicsuffix.org/list/.
-                    If unset, "/etc/exim/opendmarc.tlds" (hardcoded)
-                    is used.
+                    See also util/renew-opendmarc-tlds.sh script.
+                   The default for the option is currently
+                   /etc/exim/opendmarc.tlds
 
 Optional:
 dmarc_history_file  Defines the location of a file to log results
@@ -448,11 +449,19 @@ dmarc_history_file  Defines the location of a file to log results
                     directory of this file is writable by the user
                     exim runs as.
 
-dmarc_forensic_sender The email address to use when sending a
+dmarc_forensic_sender Alternate email address to use when sending a
                     forensic report detailing alignment failures
                     if a sender domain's dmarc record specifies it
                     and you have configured Exim to send them.
-                    Default: do-not-reply@$default_hostname
+
+                   If set, this is expanded and used for the
+                   From: header line; the address is extracted
+                   from it and used for the envelope from.
+                   If not set, the From: header is expanded from
+                   the dsn_from option, and <> is used for the
+                   envelope from.
+
+                    Default: unset.
 
 
 3. By default, the DMARC processing will run for any remote,
@@ -525,6 +534,9 @@ Of course, you can also use any other lookup method that Exim
 supports, including LDAP, Postgres, MySQL, etc, as long as the
 result is a list of colon-separated strings.
 
+Performing the check sets up information used by the
+${authresults } expansion item.
+
 Several expansion variables are set before the DATA ACL is
 processed, and you can use them in this ACL.  The following
 expansion variables are available:
@@ -548,9 +560,8 @@ expansion variables are available:
     are "none", "reject" and "quarantine".  It is blank when there
     is any error, including no DMARC record.
 
-  o $dmarc_ar_header
-    This is the entire Authentication-Results header which you can
-    add using an add_header modifier.
+A now-redundant variable $dmarc_ar_header has now been withdrawn.
+Use the ${authresults } expansion instead.
 
 
 5. How to enable DMARC advanced operation:
@@ -590,7 +601,6 @@ b. Configure, somewhere before the DATA ACL, the control option to
   warn    dmarc_status   = accept : none : off
           !authenticated = *
           log_message    = DMARC DEBUG: $dmarc_status $dmarc_used_domain
-          add_header     = $dmarc_ar_header
 
   warn    dmarc_status   = !accept
           !authenticated = *
@@ -609,161 +619,7 @@ b. Configure, somewhere before the DATA ACL, the control option to
           !authenticated = *
           message        = Message from $dmarc_used_domain failed sender's DMARC policy, REJECT
 
-
-
-DANE
-------------------------------------------------------------
-DNS-based Authentication of Named Entities, as applied
-to SMTP over TLS, provides assurance to a client that
-it is actually talking to the server it wants to rather
-than some attacker operating a Man In The Middle (MITM)
-operation.  The latter can terminate the TLS connection
-you make, and make another one to the server (so both
-you and the server still think you have an encrypted
-connection) and, if one of the "well known" set of
-Certificate Authorities has been suborned - something
-which *has* been seen already (2014), a verifiable
-certificate (if you're using normal root CAs, eg. the
-Mozilla set, as your trust anchors).
-
-What DANE does is replace the CAs with the DNS as the
-trust anchor.  The assurance is limited to a) the possibility
-that the DNS has been suborned, b) mistakes made by the
-admins of the target server.   The attack surface presented
-by (a) is thought to be smaller than that of the set
-of root CAs.
-
-It also allows the server to declare (implicitly) that
-connections to it should use TLS.  An MITM could simply
-fail to pass on a server's STARTTLS.
-
-DANE scales better than having to maintain (and
-side-channel communicate) copies of server certificates
-for every possible target server.  It also scales
-(slightly) better than having to maintain on an SMTP
-client a copy of the standard CAs bundle.  It also
-means not having to pay a CA for certificates.
-
-DANE requires a server operator to do three things:
-1) run DNSSEC.  This provides assurance to clients
-that DNS lookups they do for the server have not
-been tampered with.  The domain MX record applying
-to this server, its A record, its TLSA record and
-any associated CNAME records must all be covered by
-DNSSEC.
-2) add TLSA DNS records.  These say what the server
-certificate for a TLS connection should be.
-3) offer a server certificate, or certificate chain,
-in TLS connections which is traceable to the one
-defined by (one of?) the TSLA records
-
-There are no changes to Exim specific to server-side
-operation of DANE.
-
-The TLSA record for the server may have "certificate
-usage" of DANE-TA(2) or DANE-EE(3).  The latter specifies
-the End Entity directly, i.e. the certificate involved
-is that of the server (and should be the sole one transmitted
-during the TLS handshake); this is appropriate for a
-single system, using a self-signed certificate.
-  DANE-TA usage is effectively declaring a specific CA
-to be used; this might be a private CA or a public,
-well-known one.  A private CA at simplest is just
-a self-signed certificate which is used to sign
-cerver certificates, but running one securely does
-require careful arrangement.  If a private CA is used
-then either all clients must be primed with it, or
-(probably simpler) the server TLS handshake must transmit
-the entire certificate chain from CA to server-certificate.
-If a public CA is used then all clients must be primed with it
-(losing one advantage of DANE) - but the attack surface is
-reduced from all public CAs to that single CA.
-DANE-TA is commonly used for several services and/or
-servers, each having a TLSA query-domain CNAME record,
-all of which point to a single TLSA record.
-
-The TLSA record should have a Selector field of SPKI(1)
-and a Matching Type field of SHA2-512(2).
-
-At the time of writing, https://www.huque.com/bin/gen_tlsa
-is useful for quickly generating TLSA records; and commands like
-
-  openssl x509 -in -pubkey -noout <certificate.pem \
-  | openssl rsa -outform der -pubin 2>/dev/null \
-  | openssl sha512 \
-  | awk '{print $2}'
-
-are workable for 4th-field hashes.
-
-For use with the DANE-TA model, server certificates
-must have a correct name (SubjectName or SubjectAltName).
-
-The use of OCSP-stapling should be considered, allowing
-for fast revocation of certificates (which would otherwise
-be limited by the DNS TTL on the TLSA records).  However,
-this is likely to only be usable with DANE-TA.  NOTE: the
-default of requesting OCSP for all hosts is modified iff
-DANE is in use, to:
-
-  hosts_request_ocsp = ${if or { {= {0}{$tls_out_tlsa_usage}} \
-                                {= {4}{$tls_out_tlsa_usage}} } \
-                         {*}{}}
-
-The (new) variable $tls_out_tlsa_usage is a bitfield with
-numbered bits set for TLSA record usage codes.
-The zero above means DANE was not in use,
-the four means that only DANE-TA usage TLSA records were
-found. If the definition of hosts_request_ocsp includes the
-string "tls_out_tlsa_usage", they are re-expanded in time to
-control the OCSP request.
-
-This modification of hosts_request_ocsp is only done if
-it has the default value of "*".  Admins who change it, and
-those who use hosts_require_ocsp, should consider the interaction
-with DANE in their OCSP settings.
-
-
-For client-side DANE there are two new smtp transport options,
-hosts_try_dane and hosts_require_dane.
-[ should they be domain-based rather than host-based? ]
-
-Hosts_require_dane will result in failure if the target host
-is not DNSSEC-secured.
-
-DANE will only be usable if the target host has DNSSEC-secured
-MX, A and TLSA records.
-
-A TLSA lookup will be done if either of the above options match
-and the host-lookup succeeded using dnssec.
-If a TLSA lookup is done and succeeds, a DANE-verified TLS connection
-will be required for the host.  If it does not, the host will not
-be used; there is no fallback to non-DANE or non-TLS.
-
-If DANE is requested and useable (see above) the following transport
-options are ignored:
-  hosts_require_tls
-  tls_verify_hosts
-  tls_try_verify_hosts
-  tls_verify_certificates
-  tls_crl
-  tls_verify_cert_hostnames
-
-If DANE is not usable, whether requested or not, and CA-anchored
-verification evaluation is wanted, the above variables should be set
-appropriately.
-
-Currently dnssec_request_domains must be active (need to think about that)
-and dnssec_require_domains is ignored.
-
-If verification was successful using DANE then the "CV" item
-in the delivery log line will show as "CV=dane".
-
-There is a new variable $tls_out_dane which will have "yes" if
-verification succeeded using DANE and "no" otherwise (only useful
-in combination with EXPERIMENTAL_EVENT), and a new variable
-$tls_out_tlsa_usage (detailed above).
-
-Under GnuTLS, DANE is only supported from versin 3.0.0 onwards
+  warn    add_header     = :at_start:${authresults {$primary_hostname}}
 
 
 
@@ -863,6 +719,8 @@ an external directory retaining the exim spool format.
 
 The spool files can then be processed by external processes and then
 requeued into exim spool directories for final delivery.
+However, note carefully the warnings in the main documentation on
+qpool file formats.
 
 The motivation/inspiration for the transport is to allow external
 processes to access email queued by exim and have access to all the
@@ -879,7 +737,7 @@ the queuefile driver.
 The transport only takes one option:
 
 * directory - This is used to specify the directory messages should be
-copied to
+copied to.  Expanded.
 
 The generic transport options (body_only, current_directory, disable_logging,
 debug_print, delivery_date_add, envelope_to_add, event_action, group,
@@ -912,6 +770,244 @@ to your Local/Makefile. (Re-)build/install exim. exim -d should show
 Experimental_QUEUEFILE in the line "Support for:".
 
 
+ARC support
+-----------
+Specification: https://tools.ietf.org/html/draft-ietf-dmarc-arc-protocol-11
+Note that this is not an RFC yet, so may change.
+
+ARC is intended to support the utility of SPF and DKIM in the presence of
+intermediaries in the transmission path - forwarders and mailinglists -
+by establishing a cryptographically-signed chain in headers.
+
+Normally one would only bother doing ARC-signing when functioning as
+an intermediary.  One might do verify for local destinations.
+
+ARC uses the notion of a "ADministrative Management Domain" (ADMD).
+Described in RFC 5598 (section 2.3), this is essentially the set of
+mail-handling systems that the mail transits.  A label should be chosen to
+identify the ADMD.  Messages should be ARC-verified on entry to the ADMD,
+and ARC-signed on exit from it.
+
+
+Verification
+--
+An ACL condition is provided to perform the "verifier actions" detailed
+in section 6 of the above specification.  It may be called from the DATA ACL
+and succeeds if the result matches any of a given list.
+It also records the highest ARC instance number (the chain size)
+and verification result for later use in creating an Authentication-Results:
+standard header.
+
+  verify = arc/<acceptable_list>   none:fail:pass
+
+  add_header = :at_start:${authresults {<admd-identifier>}}
+
+       Note that it would be wise to strip incoming messages of A-R headers
+       that claim to be from our own <admd-identifier>.
+
+There are four new variables:
+
+  $arc_state           One of pass, fail, none
+  $arc_state_reason    (if fail, why)
+  $arc_domains         colon-sep list of ARC chain domains, in chain order.
+                       problematic elements may have empty list elements
+  $arc_oldest_pass     lowest passing instance number of chain
+
+Example:
+  logwrite = oldest-p-ams: <${reduce {$lh_ARC-Authentication-Results:} \
+                               {} \
+                               {${if = {$arc_oldest_pass} \
+                                       {${extract {i}{${extract {1}{;}{$item}}}}} \
+                                       {$item} {$value}}} \
+                           }>
+
+Receive log lines for an ARC pass will be tagged "ARC".
+
+
+Signing
+--
+arc_sign = <admd-identifier> : <selector> : <privkey> [ : <options> ]
+An option on the smtp transport, which constructs and prepends to the message
+an ARC set of headers.  The textually-first Authentication-Results: header
+is used as a basis (you must have added one on entry to the ADMD).
+Expanded as a whole; if unset, empty or forced-failure then no signing is done.
+If it is set, all of the first three elements must be non-empty.
+
+The fourth element is optional, and if present consists of a comma-separated list
+of options.  The options implemented are
+
+  timestamps           Add a t= tag to the generated AMS and AS headers, with the
+                       current time.
+  expire[=<val>]       Add an x= tag to the generated AMS header, with an expiry time.
+                       If the value <val> is an plain number it is used unchanged.
+                       If it starts with a '+' then the following number is added
+                       to the current time, as an offset in seconds.
+                       If a value is not given it defaults to a one month offset.
+
+[As of writing, gmail insist that a t= tag on the AS is mandatory]
+
+Caveats:
+ * There must be an Authentication-Results header, presumably added by an ACL
+   while receiving the message, for the same ADMD, for arc_sign to succeed.
+   This requires careful coordination between inbound and outbound logic.
+
+   Only one A-R header is taken account of.  This is a limitation versus
+   the ARC spec (which says that all A-R headers from within the ADMD must
+   be used).
+
+ * If passing a message to another system, such as a mailing-list manager
+   (MLM), between receipt and sending, be wary of manipulations to headers made
+   by the MLM.
+   + For instance, Mailman with REMOVE_DKIM_HEADERS==3 might improve
+     deliverability in a pre-ARC world, but that option also renames the
+     Authentication-Results header, which breaks signing.
+
+ * Even if you use multiple DKIM keys for different domains, the ARC concept
+   should try to stick to one ADMD, so pick a primary domain and use that for
+   AR headers and outbound signing.
+
+Signing is not compatible with cutthrough delivery; any (before expansion)
+value set for the option will result in cutthrough delivery not being
+used via the transport in question.
+
+
+
+
+Early pipelining support
+------------------------
+Ref: https://datatracker.ietf.org/doc/draft-harris-early-pipe/
+
+If compiled with EXPERIMENTAL_PIPE_CONNECT support is included for this feature.
+The server advertises the feature in its EHLO response, currently using the name
+"X_PIPE_CONNECT" (this will change, some time in the future).
+A client may cache this information, along with the rest of the EHLO response,
+and use it for later connections.  Those later ones can send esmtp commands before
+a banner is received.
+
+Up to 1.5 roundtrip times can be taken out of cleartext connections, 2.5 on
+STARTTLS connections.
+
+In combination with the traditional PIPELINING feature the following example
+sequences are possible (among others):
+
+(client)                (server)
+
+EHLO,MAIL,RCPT,DATA ->
+                     <- banner,EHLO-resp,MAIL-ack,RCPT-ack,DATA-goahead
+message-data        ->
+------
+
+EHLO,MAIL,RCPT,BDAT              ->
+                                  <- banner,EHLO-resp,MAIL-ack,RCPT-ack
+message-data                     ->
+------
+
+EHLO,STARTTLS                     ->
+                                   <- banner,EHLO-resp,TLS-goahead
+TLS1.2-client-hello               ->
+                                   <- TLS-server-hello,cert,hello-done
+client-Kex,change-cipher,finished ->
+                                   <- change-cipher,finished
+EHLO,MAIL,RCPT,DATA               ->
+                                   <- EHLO-resp,MAIL-ack,RCPT-ack,DATA-goahead
+
+------
+(tls-on-connect)
+TLS1.2-client-hello               ->
+                                   <- TLS-server-hello,cert,hello-done
+client-Kex,change-cipher,finished ->
+                                   <- change-cipher,finshed
+                                   <- banner
+EHLO,MAIL,RCPT,DATA               ->
+                                   <- EHLO-resp,MAIL-ack,RCPT-ack,DATA-goahead
+
+Where the initial client packet is SMTP, it can combine with the TCP Fast Open
+feature and be sent in the TCP SYN.
+
+
+A main-section option "pipelining_connect_advertise_hosts" (default: *)
+and an smtp transport option "hosts_pipe_connect" (default: unset)
+control the feature.
+
+If the "pipelining" log_selector is enabled, the "L" field in server <=
+log lines has a period appended if the feature was advertised but not used;
+or has an asterisk appended if the feature was used.  In client => lines
+the "L" field has an asterisk appended if the feature was used.
+
+The "retry_data_expire" option controls cache invalidation.
+Entries are also rewritten (or cleared) if the adverised features
+change.
+
+
+NOTE: since the EHLO command must be constructed before the connection is
+made it cannot depend on the interface IP address that will be used.
+Transport configurations should be checked for this.  An example avoidance:
+
+ helo_data =   ${if def:sending_ip_address \
+                  {${lookup dnsdb{>! ptr=$sending_ip_address} \
+                       {${sg{$value} {^([^!]*).*\$} {\$1}}} fail}} \
+                  {$primary_hostname}}
+
+
+
+
+TLS Session Resumption
+----------------------
+TLS Session Resumption for TLS 1.2 and TLS 1.3 connections can be used (defined
+in RFC 5077 for 1.2).  The support for this can be included by building with
+EXPERIMENTAL_TLS_RESUME defined.  This requires GnuTLS 3.6.3 or OpenSSL 1.1.1
+(or later).
+
+Session resumption (this is the "stateless" variant) involves the server sending
+a "session ticket" to the client on one connection, which can be stored by the
+client and used for a later session.  The ticket contains sufficient state for
+the server to reconstruct the TLS session, avoiding some expensive crypto
+calculation and one full packet roundtrip time.
+
+Operational cost/benefit:
+ The extra data being transmitted costs a minor amount, and the client has
+ extra costs in storing and retrieving the data.
+
+ In the Exim/Gnutls implementation the extra cost on an initial connection
+ which is TLS1.2 over a loopback path is about 6ms on 2017-laptop class hardware.
+ The saved cost on a subsequent connection is about 4ms; three or more
+ connections become a net win.  On longer network paths, two or more
+ connections will have an average lower startup time thanks to the one
+ saved packet roundtrip.  TLS1.3 will save the crypto cpu costs but not any
+ packet roundtrips.
+
+ Since a new hints DB is used, the hints DB maintenance should be updated
+ to additionally handle "tls".
+
+Security aspects:
+ The session ticket is encrypted, but is obviously an additional security
+ vulnarability surface.  An attacker able to decrypt it would have access
+ all connections using the resumed session.
+ The session ticket encryption key is not committed to storage by the server
+ and is rotated regularly.  Tickets have limited lifetime.
+
+ There is a question-mark over the security of the Diffie-Helman parameters
+ used for session negotiation. TBD.  q-value; cf bug 1895
+
+Observability:
+ New log_selector "tls_resumption", appends an asterisk to the tls_cipher "X="
+ element.
+
+ Variables $tls_{in,out}_resumption have bits 0-4 indicating respectively
+ support built, client requested ticket, client offered session,
+ server issued ticket, resume used.  A suitable decode list is provided
+ in the builtin macro _RESUME_DECODE for ${listextract {}{}}.
+
+Issues:
+ In a resumed session:
+  $tls_{in,out}_certificate_verified will be set, and verify = certificate
+    will be true, when verify failed but tls_try_verify_hosts allowed the
+    connection (under OpenSSL)
+  $tls_{in,out}_cipher will have values different to the original (under GnuTLS)
+  $tls_{in,out}_ocsp will be "not requested" or "no response", and
+  hosts_require_ocsp will fail
+
+
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 End of file
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