Fix luksAddKey return code if master key is used.
[platform/upstream/cryptsetup.git] / FAQ
1 Sections 
2
3 1. General Questions
4 2. Setup
5 3. Common Problems
6 4. Troubleshooting
7 5. Security Aspects
8 6. Backup and Data Recovery
9 7. Issues with Specific Versions of cryptsetup
10 A. Contributors
11
12
13 1. General Questions 
14
15
16  * What is this?
17
18   This is the FAQ (Frequently Asked Questions) for cryptsetup. It
19   covers Linux disk encryption with plain dm-crypt (one passphrase,
20   no management, no descriptor on disk) and LUKS (multiple user keys
21   with one master key, anti-forensics, descriptor block at start of
22   device, ...). The latest version should usually be available at
23   http://code.google.com/p/cryptsetup/wiki/FrequentlyAskedQuestions
24
25   ATTENTION: If you are going to read just one thing, make it the
26   section on Backup and Data Recovery. By far the most questions on
27   the cryptsetup mailing list are from people that just managed to
28   somehow format or overwrite the start of their LUKS partitions. In
29   most cases, there is nothing that can be done to help these poor
30   souls recover their data. Make sure you understand the problem and
31   limitations imposed by the LUKS security model BEFORE you face such
32   a disaster!
33
34
35  * Who wrote this?
36
37   Current FAQ maintainer is Arno Wagner <arno@wagner.name>. Other
38   contributors are listed at the end. If you want to contribute, send
39   your article, including a descriptive headline, to the maintainer,
40   or the dm-crypt mailing list with something like "FAQ ..." in the
41   subject. Please note that by contributing to this FAQ, you accept
42   the license described below.
43
44   This work is under the "Attribution-Share Alike 3.0 Unported"
45   license, which means distribution is unlimited, you may create
46   derived works, but attributions to original authors and this
47   license statement must be retained and the derived work must be
48   under the same license. See
49   http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ for more details of
50   the license.
51
52   Side note: I did text license research some time ago and I think
53   this license is best suited for the purpose at hand and creates the
54   least problems.
55
56
57  * Where is the project website?
58
59   There is the project website at http://code.google.com/p/cryptsetup/
60   Please do not post questions there, nobody will read them. Use
61   the mailing-list instead.
62
63
64  * Is there a mailing-list?
65
66   Instructions on how to subscribe to the mailing-list are at on the
67   project website. People are generally helpful and friendly on the
68   list.
69
70   The question of how to unsubscribe from the list does crop up
71   sometimes. For this you need your list management URL, which is
72   sent to you initially and once at the start of each month. Go to
73   the URL mentioned in the email and select "unsubscribe". This page
74   also allows you to request a password reminder.
75
76   Alternatively, you can send an Email to dm-crypt-request@saout.de
77   with just the word "help" in the subject or message body. Make sure
78   to send it from your list address.
79
80
81 2. Setup 
82
83
84  * Can I encrypt an already existing, non-empty partition to use LUKS?
85
86   There is no converter, and it is not really needed. The way to do
87   this is to make a backup of the device in question, securely wipe
88   the device (as LUKS device initialization does not clear away old
89   data), do a luksFormat, optionally overwrite the encrypted device,
90   create a new filesystem and restore your backup on the now
91   encrypted device. Also refer to sections "Security Aspects" and
92   "Backup and Data Recovery".
93
94   For backup, plain GNU tar works well and backs up anything likely
95   to be in a filesystem.
96
97
98  * How do I use LUKS with a loop-device?
99
100   Just the same as with any block device. If you want, for example,
101   to use a 100MiB file as LUKS container, do something like this:
102
103       head -c 100M /dev/zero > luksfile  # create empty file
104       losetup /dev/loop0 luksfile        # map luksfile to /dev/loop0
105       cryptsetup luksFormat /dev/loop0   # create LUKS on loop device
106  
107   Afterwards just use /dev/loop0 as a you would use a LUKS partition.
108   To unmap the file when done, use "losetup -d /dev/loop0".
109
110
111  * When I add a new key-slot to LUKS, it asks for a passphrase but
112    then complains about there not being a key-slot with that
113    passphrase?
114
115   That is as intended. You are asked a passphrase of an existing
116   key-slot first, before you can enter the passphrase for the new
117   key-slot. Otherwise you could break the encryption by just adding a
118   new key-slot. This way, you have to know the passphrase of one of
119   the already configured key-slots in order to be able to configure a
120   new key-slot.
121
122
123  * How do I read a dm-crypt key from file?
124
125   Note that the file will still be hashed first, just like keyboard
126   input. Use the --key-file option, like this:
127
128       cryptsetup create --key-file keyfile e1 /dev/loop0
129  
130
131  * How do I read a LUKS slot key from file?
132
133   What you really do here is to read a passphrase from file, just as
134   you would with manual entry of a passphrase for a key-slot. You can
135   add a new passphrase to a free key-slot, set the passphrase of an
136   specific key-slot or put an already configured passphrase into a
137   file. In the last case make sure no trailing newline (0x0a) is
138   contained in the key file, or the passphrase will not work because
139   the whole file is used as input.
140
141   To add a new passphrase to a free key slot from file, use something
142   like this:
143
144       cryptsetup luksAddKey /dev/loop0 keyfile
145  
146   To add a new passphrase to a specific key-slot, use something like
147   this:
148
149       cryptsetup luksAddKey --key-slot 7 /dev/loop0 keyfile
150  
151   To supply a key from file to any LUKS command, use the --key-file
152   option, e.g. like this:
153
154       cryptsetup luksOpen --key-file keyfile /dev/loop0 e1
155  
156
157  * How do I read the LUKS master key from file?
158
159   The question you should ask yourself first, is why you would want
160   to do this. The only legitimate reason I can think of is if you
161   want to have two LUKS devices with the same master key. Even then,
162   I think it would be preferable to just use key-slots with the same
163   passphrase, or to use plain dm-crypt instead. If you really have a
164   good reason, please tell me. If I am convinced, I will add how to
165   do this here.
166
167
168  * What are the security requirements for a key read from file?
169
170   A file-stored key or passphrase has the same security requirements
171   as one entered interactively, however you can use random bytes and
172   thereby use bytes you cannot type on the keyboard. You can use any
173   file you like as key file, for example a plain text file with a
174   human readable passphrase. To generate a file with random bytes,
175   use something like this:
176
177       head -c 256 /dev/random > keyfile
178  
179
180  * If I map a journaled file system using dm-crypt/LUKS, does it still
181    provide its usual transactional guarantees?
182
183   As far as I know it does (but I may be wrong), but please note that
184   these "guarantees" are far weaker than they appear to be. For
185   example, you not not get a hard flush to disk surface even on a
186   call to fsync. In addition, the HDD itself may do independent
187   write reordering. Some other things can go wrong as well. The
188   filesystem developers are aware of these problems and typically
189   can make it work anyways. That said, dm-crypt/LUKS should not make
190   things worse.
191
192   Personally, I have several instances of ext3 on dm-crypt and have
193   not noticed any specific problems.
194
195   Update: I did run into frequent small freezes (1-2 sec) when putting
196   a vmware image on ext3 over dm-crypt. This does indicate that the
197   transactional guarantees are in place, but at a cost. When I went
198   back to ext2, the problem went away. This also seems to have gotten
199   better with kernel 2.6.36 and the reworking of filesystem flush
200   locking. Kernel 2.6.37 is expected to improve this even further.
201
202
203  * Can I use LUKS or cryptsetup with a more secure (external) medium
204    for key storage, e.g. TPM or a smartcard?
205
206   Yes, see the answers on using a file-supplied key. You do have to
207   write the glue-logic yourself though. Basically you can have
208   cryptsetup read the key from STDIN and write it there with your
209   own tool that in turn gets the key from the more secure key
210   storage.
211
212
213  * Can I resize a dm-crypt or LUKS partition?
214
215   Yes, you can, as neither dm-crypt nor LUKS stores partition size.
216   Whether you should is a different question. Personally I recommend
217   backup, recreation of the encrypted partition with new size,
218   recreation of the filesystem and restore. This gets around the
219   tricky business of resizing the filesystem. The backup is really
220   non-optional here, as a lot can go wrong, resulting in partial or
221   complete data loss. Using something like gparted to resize an
222   encrypted partition is slow, but pretty safe and should be fine.
223   This will not change the size of the filesystem hidden under the
224   encryption though.
225
226   You also need to be aware of size-based limitations. The one
227   currently relevant is that aes-xts-plain should not be used for
228   encrypted container sizes larger than 2TiB. Use aes-xts-plain64
229   for that.
230
231
232 3. Common Problems 
233
234
235  * My dm-crypt/LUKS mapping does not work! What general steps are
236    there to investigate the problem?
237
238   If you get a specific error message, investigate what it claims
239   first. If not, you may want to check the following things.
240
241   - Check that "/dev", including "/dev/mapper/control" is there. If it
242   is missing, you may have a problem with the "/dev" tree itself or
243   you may have broken udev rules.
244
245   - Check that you have the device mapper and the crypt target in your
246   kernel. The output of "dmsetup targets" should list a "crypt"
247   target. If it is not there or the command fails, add device mapper
248   and crypt-target to the kernel.
249
250   - Check that the hash-functions and ciphers you want to use are in
251   the kernel. The output of "cat /proc/crypto" needs to list them.
252
253
254  * My dm-crypt mapping suddenly stopped when upgrading cryptsetup.
255
256   The default cipher, hash or mode may have changed (the mode changed
257   from 1.0.x to 1.1.x). See under "Issues With Specific Versions of
258   cryptsetup".
259
260
261  * When I call cryptsetup from cron/CGI, I get errors about unknown
262    features?
263
264   If you get errors about unknown parameters or the like that are not
265   present when cryptsetup is called from the shell, make sure you
266   have no older version of cryptsetup on your system that then gets
267   called by cron/CGI.For example some distributions install
268   cryptsetup into /usr/sbin, while a manual install could go to
269   /usr/local/sbin. As a debugging aid, call "cryptsetup --version"
270   from cron/CGI or the non-shell mechanism to be sure you have the
271   right version.
272
273
274  * Unlocking a LUKS device takes very long. Why?
275
276   The iteration time for a key-slot (see Section 5 for an explanation
277   what iteration does) is calculated when setting a passphrase. By
278   default it is 1 second on the machine where the passphrase is set.
279   If you set a passphrase on a fast machine and then unlock it on a
280   slow machine, the unlocking time can be much longer. Also take into
281   account that up to 8 key-slots have to be tried in order to find the
282   right one.
283
284   If this is problem, you can add another key-slot using the slow
285   machine with the same passphrase and then remove the old key-slot.
286   The new key-slot will have an iteration count adjusted to 1 second
287   on the slow machine. Use luksKeyAdd and then luksKillSlot or
288   luksRemoveKey.
289
290   However, this operation will not change volume key iteration count
291   (MK iterations in output of "cryptsetup luksDump"). In order to
292   change that, you will have to backup the data in the LUKS
293   container, luksFormat on the slow machine and restore the data.
294   Note that in the original LUKS specification this value was fixed
295   to 10, but it is now derived from the PBKDF2 benchmark as well and
296   set to iterations in 0.125 sec or 1000, whichever is larger.
297
298
299  * "blkid" sees a LUKS UUID and an ext2/swap UUID on the same device.
300    What is wrong?
301
302   Some old versions of cryptsetup have a bug where the header does
303   not get completely wiped during LUKS format and an older ext2/swap
304   signature remains on the device. This confuses blkid.
305
306   Fix: Wipe the unused header areas by doing a backup and restore of
307   the header with cryptsetup 1.1.x:
308
309       cryptsetup luksHeaderBackup --header-backup-file <file> <device>
310       cryptsetup luksHeaderRestore --header-backup-file <file> <device>
311  
312   If you cannot use a 1.1.x cryptsetup, you can also do a manual wipe
313   of the area in question with the command below. Be very, VERY,
314   careful and make sure to do a backup of the header before. If you
315   get this wrong, your device may become permanently inaccessible.
316
317       dd if=/dev/zero of=<device> bs=512 seek=2 count=6
318    
319
320  * cryptsetup segfaults on Gentoo amd64 hardened ...
321
322   There seems to be some inteference between the hardening and and
323   the way cryptsetup benchmarks PBKDF2. The solution to this is
324   currently not quite clear for an encrypted root filesystem.     For
325   other uses, you can apparently specify USE="dynamic" as compile
326   flag, see http://bugs.gentoo.org/show_bug.cgi?id=283470
327
328
329 4. Troubleshooting 
330
331
332  * Can a bad RAM module cause problems?
333
334   LUKS and dm-crypt can give the RAM quite a workout, especially when
335   combined with software RAID. In particular the combination RAID5 +
336   LUKS + XFS seems to uncover RAM problems that never caused obvious
337   problems before. Symptoms vary, but often the problem manifest
338   itself when copying large amounts of data, typically several times
339   larger than your main memory.
340
341   Side note: One thing you should always do on large data movements is
342   to run a verify, for example with the "-d" option of "tar" or by
343   doing a set of MD5 checksums on the source or target with
344
345       find . -type f -exec md5sum \{\} \; > checksum-file
346  
347   and then a "md5sum -c checksum-file" on the other side. If you get
348   mismatches here, RAM is the primary suspect. A lesser suspect is
349   an overclocked CPU. I have found countless hardware problems in
350   verify runs after copying or making backups. Bit errors are much
351   more common than most people think.
352
353   Some RAM issues are even worse and corrupt structures in one of the
354   layers. This typically results in lockups, CPU state dumps in the
355   system logs, kernel panic or other things. It is quite possible to
356   have the problem with an encrypted device, but not with an
357   otherwise the same unencrypted device. The reason for that is that
358   encryption has an error amplification property: You flip one bit
359   in an encrypted data block, and the decrypted version has half of
360   its bits flipped. This is an important security property for modern
361   ciphers. With the usual modes in cryptsetup (CBC, ESSIV, XTS), you
362   get up to a completely changed 512 byte block per bit error. A
363   corrupt block causes a lot more havoc than the occasionally
364   flipped single bit and can result various obscure errors.
365
366   Note however that a verify run on copying between encrypted or
367   unencrypted devices can also show you corruption when the copying
368   itself did not report any problems. If you find defect RAM, assume
369   all backups and copied data to be suspect, unless you did a verify.
370
371
372  * How do I test RAM?
373
374   First you should know that overclocking often makes memory problems
375   worse. So if you overclock (which I strongly recommend against in a
376   system holding data that has some worth), run the tests with the
377   overclocking active.
378
379   There are two good options. One is Memtest86+ and the other is
380   "memtester" by Charles Cazabon. Memtest86+ requires a reboot and
381   then takes over the machine, while memtester runs from a
382   root-shell. Both use different testing methods and I have found
383   problems fast with each one that the other needed long to find. I
384   recommend running the following procedure until the first error is
385   found:
386
387   - Run Memtest86+ for one cycle
388
389   - Run memterster for one cycle (shut down as many other applications
390   as possible)
391
392   - Run Memtest86+ for 24h or more
393
394   - Run memtester for 24h or more
395
396   If all that does not produce error messages, your RAM may be sound,
397   but I have had one weak bit that Memtest86+ needed around 60 hours
398   to find. If you can reproduce the original problem reliably, a good
399   additional test may be to remove half of the RAM (if you have more
400   than one module) and try whether the problem is still there and if
401   so, try with the other half. If you just have one module, get a
402   different one and try with that. If you do overclocking, reduce
403   the settings to the most conservative ones available and try with
404   that.
405
406
407 5. Security Aspects 
408
409
410  * Should I initialize (overwrite) a new LUKS/dm-crypt partition?
411
412   If you just create a filesystem on it, most of the old data will
413   still be there. If the old data is sensitive, you should overwrite
414   it before encrypting. In any case, not initializing will leave the
415   old data there until the specific sector gets written. That may
416   enable an attacker to determine how much and where on the
417   partition data was written. If you think this is a risk, you can
418   prevent this by overwriting the encrypted device (here assumed to
419   be named "e1") with zeros like this:
420
421       dd_rescue -w /dev/zero /dev/mapper/e1
422  
423   or alternatively with one of the following more standard commands:
424
425       cat /dev/zero > /dev/mapper/e1
426       dd if=/dev/zero of=/dev/mapper/e1
427        
428
429  * How do I securely erase a LUKS (or other) partition?
430
431   For LUKS, if you are in a desperate hurry, overwrite the first few
432   kilobytes of the LUKS partition. This erases the master key salt
433   and makes access impossible. However a LUKS header backup or full
434   backup will still grant access to most or all data, so make sure
435   that an attacker does not have access to backups or destroy them as
436   well.
437
438   To do this right, overwrite the whole LUKS partition with a single
439   pass of zeros. This is enough for current HDDs. For SSDs you may
440   want to erase the whole drive several times to be sure data is not
441   retained by wear leveling. This is possibly still insecure as SSD
442   technology is not fully understood in this regard. Still, due to
443   the anti-forensic properties of the LUKS key-slots, a single
444   overwrite of an SSD could be enough. If in doubt, use physical
445   destruction in addition. Keep in mind to also erase all backups.
446
447   Example for a zero-overwrite erase of partition sda10 done with
448   dd_rescue:
449
450       dd_rescue -w /dev/zero /dev/sda10   
451  
452
453  * How do I securely erase a backup of a LUKS partition or header?
454
455   That depends on the medium it is stored on. For HDD and SSD, use
456   overwrite with zeros. For an SSD, you may want to overwrite the
457   complete SSD several times and use physical destruction in addition,
458   see last item. Treat USB flash drives the same as SSDs. For
459   re-writable CD/DVD, a single overwrite should also be enough, due
460   to the anti-forensic properties of the LUKS keyslots. For
461   write-once media, use physical destruction. For low security
462   requirements, just cut the CD/DVD into several parts. For high
463   security needs, shred or burn the medium. If your backup is on
464   magnetic tape, I advise physical destruction by shredding or
465   burning. The problem with magnetic tape is that it has a higher
466   dynamic range than HDDs and older data may well be recoverable
467   after overwrites. Also write-head alignment issues can lead to
468   data not actually being deleted at all during overwrites.
469
470
471  * What about backup? Does it compromise security?
472
473   That depends. See next section.
474
475
476  * Why is all my data gone if I overwrite the LUKS header?
477
478   Overwriting the LUKS header in part or in full is the most common
479   reason why access to LUKS containers is lost permanently.
480   Overwriting can be done in a number of fashions, like creating a
481   new filesystem on the raw LUKS partition, making the raw partition
482   part of a raid array and just writing to the raw partition.
483
484   The LUKS header contains a 256 bit "salt" value and without that no
485   decryption is possible. While the salt is not secret, it is
486   key-grade material and cannot be reconstructed. This is a
487   cryptographically strong "cannot". From observations on the
488   cryptsetup mailing-list, people typically go though the usual
489   stages of grief (Denial, Anger, Bargaining, Depression, Acceptance)
490   when this happens to them. Observed times vary between 1 day and 2
491   weeks to complete the cycle. Seeking help on the mailing-list is
492   fine. Even if we usually cannot help with getting back your data,
493   most people found the feedback comforting.
494
495   If your header does not contain an intact salt, best go directly
496   to the last one ("Acceptance") and think about what to do now.
497   There is one exception that I know of: If your LUKS container is
498   still open, then it may be possible to extract the master key from
499   the running system. Ask on the mailing-list on how to do that and
500   make sure nobody switches off the machine.
501
502
503  * What is a "salt"?
504
505   A salt is a random key-grade value added to the passphrase before
506   it is processed. It is not kept secret. The reason for using salts
507   is as follows: If an attacker wants to crack the password for a
508   single LUKS container, then every possible passphrase has to be
509   tried. Typically an attacker will not try every binary value, but
510   will try words and sentences from a dictionary.
511
512   If an attacker wants to attack several LUKS containers with the
513   same dictionary, then a different approach makes sense: Compute the
514   resulting slot-key for each dictionary element and store it on
515   disk. Then the test for each entry is just the slow unlocking with
516   the slot key (say 0.00001 sec) instead of calculating the slot-key
517   first (1 sec). For a single attack, this does not help. But if you
518   have more than one container to attack, this helps tremendously,
519   also because you can prepare your table before you even have the
520   container to attack! The calculation is also very simple to
521   parallelize. You could, for example, use the night-time unused CPU
522   power of your desktop PCs for this.
523
524   This is where the salt comes in. If the salt is combined with the
525   passphrase (in the simplest form, just appended to it), you
526   suddenly need a separate table for each salt value. With a
527   reasonably-sized salt value (256 bit, e.g.) this is quite
528   infeasible.
529
530
531  * Is LUKS secure with a low-entropy (bad) passphrase?
532
533   This needs a bit of theory. The quality of your passphrase is
534   directly related to its entropy (information theoretic, not
535   thermodynamic). The entropy says how many bits of "uncertainty" or
536   "randomness" are in you passphrase. In other words, that is how
537   difficult guessing the passphrase is.
538
539   Example: A random English sentence has about 1 bit of entropy per
540   character. A random lowercase (or uppercase) character has about
541   4.7 bit of entropy.
542
543   Now, if n is the number of bits of entropy in your passphrase and t
544   is the time it takes to process a passphrase in order to open the
545   LUKS container, then an attacker has to spend at maximum
546
547   attack_time_max = 2^n * t 
548  
549   time for a successful attack and on average half that. There is no
550   way getting around that relationship. However, there is one thing
551   that does help, namely increasing t, the time it takes to use a
552   passphrase, see next FAQ item.
553
554   Still, if you want good security, a high-entropy passphrase is the
555   only option. Use at least 64 bits for secret stuff. That is 64
556   characters of English text (but only if randomly chosen) or a
557   combination of 12 truly random letters and digits.
558
559   For passphrase generation, do not use lines from very well-known
560   texts (religious texts, Harry potter, etc.) as they are to easy to
561   guess. For example, the total Harry Potter has about 1'500'000
562   words (my estimation). Trying every 64 character sequence starting
563   and ending at a word boundary would take only something like 20
564   days on a single CPU and is entirely feasible.
565
566   On the other hand, choosing 1.5 lines from, say, the Wheel of Time
567   is in itself not more secure, but the book selection adds quite a
568   bit of entropy. (Now that I have mentioned it here, don't use tWoT
569   either!) If you add 2 or 3 typos or switch some words around, then
570   this is good passphrase material.
571
572
573  * What is "iteration count" and why is decreasing it a bad idea?
574
575   Iteration count is the number of PBKDF2 iterations a passphrase is
576   put through before it is used to unlock a key-slot. Iterations are
577   done with the explicit purpose to increase the time that it takes
578   to unlock a key-slot. This provides some protection against use of
579   low-entropy passphrases.
580
581   The idea is that an attacker has to try all possible passphrases.
582   Even if the attacker knows the passphrase is low-entropy (see last
583   item), it is possible to make each individual try take longer. The
584   way to do this is to repeatedly hash the passphrase for a certain
585   time. The attacker then has to spend the same time (given the same
586   computing power) as the user per try. With LUKS, the default is 1
587   second of PBKDF2 hashing.
588
589   Example 1: Lets assume we have a really bad passphrase (e.g. a
590   girlfriends name) with 10 bits of entropy. With the same CPU, an
591   attacker would need to spend around 500 seconds on average to
592   break that passphrase. Without iteration, it would be more like
593   0.0001 seconds on a modern CPU.
594
595   Example 2: The user did a bit better and has 32 chars of English
596   text. That would give use about 32 bits of entropy. With 1 second
597   iteration, that means an attacker on the same CPU needs around 136
598   years. That is pretty impressive for such a weak passphrase.
599   Without the iterations, it would be more like 50 days on a modern
600   CPU, and possibly far less.
601
602   In addition, the attacker can both parallelize and use special
603   hardware like GPUs to speed up the attack. The attack can also
604   happen quite some time after the luksFormat operation and CPUs can
605   have become faster and cheaper. For that reason you want a bit of
606   extra security. Anyways, in Example 1 your are screwed. In example
607   2, not necessarily. Even if the attack is faster, it still has a
608   certain cost associated with it, say 10000 EUR/USD with iteration
609   and 1 EUR/USD without iteration. The first can be prohibitively
610   expensive, while the second is something you try even without
611   solid proof that the decryption will yield something useful.
612
613   The numbers above are mostly made up, but show the idea. Of course
614   the best thing is to have a high-entropy passphrase.
615
616   Would a 100 sec iteration time be even better? Yes and no.
617   Cryptographically it would be a lot better, namely 100 times better.
618   However, usability is a very important factor for security
619   technology and one that gets overlooked surprisingly often. For
620   LUKS, if you have to wait 2 minutes to unlock the LUKS container,
621   most people will not bother and use less secure storage instead. It
622   is better to have less protection against low-entropy passphrases
623   and people actually use LUKS, than having them do without
624   encryption altogether.
625
626   Now, what about decreasing the iteration time? This is generally a
627   very bad idea, unless you know and can enforce that the users only
628   use high-entropy passphrases. If you decrease the iteration time
629   without ensuring that, then you put your users at increased risk,
630   and considering how often LUKS containers are unlocked in a
631   typical work-flow, you do so without a good reason. Don't do it.
632   The iteration time is already low enough that some users will
633   still chose passphrases with entropy low enough that they are
634   vulnerable. Lowering it even further increases this danger
635   significantly.
636
637
638  * Is LUKS with default parameters less secure on a slow CPU?
639
640   Unfortunately, yes. However the only aspect affected is the
641   protection for low-entropy passphrase or master-key. All other
642   security aspects are independent of CPU speed.
643
644   The master key is less critical, as you really have to work at it
645   to give it low entropy. One possibility is to supply the master key
646   yourself. If that key is low-entropy, then you get what you
647   deserve. The other known possibility is to use /dev/urandom for
648   key generation in an entropy-startved situation (e.g. automatic
649   installation on an embedded device without network and other entropy
650   sources).
651
652   For the passphrase, don't use a low-entropy passphrase. If your
653   passphrase is good, then a slow CPU will not matter. If you insist
654   on a low-entropy passphrase on a slow CPU, use something like
655   "--iter-time=10" or higher and wait a long time on each LUKS unlock
656   and pray that the attacker does not find out in which way exactly
657   your passphrase is low entropy. This also applies to low-entropy
658   passphrases on fast CPUs. Technology can do only so much to
659   compensate for problems in front of the keyboard.
660
661
662  * Why was the default aes-cbc-plain replaced with aes-cbc-essiv?
663
664   The problem is that cbc-plain has a fingerprint vulnerability, where
665   a specially crafted file placed into the crypto-container can be
666   recognized from the outside. The issue here is that for cbc-plain
667   the initialization vector (IV) is the sector number. The IV gets
668   XORed to the first data chunk of the sector to be encrypted. If you
669   make sure that the first data block to be stored in a sector
670   contains the sector number as well, the first data block to be
671   encrypted is all zeros and always encrypted to the same ciphertext.
672   This also works if the first data chunk just has a constant XOR
673   with the sector number. By having several shifted patterns you can
674   take care of the case of a non-power-of-two start sector number of
675   the file.
676
677   This mechanism allows you to create a pattern of sectors that have
678   the same first ciphertext block and signal one bit per sector to the
679   outside, allowing you to e.g. mark media files that way for
680   recognition without decryption. For large files this is a
681   practical attack. For small ones, you do not have enough blocks to
682   signal and take care of different file starting offsets.
683
684   In order to prevent this attack, the default was changed to
685   cbc-essiv. ESSIV uses a keyed hash of the sector number, with the
686   encryption key as key. This makes the IV unpredictable without
687   knowing the encryption key and the watermarking attack fails.
688
689
690  * Are there any problems with "plain" IV? What is "plain64"?
691
692   First, "plain" and "plain64" are both not safe to use with CBC, see
693   previous FAQ item.
694
695   However there are modes, like XTS, that are secure with "plain" IV.
696   The next limit is that "plain" is 64 bit, with the upper 32 bit set
697   to zero. This means that on volumes larger than 2TiB, the IV
698   repeats, creating a vulnerability that potentially leaks some
699   data. To avoid this, use "plain64", which uses the full sector
700   number up to 64 bit. Note that "plain64" requires a kernel >=
701   2.6.33. Also note that "plain64" is backwards compatible for
702   volume sizes <= 2TiB, but not for those > 2TiB. Finally, "plain64"
703   does not cause any performance penalty compared to "plain".
704
705
706  * What about XTS mode?
707
708   XTS mode is potentially even more secure than cbc-essiv (but only if
709   cbc-essiv is insecure in your scenario). It is a NIST standard and
710   used, e.g. in Truecrypt. At the moment, if you want to use it, you
711   have to specify it manually as "aes-xts-plain", i.e.
712
713       cryptsetup -c aes-xts-plain luksFormat <device>
714  
715   For volumes >2TiB and kernels >= 2.6.33 use "plain64" (see FAQ
716   item on "plain" and "plain64"):
717
718       cryptsetup -c aes-xts-plain64 luksFormat <device>
719  
720   There is a potential security issue with XTS mode and large blocks.
721   LUKS and dm-crypt always use 512B blocks and the issue does not
722   apply.
723
724
725 6. Backup and Data Recovery 
726
727
728  * Does a backup compromise security?
729
730   Depends on how you do it. First, a backup is non-optional with
731   encrypted data just the same way it is with non-encrypted data.
732   Disks do break and they do not care whether they make plain or
733   encrypted data inaccessible.
734
735   However there are risks introduced by backups. For example if you
736   change/disable a key-slot in LUKS, a binary backup of the partition
737   will still have the old key-slot. To deal with this, you have to
738   be able to change the key-slot on the backup as well, or use a
739   different set-up. One option is to have a different passphrase on
740   the backup and to make the backup with both containers open.
741   Another one is to make a backup of the original, opened container to
742   a single file, e.g. with tar, and to encrypt that file with
743   public-key-cryptography, e.g. with GnuPG. You can then keep the
744   secret key in a safe place, because it is only used to decrypt a
745   backup. The key the backup is encrypted with can be stored without
746   special security measures, as long as an attacker cannot replace
747   it with his own key.
748
749   If you use dm-crypt, backup is simpler: As there is no key
750   management, the main risk is that you cannot wipe the backup when
751   wiping the original. However wiping the original for dm-crypt
752   should consist of forgetting the passphrase and that you can do
753   without actual access to the backup.
754
755   In both cases, there is an additional (usually small) risk: An
756   attacker can see how many sectors and which ones have been changed
757   since the backup. This is not possible with the public-key method
758   though.
759
760   My personal advice is to use one USB disk (low value date) or three
761   disks (high value data) in rotating order for backups, and either
762   use different passphrases or keep them easily accessible in case
763   you need to disable a key-slot. If you do network-backup or
764   tape-backup, I strongly recommend to go the public-key path,
765   especially as you typically cannot reliably delete data in these
766   scenarios. (Well, you can burn the tape if it is under your
767   control...)
768
769
770  * What happens if I overwrite the start of a LUKS partition or damage
771    the LUKS header or key-slots?
772
773   There are two critical components for decryption: The salt values
774   in the header itself and the key-slots. If the salt values are
775   overwritten or changed, nothing (in the cryptographically strong
776   sense) can be done to access the data, unless there is a backup of
777   the LUKS header. If a key-slot is damaged, the data can still be
778   read with a different key-slot, if there is a remaining undamaged
779   and used key-slot. Note that in order to make a key-slot
780   unrecoverable in a cryptographically strong sense, changing about
781   4-6 bits in random locations of its 128kiB size is quite enough.
782
783
784  * What happens if I (quick) format a LUKS partition?
785
786   I have not tried the different ways to do this, but very likely you
787   will have written a new boot-sector, which in turn overwrites the
788   LUKS header, including the salts. You may also damage the key-slots
789   in part or in full. See also last item.
790
791
792  * What does the on-disk structure of dm-crypt look like?
793
794   There is none. dm-crypt takes a block device and gives encrypted
795   access to each of its blocks with a key derived from the passphrase
796   given. If you use a cipher different than the default, you have to
797   specify that as a parameter to cryptsetup too. If you want to
798   change the password, you basically have to create a second
799   encrypted device with the new passphrase and copy your data over.
800   On the plus side, if you accidentally overwrite any part of a
801   dm-crypt device, the damage will be limited to the are you
802   overwrote.
803
804
805  * What does the on-disk structure of LUKS look like?
806
807   A LUKS partition consists of a header, followed by 8 key-slot
808   descriptors, followed by 8 key slots, followed by the encrypted
809   data area.
810
811   Header and key-slot descriptors fill the first 592 bytes. The
812   key-slot size depends on the creation parameters, namely on the
813   number of anti-forensic stripes and on key block alignment.
814
815   With 4000 stripes (the default), each key-slot is a bit less than
816   128kiB in size. Due to sector alignment of the key-slot start,
817   that means the key block 0 is at offset 0x1000-0x20400, key block
818   1 at offset 0x21000-0x40400, and key block 7 at offset
819   0xc1000-0xe0400. The space to the next full sector address is
820   padded with zeros. Never used key-slots are filled with what the
821   disk originally contained there, a key-slot removed with
822   "luksRemoveKey" or "luksKillSlot" gets filled with 0xff. Start of
823   bulk data (with the default 4000 stripes and 8 key-slots) is at
824   0x101000, i.e. at 1'052'672 bytes, i.e. at 1MiB + 4096 bytes from
825   the start of the partition. This is also the value given by command
826   "luksDump" with "Payload offset: 2056", just multiply by the sector
827   size (512 bytes). Incidentally, "luksHeaderBackup" dumps exactly
828   the first 1'052'672 bytes to file and "luksHeaderRestore" restores
829   them.
830
831   The exact specification of the format is here:
832   http://code.google.com/p/cryptsetup/wiki/Specification
833
834
835  * How do I backup a LUKS header?
836
837   While you could just copy the appropriate number of bytes from the
838   start of the LUKS partition, the best way is to use command option
839   "luksHeaderBackup" of cryptsetup. This protects also against errors
840   when non-standard parameters have been used in LUKS partition
841   creation. Example:
842
843  
844      cryptsetup luksHeaderBackup --header-backup-file h /dev/mapper/c1
845  
846
847  * How do I backup a LUKS partition?
848
849   You do a sector-image of the whole partition. This will contain the
850   LUKS header, the keys-slots and the data ares. It can be done
851   under Linux e.g. with dd_rescue (for a direct image copy) and with
852   "cat" or "dd". Example:
853
854       cat /dev/sda10 > sda10.img
855       dd_rescue /dev/sda10 sda10.img 
856  
857   You can also use any other backup software that is capable of making
858   a sector image of a partition. Note that compression is
859   ineffective for encrypted data, hence it does not sense to use it.
860
861
862  * Do I need a backup of the full partition? Would the header and
863    key-slots not be enough?
864
865   Backup protects you against two things: Disk loss or corruption and
866   user error. By far the most questions on the dm-crypt mailing list
867   about how to recover a damaged LUKS partition are related to user
868   error. For example, if you create a new filesystem on a LUKS
869   partition, chances are good that all data is lost permanently.
870
871   For this case, a header+key-slot backup would often be enough. But
872   keep in mind that a HDD has roughly a failure risk of 5% per year.
873   It is highly advisable to have a complete backup to protect against
874   this case.
875
876
877  * Are there security risks from a backup of the LUKS header or a
878    whole LUKS partition?
879
880   Yes. One risk is that if you remove access rights for specific
881   key-slots by deleting their contents, the data can still be
882   accessed with invalidated passphrase and the backup. The other risk
883   is that if you erase a LUKS partition, a backup could still grant
884   access, especially if you only erased the LUKS header and not the
885   whole partition.
886
887
888  * I think this is overly complicated. Is there an alternative?
889
890   Yes, you can use plain dm-crypt. It does not allow multiple
891   passphrases, but on the plus side, it has zero on disk description
892   and if you overwrite some part of a plain dm-crypt partition,
893   exactly the overwritten parts are lost (rounded up to sector
894   borders).
895
896
897 7. Issues with Specific Versions of cryptsetup 
898
899
900  * When using the create command for plain dm-crypt with cryptsetup
901    1.1.x, the mapping is incompatible and my data is not accessible
902    anymore!
903
904   With cryptsetup 1.1.x, the distro maintainer can define different
905   default encryption modes for LUKS and plain devices. You can check
906   these compiled-in defaults using "cryptsetup --help". Moreover, the
907   plain device default changed because the old IV mode was
908   vulnerable to a watermarking attack.
909
910   If you are using a plain device and you need a compatible mode, just
911   specify cipher, key size and hash algorithm explicitly. For
912   compatibility with cryptsetup 1.0.x defaults, simple use the
913   following:
914
915     cryptsetup create -c aes-cbc-plain -s 256 -h ripemd160 <name> <dev>
916  
917   LUKS stores cipher and mode in the metadata on disk, avoiding this
918   problem.
919
920
921  * cryptsetup on SLED 10 has problems...
922
923   SLED 10 is missing an essential kernel patch for dm-crypt, which
924   is broken in its kernel as a result. There may be a very old
925   version of cryptsetup (1.0.x) provided by SLED, which should also
926   not be used anymore as well. My advice would be to drop SLED 10.
927
928  A. Contributors In no particular order:
929
930   - Arno Wagner
931
932   - Milan Broz
933