minor updates
[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 to
160   do this. The only legitimate reason I can think of is if you want
161   to have two LUKS devices with the same master key. Even then, I
162   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 2.6.38 is expected to have more improvements here.
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. Resizing a dm-crypt or
220   LUKS container does not resize the filesystem in it. The backup is
221   really non-optional here, as a lot can go wrong, resulting in
222   partial or complete data loss. Using something like gparted to
223   resize an encrypted partition is slow, but typicaly works. This
224   will not change the size of the filesystem hidden under the
225   encryption though.
226
227   You also need to be aware of size-based limitations. The one
228   currently relevant is that aes-xts-plain should not be used for
229   encrypted container sizes larger than 2TiB. Use aes-xts-plain64
230   for that.
231
232
233 3. Common Problems 
234
235
236  * My dm-crypt/LUKS mapping does not work! What general steps are
237    there to investigate the problem?
238
239   If you get a specific error message, investigate what it claims
240   first. If not, you may want to check the following things.
241
242   - Check that "/dev", including "/dev/mapper/control" is there. If it
243   is missing, you may have a problem with the "/dev" tree itself or
244   you may have broken udev rules.
245
246   - Check that you have the device mapper and the crypt target in your
247   kernel. The output of "dmsetup targets" should list a "crypt"
248   target. If it is not there or the command fails, add device mapper
249   and crypt-target to the kernel.
250
251   - Check that the hash-functions and ciphers you want to use are in
252   the kernel. The output of "cat /proc/crypto" needs to list them.
253
254
255  * My dm-crypt mapping suddenly stopped when upgrading cryptsetup.
256
257   The default cipher, hash or mode may have changed (the mode changed
258   from 1.0.x to 1.1.x). See under "Issues With Specific Versions of
259   cryptsetup".
260
261
262  * When I call cryptsetup from cron/CGI, I get errors about unknown
263    features?
264
265   If you get errors about unknown parameters or the like that are not
266   present when cryptsetup is called from the shell, make sure you
267   have no older version of cryptsetup on your system that then gets
268   called by cron/CGI. For example some distributions install
269   cryptsetup into /usr/sbin, while a manual install could go to
270   /usr/local/sbin. As a debugging aid, call "cryptsetup --version"
271   from cron/CGI or the non-shell mechanism to be sure the right
272   version gets called.
273
274
275  * Unlocking a LUKS device takes very long. Why?
276
277   The iteration time for a key-slot (see Section 5 for an explanation
278   what iteration does) is calculated when setting a passphrase. By
279   default it is 1 second on the machine where the passphrase is set.
280   If you set a passphrase on a fast machine and then unlock it on a
281   slow machine, the unlocking time can be much longer. Also take into
282   account that up to 8 key-slots have to be tried in order to find the
283   right one.
284
285   If this is problem, you can add another key-slot using the slow
286   machine with the same passphrase and then remove the old key-slot.
287   The new key-slot will have an iteration count adjusted to 1 second
288   on the slow machine. Use luksKeyAdd and then luksKillSlot or
289   luksRemoveKey.
290
291   However, this operation will not change volume key iteration count
292   (MK iterations in output of "cryptsetup luksDump"). In order to
293   change that, you will have to backup the data in the LUKS
294   container, luksFormat on the slow machine and restore the data.
295   Note that in the original LUKS specification this value was fixed
296   to 10, but it is now derived from the PBKDF2 benchmark as well and
297   set to iterations in 0.125 sec or 1000, whichever is larger.
298
299
300  * "blkid" sees a LUKS UUID and an ext2/swap UUID on the same device.
301    What is wrong?
302
303   Some old versions of cryptsetup have a bug where the header does
304   not get completely wiped during LUKS format and an older ext2/swap
305   signature remains on the device. This confuses blkid.
306
307   Fix: Wipe the unused header areas by doing a backup and restore of
308   the header with cryptsetup 1.1.x:
309
310       cryptsetup luksHeaderBackup --header-backup-file <file> <device>
311       cryptsetup luksHeaderRestore --header-backup-file <file> <device>
312  
313
314  * cryptsetup segfaults on Gentoo amd64 hardened ...
315
316   There seems to be some inteference between the hardening and and
317   the way cryptsetup benchmarks PBKDF2. The solution to this is
318   currently not quite clear for an encrypted root filesystem.     For
319   other uses, you can apparently specify USE="dynamic" as compile
320   flag, see http://bugs.gentoo.org/show_bug.cgi?id=283470
321
322
323 4. Troubleshooting 
324
325
326  * Can a bad RAM module cause problems?
327
328   LUKS and dm-crypt can give the RAM quite a workout, especially when
329   combined with software RAID. In particular the combination RAID5 +
330   LUKS + XFS seems to uncover RAM problems that never caused obvious
331   problems before. Symptoms vary, but often the problem manifest
332   itself when copying large amounts of data, typically several times
333   larger than your main memory.
334
335   Side note: One thing you should always do on large data
336   copy/movements is to run a verify, for example with the "-d"
337   option of "tar" or by doing a set of MD5 checksums on the source
338   or target with
339
340       find . -type f -exec md5sum \{\} \; > checksum-file
341  
342   and then a "md5sum -c checksum-file" on the other side. If you get
343   mismatches here, RAM is the primary suspect. A lesser suspect is
344   an overclocked CPU. I have found countless hardware problems in
345   verify runs after copying or making backups. Bit errors are much
346   more common than most people think.
347
348   Some RAM issues are even worse and corrupt structures in one of the
349   layers. This typically results in lockups, CPU state dumps in the
350   system logs, kernel panic or other things. It is quite possible to
351   have the problem with an encrypted device, but not with an
352   otherwise the same unencrypted device. The reason for that is that
353   encryption has an error amplification property: You flip one bit
354   in an encrypted data block, and the decrypted version has half of
355   its bits flipped. This is an important security property for modern
356   ciphers. With the usual modes in cryptsetup (CBC, ESSIV, XTS), you
357   get up to a completely changed 512 byte block per bit error. A
358   corrupt block causes a lot more havoc than the occasionally
359   flipped single bit and can result various obscure errors.
360
361   Note however that a verify run on copying between encrypted or
362   unencrypted devices can also show you corruption when the copying
363   itself did not report any problems. If you find defect RAM, assume
364   all backups and copied data to be suspect, unless you did a verify.
365
366
367  * How do I test RAM?
368
369   First you should know that overclocking often makes memory
370   problems worse. So if you overclock (which I strongly recommend
371   against in a system holding data that has some worth), run the
372   tests with the overclocking active.
373
374   There are two good options. One is Memtest86+ and the other is
375   "memtester" by Charles Cazabon. Memtest86+ requires a reboot and
376   then takes over the machine, while memtester runs from a
377   root-shell. Both use different testing methods and I have found
378   problems fast with each one that the other needed long to find. I
379   recommend running the following procedure until the first error is
380   found:
381
382   - Run Memtest86+ for one cycle
383
384   - Run memterster for one cycle (shut down as many other applications
385   as possible)
386
387   - Run Memtest86+ for 24h or more
388
389   - Run memtester for 24h or more
390
391   If all that does not produce error messages, your RAM may be sound,
392   but I have had one weak bit that Memtest86+ needed around 60 hours
393   to find. If you can reproduce the original problem reliably, a good
394   additional test may be to remove half of the RAM (if you have more
395   than one module) and try whether the problem is still there and if
396   so, try with the other half. If you just have one module, get a
397   different one and try with that. If you do overclocking, reduce
398   the settings to the most conservative ones available and try with
399   that.
400
401
402 5. Security Aspects 
403
404
405  * Should I initialize (overwrite) a new LUKS/dm-crypt partition?
406
407   If you just create a filesystem on it, most of the old data will
408   still be there. If the old data is sensitive, you should overwrite
409   it before encrypting. In any case, not initializing will leave the
410   old data there until the specific sector gets written. That may
411   enable an attacker to determine how much and where on the
412   partition data was written. If you think this is a risk, you can
413   prevent this by overwriting the encrypted device (here assumed to
414   be named "e1") with zeros like this:
415
416       dd_rescue -w /dev/zero /dev/mapper/e1
417  
418   or alternatively with one of the following more standard commands:
419
420       cat /dev/zero > /dev/mapper/e1
421       dd if=/dev/zero of=/dev/mapper/e1
422        
423
424  * How do I securely erase a LUKS (or other) partition?
425
426   For LUKS, if you are in a desperate hurry, overwrite the LUKS
427   header and key-slot area. This means overwriting the 1'052'672
428   bytes, i.e. at 1MiB + 4096 of the LUKS partition. A single
429   overwrite with zeros should be enough. If you anticipate being in a
430   desperate hurry, prepare the command beforehand. Example with
431   /dev/sde1 as the LUKS partition:
432
433       head -c 1052672 /dev/zero > /dev/sde1; sync
434  
435   A LUKS header backup or full backup will still grant access to
436   most or all data, so make sure that an attacker does not have
437   access to backups or destroy them as well.
438
439   If you have time, overwrite the whole LUKS partition with a single
440   pass of zeros. This is enough for current HDDs. For SSDs or FLASH
441   (USB sticks) you may want to overwrite the whole drive several
442   times to be sure data is not retained by wear leveling. This is
443   possibly still insecure as SSD technology is not fully understood
444   in this regard. Still, due to the anti-forensic properties of the
445   LUKS key-slots, a single overwrite of an SSD or FLASH drive could
446   be enough. If in doubt, use physical destruction in addition. Keep
447   in mind to also erase all backups.
448
449   Example for a zero-overwrite erase of partition sde1 done with
450   dd_rescue:
451
452       dd_rescue -w /dev/zero /dev/sde1   
453  
454
455  * How do I securely erase a backup of a LUKS partition or header?
456
457   That depends on the medium it is stored on. For HDD and SSD, use
458   overwrite with zeros. For an SSD or FLASH drive (USB stick), you
459   may want to overwrite the complete SSD several times and use
460   physical destruction in addition, see last item. For re-writable
461   CD/DVD, a single overwrite should also be enough, due to the
462   anti-forensic properties of the LUKS keyslots. For write-once
463   media, use physical destruction. For low security requirements,
464   just cut the CD/DVD into several parts. For high security needs,
465   shred or burn the medium. If your backup is on magnetic tape, I
466   advise physical destruction by shredding or burning, after
467   overwriting . The problem with magnetic tape is that it has a
468   higher dynamic range than HDDs and older data may well be
469   recoverable after overwrites. Also write-head alignment issues can
470   lead to data not actually being deleted at all during overwrites.
471
472
473  * What about backup? Does it compromise security?
474
475   That depends. See next section.
476
477
478  * Why is all my data permanently gone if I overwrite the LUKS header?
479
480   Overwriting the LUKS header in part or in full is the most common
481   reason why access to LUKS containers is lost permanently.
482   Overwriting can be done in a number of fashions, like creating a
483   new filesystem on the raw LUKS partition, making the raw partition
484   part of a raid array and just writing to the raw partition.
485
486   The LUKS header contains a 256 bit "salt" value and without that no
487   decryption is possible. While the salt is not secret, it is
488   key-grade material and cannot be reconstructed. This is a
489   cryptographically strong "cannot". From observations on the
490   cryptsetup mailing-list, people typically go though the usual
491   stages of grief (Denial, Anger, Bargaining, Depression, Acceptance)
492   when this happens to them. Observed times vary between 1 day and 2
493   weeks to complete the cycle. Seeking help on the mailing-list is
494   fine. Even if we usually cannot help with getting back your data,
495   most people found the feedback comforting.
496
497   If your header does not contain an intact salt, best go directly
498   to the last stage ("Acceptance") and think about what to do now.
499   There is one exception that I know of: If your LUKS container is
500   still open, then it may be possible to extract the master key from
501   the running system. Ask on the mailing-list on how to do that and
502   make sure nobody switches off the machine.
503
504
505  * What is a "salt"?
506
507   A salt is a random key-grade value added to the passphrase before
508   it is processed. It is not kept secret. The reason for using salts
509   is as follows: If an attacker wants to crack the password for a
510   single LUKS container, then every possible passphrase has to be
511   tried. Typically an attacker will not try every binary value, but
512   will try words and sentences from a dictionary.
513
514   If an attacker wants to attack several LUKS containers with the
515   same dictionary, then a different approach makes sense: Compute the
516   resulting slot-key for each dictionary element and store it on
517   disk. Then the test for each entry is just the slow unlocking with
518   the slot key (say 0.00001 sec) instead of calculating the slot-key
519   first (1 sec). For a single attack, this does not help. But if you
520   have more than one container to attack, this helps tremendously,
521   also because you can prepare your table before you even have the
522   container to attack! The calculation is also very simple to
523   parallelize. You could, for example, use the night-time unused CPU
524   power of your desktop PCs for this.
525
526   This is where the salt comes in. If the salt is combined with the
527   passphrase (in the simplest form, just appended to it), you
528   suddenly need a separate table for each salt value. With a
529   reasonably-sized salt value (256 bit, e.g.) this is quite
530   infeasible.
531
532
533  * Is LUKS secure with a low-entropy (bad) passphrase?
534
535   This needs a bit of theory. The quality of your passphrase is
536   directly related to its entropy (information theoretic, not
537   thermodynamic). The entropy says how many bits of "uncertainty" or
538   "randomness" are in you passphrase. In other words, that is how
539   difficult guessing the passphrase is.
540
541   Example: A random English sentence has about 1 bit of entropy per
542   character. A random lowercase (or uppercase) character has about
543   4.7 bit of entropy.
544
545   Now, if n is the number of bits of entropy in your passphrase and t
546   is the time it takes to process a passphrase in order to open the
547   LUKS container, then an attacker has to spend at maximum
548
549       attack_time_max = 2^n * t 
550  
551   time for a successful attack and on average half that. There is no
552   way getting around that relationship. However, there is one thing
553   that does help, namely increasing t, the time it takes to use a
554   passphrase, see next FAQ item.
555
556   Still, if you want good security, a high-entropy passphrase is the
557   only option. Use at least 64 bits for secret stuff. That is 64
558   characters of English text (but only if randomly chosen) or a
559   combination of 12 truly random letters and digits.
560
561   For passphrase generation, do not use lines from very well-known
562   texts (religious texts, Harry potter, etc.) as they are to easy to
563   guess. For example, the total Harry Potter has about 1'500'000
564   words (my estimation). Trying every 64 character sequence starting
565   and ending at a word boundary would take only something like 20
566   days on a single CPU and is entirely feasible. To put that into
567   perspective, using a number of Amazon EC2 High-CPU Extra Large
568   instances (each gives about 8 real cores), this tests costs
569   currently about $48, but can be made to run arbitrarily fast.
570
571   On the other hand, choosing 1.5 lines from, say, the Wheel of Time
572   is in itself not more secure, but the book selection adds quite a
573   bit of entropy. (Now that I have mentioned it here, don't use tWoT
574   either!) If you add 2 or 3 typos or switch some words around, then
575   this is good passphrase material.
576
577
578  * What is "iteration count" and why is decreasing it a bad idea?
579
580   Iteration count is the number of PBKDF2 iterations a passphrase is
581   put through before it is used to unlock a key-slot. Iterations are
582   done with the explicit purpose to increase the time that it takes
583   to unlock a key-slot. This provides some protection against use of
584   low-entropy passphrases.
585
586   The idea is that an attacker has to try all possible passphrases.
587   Even if the attacker knows the passphrase is low-entropy (see last
588   item), it is possible to make each individual try take longer. The
589   way to do this is to repeatedly hash the passphrase for a certain
590   time. The attacker then has to spend the same time (given the same
591   computing power) as the user per try. With LUKS, the default is 1
592   second of PBKDF2 hashing.
593
594   Example 1: Lets assume we have a really bad passphrase (e.g. a
595   girlfriends name) with 10 bits of entropy. With the same CPU, an
596   attacker would need to spend around 500 seconds on average to
597   break that passphrase. Without iteration, it would be more like
598   0.0001 seconds on a modern CPU.
599
600   Example 2: The user did a bit better and has 32 chars of English
601   text. That would give use about 32 bits of entropy. With 1 second
602   iteration, that means an attacker on the same CPU needs around 136
603   years. That is pretty impressive for such a weak passphrase.
604   Without the iterations, it would be more like 50 days on a modern
605   CPU, and possibly far less.
606
607   In addition, the attacker can both parallelize and use special
608   hardware like GPUs to speed up the attack. The attack can also
609   happen quite some time after the luksFormat operation and CPUs can
610   have become faster and cheaper. For that reason you want a bit
611   of extra security. Anyways, in Example 1 your are screwed. In
612   example 2, not necessarily. Even if the attack is faster, it still
613   has a certain cost associated with it, say 10000 EUR/USD with
614   iteration and 1 EUR/USD without iteration. The first can be
615   prohibitively expensive, while the second is something you try
616   even without solid proof that the decryption will yield   something
617   useful.
618
619   The numbers above are mostly made up, but show the idea. Of course
620   the best thing is to have a high-entropy passphrase.
621
622   Would a 100 sec iteration time be even better? Yes and no.
623   Cryptographically it would be a lot better, namely 100 times better.
624   However, usability is a very important factor for security
625   technology and one that gets overlooked surprisingly often. For
626   LUKS, if you have to wait 2 minutes to unlock the LUKS container,
627   most people will not bother and use less secure storage instead. It
628   is better to have less protection against low-entropy passphrases
629   and people actually use LUKS, than having them do without
630   encryption altogether.
631
632   Now, what about decreasing the iteration time? This is generally a
633   very bad idea, unless you know and can enforce that the users only
634   use high-entropy passphrases. If you decrease the iteration time
635   without ensuring that, then you put your users at increased risk,
636   and considering how rarely LUKS containers are unlocked in a
637   typical work-flow, you do so without a good reason. Don't do it.
638   The iteration time is already low enough that users with entropy
639   low passphrases are vulnerable. Lowering it even further increases
640   this danger significantly.
641
642
643  * Is LUKS with default parameters less secure on a slow CPU?
644
645   Unfortunately, yes. However the only aspect affected is the
646   protection for low-entropy passphrase or master-key. All other
647   security aspects are independent of CPU speed.
648
649   The master key is less critical, as you really have to work at it
650   to give it low entropy. One possibility is to supply the master key
651   yourself. If that key is low-entropy, then you get what you
652   deserve. The other known possibility is to use /dev/urandom for
653   key generation in an entropy-startved situation (e.g. automatic
654   installation on an embedded device without network and other entropy
655   sources).
656
657   For the passphrase, don't use a low-entropy passphrase. If your
658   passphrase is good, then a slow CPU will not matter. If you insist
659   on a low-entropy passphrase on a slow CPU, use something like
660   "--iter-time=10" or higher and wait a long time on each LUKS unlock
661   and pray that the attacker does not find out in which way exactly
662   your passphrase is low entropy. This also applies to low-entropy
663   passphrases on fast CPUs. Technology can do only so much to
664   compensate for problems in front of the keyboard.
665
666
667  * Why was the default aes-cbc-plain replaced with aes-cbc-essiv?
668
669   The problem is that cbc-plain has a fingerprint vulnerability, where
670   a specially crafted file placed into the crypto-container can be
671   recognized from the outside. The issue here is that for cbc-plain
672   the initialization vector (IV) is the sector number. The IV gets
673   XORed to the first data chunk of the sector to be encrypted. If you
674   make sure that the first data block to be stored in a sector
675   contains the sector number as well, the first data block to be
676   encrypted is all zeros and always encrypted to the same ciphertext.
677   This also works if the first data chunk just has a constant XOR
678   with the sector number. By having several shifted patterns you can
679   take care of the case of a non-power-of-two start sector number of
680   the file.
681
682   This mechanism allows you to create a pattern of sectors that have
683   the same first ciphertext block and signal one bit per sector to the
684   outside, allowing you to e.g. mark media files that way for
685   recognition without decryption. For large files this is a
686   practical attack. For small ones, you do not have enough blocks to
687   signal and take care of different file starting offsets.
688
689   In order to prevent this attack, the default was changed to
690   cbc-essiv. ESSIV uses a keyed hash of the sector number, with the
691   encryption key as key. This makes the IV unpredictable without
692   knowing the encryption key and the watermarking attack fails.
693
694
695  * Are there any problems with "plain" IV? What is "plain64"?
696
697   First, "plain" and "plain64" are both not secure to use with CBC,
698   see previous FAQ item.
699
700   However there are modes, like XTS, that are secure with "plain" IV.
701   The next limit is that "plain" is 64 bit, with the upper 32 bit set
702   to zero. This means that on volumes larger than 2TiB, the IV
703   repeats, creating a vulnerability that potentially leaks some
704   data. To avoid this, use "plain64", which uses the full sector
705   number up to 64 bit. Note that "plain64" requires a kernel >=
706   2.6.33. Also note that "plain64" is backwards compatible for
707   volume sizes <= 2TiB, but not for those > 2TiB. Finally, "plain64"
708   does not cause any performance penalty compared to "plain".
709
710
711  * What about XTS mode?
712
713   XTS mode is potentially even more secure than cbc-essiv (but only if
714   cbc-essiv is insecure in your scenario). It is a NIST standard and
715   used, e.g. in Truecrypt. At the moment, if you want to use it, you
716   have to specify it manually as "aes-xts-plain", i.e.
717
718       cryptsetup -c aes-xts-plain luksFormat <device>
719  
720   For volumes >2TiB and kernels >= 2.6.33 use "plain64" (see FAQ
721   item on "plain" and "plain64"):
722
723       cryptsetup -c aes-xts-plain64 luksFormat <device>
724  
725   There is a potential security issue with XTS mode and large blocks.
726   LUKS and dm-crypt always use 512B blocks and the issue does not
727   apply.
728
729
730 6. Backup and Data Recovery 
731
732
733  * Does a backup compromise security?
734
735   Depends on how you do it. First, a backup is non-optional with
736   encrypted data just the same way it is with non-encrypted data.
737   Disks do break and they do not care whether they make plain or
738   encrypted data inaccessible. As a gideline, a well-treated HDD (!)
739   breaks with about 5% probability per year. This means everybody
740   will be hit sooner or later.
741
742   However there are risks introduced by backups. For example if you
743   change/disable a key-slot in LUKS, a binary backup of the partition
744   will still have the old key-slot. To deal with this, you have to
745   be able to change the key-slot on the backup as well, or use a
746   different set-up. One option is to have a different passphrase on
747   the backup and to make the backup with both containers open.
748   Another one is to make a backup of the original, opened container
749   to a single file, e.g. with tar, and to encrypt that file with
750   public-key-cryptography, e.g. with GnuPG. You can then keep the
751   secret key in a safe place, because it is only used to decrypt a
752   backup. The key the backup is encrypted with can be stored without
753   special security measures, as long as an attacker cannot replace
754   it with his own key.
755
756   If you use dm-crypt, backup is simpler: As there is no key
757   management, the main risk is that you cannot wipe the backup when
758   wiping the original. However wiping the original for dm-crypt
759   should consist of forgetting the passphrase and that you can do
760   without actual access to the backup.
761
762   In both cases, there is an additional (usually small) risk: An
763   attacker can see how many sectors and which ones have been changed
764   since the backup. This is not possible with the public-key method
765   though.
766
767   My personal advice is to use one USB disk (low value date) or
768   three disks (high value data) in rotating order for backups, and
769   either use different passphrases or keep them easily accessible
770   in case you need to disable a key-slot. If you do network-backup
771   or tape-backup, I strongly recommend to go the public-key path,
772   especially as you typically cannot reliably delete data in these
773   scenarios. (Well, you can burn the tape if it is under your
774   control...)
775
776
777  * What happens if I overwrite the start of a LUKS partition or damage
778    the LUKS header or key-slots?
779
780   There are two critical components for decryption: The salt values
781   in the header itself and the key-slots. If the salt values are
782   overwritten or changed, nothing (in the cryptographically strong
783   sense) can be done to access the data, unless there is a backup
784   of the LUKS header. If a key-slot is damaged, the data can still
785   be read with a different key-slot, if there is a remaining
786   undamaged and used key-slot. Note that in order to make a key-slot
787   unrecoverable in a cryptographically strong sense, changing about
788   4-6 bits in random locations of its 128kiB size is quite enough.
789
790
791  * What happens if I (quick) format a LUKS partition?
792
793   I have not tried the different ways to do this, but very likely you
794   will have written a new boot-sector, which in turn overwrites the
795   LUKS header, including the salts, making your data permanently
796   irretrivable, unless you have a LUKS header backup. You may also
797   damage the key-slots in part or in full. See also last item.
798
799
800  * What does the on-disk structure of dm-crypt look like?
801
802   There is none. dm-crypt takes a block device and gives encrypted
803   access to each of its blocks with a key derived from the passphrase
804   given. If you use a cipher different than the default, you have to
805   specify that as a parameter to cryptsetup too. If you want to
806   change the password, you basically have to create a second
807   encrypted device with the new passphrase and copy your data over.
808   On the plus side, if you accidentally overwrite any part of a
809   dm-crypt device, the damage will be limited to the are you
810   overwrote.
811
812
813  * What does the on-disk structure of LUKS look like?
814
815   A LUKS partition consists of a header, followed by 8 key-slot
816   descriptors, followed by 8 key slots, followed by the encrypted
817   data area.
818
819   Header and key-slot descriptors fill the first 592 bytes. The
820   key-slot size depends on the creation parameters, namely on the
821   number of anti-forensic stripes and on key block alignment.
822
823   With 4000 stripes (the default), each key-slot is a bit less than
824   128kiB in size. Due to sector alignment of the key-slot start,
825   that means the key block 0 is at offset 0x1000-0x20400, key
826   block 1 at offset 0x21000-0x40400, and key block 7 at offset
827   0xc1000-0xe0400. The space to the next full sector address is
828   padded with zeros. Never used key-slots are filled with what the
829   disk originally contained there, a key-slot removed with
830   "luksRemoveKey" or "luksKillSlot" gets filled with 0xff. Start of
831   bulk data (with the default 4000 stripes and 8 key-slots) is at
832   0x101000, i.e. at 1'052'672 bytes, i.e. at 1MiB + 4096 bytes from
833   the start of   the partition. This is also the value given by
834   command "luksDump" with   "Payload offset: 2056", just multiply by
835   the sector size (512 bytes). Incidentally, "luksHeaderBackup"
836   dumps exactly the first 1'052'672 bytes to file and
837   "luksHeaderRestore"   restores them.
838
839   The exact specification of the format is here:
840   http://code.google.com/p/cryptsetup/wiki/Specification
841
842
843  * How do I backup a LUKS header?
844
845   While you could just copy the appropriate number of bytes from the
846   start of the LUKS partition, the best way is to use command option
847   "luksHeaderBackup" of cryptsetup. This protects also against
848   errors when non-standard parameters have been used in LUKS
849   partition creation. Example:
850
851  
852      cryptsetup luksHeaderBackup --header-backup-file h /dev/mapper/c1
853  
854   To restore, use the inverse command, i.e.
855
856      cryptsetup luksHeaderRestore --header-backup-file h /dev/mapper/c1
857  
858
859  * How do I backup a LUKS partition?
860
861   You do a sector-image of the whole partition. This will contain
862   the LUKS header, the keys-slots and the data ares. It can be done
863   under Linux e.g. with dd_rescue (for a direct image copy) and with
864   "cat" or "dd". Example:
865
866       cat /dev/sda10 > sda10.img
867       dd_rescue /dev/sda10 sda10.img 
868  
869   You can also use any other backup software that is capable of making
870   a sector image of a partition. Note that compression is
871   ineffective for encrypted data, hence it does not make sense to
872   use it.
873
874
875  * Do I need a backup of the full partition? Would the header and
876    key-slots not be enough?
877
878   Backup protects you against two things: Disk loss or corruption
879   and user error. By far the most questions on the dm-crypt mailing
880   list about how to recover a damaged LUKS partition are related
881   to user error. For example, if you create a new filesystem on a
882   LUKS partition, chances are good that all data is lost
883   permanently.
884
885   For this case, a header+key-slot backup would often be enough. But
886   keep in mind that a well-treated (!) HDD has roughly a failure
887   risk of 5% per year. It is highly advisable to have a complete
888   backup to protect against this case.
889
890
891  * Are there security risks from a backup of the LUKS header or a
892    whole LUKS partition?
893
894   Yes. One risk is that if you remove access rights for specific
895   key-slots by deleting their contents, the data can still be
896   accessed with invalidated passphrase and the backup. The other
897   risk is that if you erase a LUKS partition, a backup could still
898   grant access, especially if you only erased the LUKS header and
899   not the whole partition.
900
901
902  * I think this is overly complicated. Is there an alternative?
903
904   Yes, you can use plain dm-crypt. It does not allow multiple
905   passphrases, but on the plus side, it has zero on disk description
906   and if you overwrite some part of a plain dm-crypt partition,
907   exactly the overwritten parts are lost (rounded up to sector
908   borders).
909
910
911 7. Issues with Specific Versions of cryptsetup 
912
913
914  * When using the create command for plain dm-crypt with cryptsetup
915    1.1.x, the mapping is incompatible and my data is not accessible
916    anymore!
917
918   With cryptsetup 1.1.x, the distro maintainer can define different
919   default encryption modes for LUKS and plain devices. You can check
920   these compiled-in defaults using "cryptsetup --help". Moreover, the
921   plain device default changed because the old IV mode was
922   vulnerable to a watermarking attack.
923
924   If you are using a plain device and you need a compatible mode, just
925   specify cipher, key size and hash algorithm explicitly. For
926   compatibility with cryptsetup 1.0.x defaults, simple use the
927   following:
928
929     cryptsetup create -c aes-cbc-plain -s 256 -h ripemd160 <name> <dev>
930  
931   LUKS stores cipher and mode in the metadata on disk, avoiding this
932   problem.
933
934
935  * cryptsetup on SLED 10 has problems...
936
937   SLED 10 is missing an essential kernel patch for dm-crypt, which
938   is broken in its kernel as a result. There may be a very old
939   version of cryptsetup (1.0.x) provided by SLED, which should also
940   not be used anymore as well. My advice would be to drop SLED 10.
941
942  A. Contributors In no particular order:
943
944   - Arno Wagner
945
946   - Milan Broz
947