synced with wiki
[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. Interoperability with other Disk Encryption Tools
10 8. Issues with Specific Versions of cryptsetup
11 9. References and Further Reading
12 A. Contributors
13
14
15 1. General Questions 
16
17
18  * 1.1 What is this?
19
20   This is the FAQ (Frequently Asked Questions) for cryptsetup. It
21   covers Linux disk encryption with plain dm-crypt (one passphrase,
22   no management, no metadata on disk) and LUKS (multiple user keys
23   with one master key, anti-forensic features, metadata block at
24   start of device, ...). The latest version of this FAQ should
25   usually be available at
26   http://code.google.com/p/cryptsetup/wiki/FrequentlyAskedQuestions
27
28
29  * 1.2 WARNINGS
30
31   ATTENTION: If you are going to read just one thing, make it the
32   section on Backup and Data Recovery. By far the most questions on
33   the cryptsetup mailing list are from people that managed to damage
34   the start of their LUKS partitions, i.e. the LUKS header. In
35   most cases, there is nothing that can be done to help these poor
36   souls recover their data. Make sure you understand the problem and
37   limitations imposed by the LUKS security model BEFORE you face
38   such a disaster! In particular, make sure you have a current header
39   backup before doing any potentially dangerous operations.
40
41   SSDs/FLASH DRIVES: SSDs and Flash are different. Currently it is
42   unclear how to get LUKS or plain dm-crypt to run on them with the
43   full set of security features intact. This may or may not be a
44   problem, depending on the attacher model. See Section 5.17.
45
46   BACKUP: Yes, encrypted disks die, just as normal ones do. A full
47   backup is mandatory, see Section "6. Backup and Data Recovery" on
48   options for doing encrypted backup.
49
50   CLONING/IMAGING: If you clone or image a LUKS container, you make a
51   copy of the LUKS header and the master key will stay the same!
52   That means that if you distribute an image to several machines, the
53   same master key will be used on all of them, regardless of whether
54   you change the passphrases. Do NOT do this! If you do, a root-user
55   on any of the machines with a mapped (decrypted) container or a
56   passphrase on that machine can decrypt all other copies, breaking
57   security. See also Item 6.15.
58
59   DISTRIBUTION INSTALLERS: Some distribution installers offer to
60   create LUKS containers in a way that can be mistaken as activation
61   of an existing container. Creating a new LUKS container on top of
62   an existing one leads to permanent, complete and irreversible data
63   loss. It is strongly recommended to only use distribution
64   installers after a complete backup of all LUKS containers has been
65   made.
66
67   NO WARNING ON NON-INTERACTIVE FORMAT: If you feed cryptsetup from
68   STDIN (e.g. via GnuPG) on LUKS format, it does not give you the
69   warning that you are about to format (and e.g. will lose any
70   pre-existing LUKS container on the target), as it assumes it is
71   used from a script. In this scenario, the responsibility for
72   warning the user and possibly checking for an existing LUKS header
73   is shifted to the script. This is a more general form of the
74   previous item.
75
76   LUKS PASSPHRASE IS NOT THE MASTER KEY: The LUKS passphrase is not
77   used in deriving the master key. It is used in decrypting a master
78   key that is randomly selected on header creation. This means that
79   if you create a new LUKS header on top of an old one with
80   exactly the same parameters and exactly the same passphrase as the
81   old one, it will still have a different master key and your data
82   will be permanently lost.
83
84   PASSPHRASE CHARACTER SET: Some people have had difficulties with
85   this when upgrading distributions. It is highly advisable to only
86   use the 95 printable characters from the first 128 characters of
87   the ASCII table, as they will always have the same binary
88   representation. Other characters may have different encoding
89   depending on system configuration and your passphrase will not
90   work with a different encoding. A table of the standardized first
91   128 ASCII characters can, e.g. be found on
92   http://en.wikipedia.org/wiki/ASCII
93
94
95  * 1.3 System specific warnings
96
97   - Ubuntu as of 4/2011: It seems the installer offers to create
98   LUKS partitions in a way that several people mistook for an offer
99   to activate their existing LUKS partition. The installer gives no
100   or an inadequate warning and will destroy your old LUKS header,
101   causing permanent data loss. See also the section on Backup and
102   Data Recovery.
103
104   This issue has been acknowledged by the Ubuntu dev team, see here:
105   http://launchpad.net/bugs/420080
106
107   Update 7/2012: I am unsure whether this has been fixed by now, best
108   be careful.
109
110
111  * 1.4 My LUKS-device is broken! Help!
112
113   First: Do not panic! In many cases the data is still recoverable.
114   Do not do anything hasty! Steps:
115
116   - Take some deep breaths. Maybe add some relaxing music. This may
117   sound funny, but I am completely serious. Often, critical damage is
118   done only after the initial problem.
119
120   - Do not reboot. The keys mays still be in the kernel if the device
121   is mapped.
122
123   - Make sure others do not reboot the system.
124
125   - Do not write to your disk without a clear understanding why this
126   will not make matters worse. Do a sector-level backup before any
127   writes. Often you do not need to write at all to get enough access
128   to make a backup of the data.
129
130   - Relax some more.
131
132   - Read section 6 of this FAQ.
133
134   - Ask on the mailing-list if you need more help.
135
136
137  * 1.5 Who wrote this?
138
139   Current FAQ maintainer is Arno Wagner <arno@wagner.name>. Other
140   contributors are listed at the end. If you want to contribute, send
141   your article, including a descriptive headline, to the maintainer,
142   or the dm-crypt mailing list with something like "FAQ ..." in the
143   subject. You can also send more raw information and have me write
144   the section. Please note that by contributing to this FAQ, you
145   accept the license described below.
146
147   This work is under the "Attribution-Share Alike 3.0 Unported"
148   license, which means distribution is unlimited, you may create
149   derived works, but attributions to original authors and this
150   license statement must be retained and the derived work must be
151   under the same license. See
152   http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ for more details of
153   the license.
154
155   Side note: I did text license research some time ago and I think
156   this license is best suited for the purpose at hand and creates the
157   least problems.
158
159
160  * 1.5 Where is the project website?
161
162   There is the project website at http://code.google.com/p/cryptsetup/
163   Please do not post questions there, nobody will read them. Use
164   the mailing-list instead.
165
166
167  * 1.6 Is there a mailing-list?
168
169   Instructions on how to subscribe to the mailing-list are at on the
170   project website. People are generally helpful and friendly on the
171   list.
172
173   The question of how to unsubscribe from the list does crop up
174   sometimes. For this you need your list management URL, which is
175   sent to you initially and once at the start of each month. Go to
176   the URL mentioned in the email and select "unsubscribe". This page
177   also allows you to request a password reminder.
178
179   Alternatively, you can send an Email to dm-crypt-request@saout.de
180   with just the word "help" in the subject or message body. Make sure
181   to send it from your list address.
182
183   The mailing list archive is here:
184   http://dir.gmane.org/gmane.linux.kernel.device-mapper.dm-crypt
185
186
187 2. Setup 
188
189
190  * 2.1 What is the difference between "plain" and LUKS format?
191
192   First, unless you happen to understand the cryptographic background
193   well, you should use LUKS. It does protect the user from a lot of
194   common mistakes. Plain dm-crypt is for experts.
195
196   Plain format is just that: It has no metadata on disk, reads all
197   parameters from the commandline (or the defaults), derives a
198   master-key from the passphrase and then uses that to de-/encrypt
199   the sectors of the device, with a direct 1:1 mapping between
200   encrypted and decrypted sectors.
201
202   Primary advantage is high resilience to damage, as one damaged
203   encrypted sector results in exactly one damaged decrypted sector.
204   Also, it is not readily apparent that there even is encrypted data
205   on the device, as an overwrite with crypto-grade randomness (e.g.
206   from /dev/urandom) looks exactly the same on disk.
207
208   Side-note: That has limited value against the authorities. In
209   civilized countries, they cannot force you to give up a crypto-key
210   anyways. In the US, the UK and dictatorships around the world,
211   they can force you to give up the keys (using imprisonment or worse
212   to pressure you), and in the worst case, they only need a
213   nebulous "suspicion" about the presence of encrypted data. My
214   advice is to either be ready to give up the keys or to not have
215   encrypted data when traveling to those countries, especially when
216   crossing the borders.
217
218   Disadvantages are that you do not have all the nice features that
219   the LUKS metadata offers, like multiple passphrases that can be
220   changed, the cipher being stored in the metadata, anti-forensic
221   properties like key-slot diffusion and salts, etc..
222
223   LUKS format uses a metadata header and 8 key-slot areas that are
224   being placed at the beginning of the disk, see below under "What
225   does the LUKS on-disk format looks like?". The passphrases are used
226   to decrypt a single master key that is stored in the anti-forensic
227   stripes.
228
229   Advantages are a higher usability, automatic configuration of
230   non-default crypto parameters, defenses against low-entropy
231   passphrases like salting and iterated PBKDF2 passphrase hashing,
232   the ability to change passphrases, and others.
233
234   Disadvantages are that it is readily obvious there is encrypted
235   data on disk (but see side note above) and that damage to the
236   header or key-slots usually results in permanent data-loss. See
237   below under "6. Backup and Data Recovery" on how to reduce that
238   risk. Also the sector numbers get shifted by the length of the
239   header and key-slots and there is a loss of that size in capacity
240   (1MB+4096B for defaults and 2MB for the most commonly used
241   non-default XTS mode).
242
243
244  * 2.2 Can I encrypt an already existing, non-empty partition to use
245    LUKS?
246
247   There is no converter, and it is not really needed. The way to do
248   this is to make a backup of the device in question, securely wipe
249   the device (as LUKS device initialization does not clear away old
250   data), do a luksFormat, optionally overwrite the encrypted device,
251   create a new filesystem and restore your backup on the now
252   encrypted device. Also refer to sections "Security Aspects" and
253   "Backup and Data Recovery".
254
255   For backup, plain GNU tar works well and backs up anything likely
256   to be in a filesystem.
257
258
259  * 2.3 How do I use LUKS with a loop-device?
260
261   This can be very handy for experiments. Setup is just the same as
262   with any block device. If you want, for example, to use a 100MiB
263   file as LUKS container, do something like this:
264
265       head -c 100M /dev/zero > luksfile  # create empty file
266       losetup /dev/loop0 luksfile        # map luksfile to /dev/loop0
267       cryptsetup luksFormat /dev/loop0   # create LUKS on loop device
268  
269   Afterwards just use /dev/loop0 as a you would use a LUKS partition.
270   To unmap the file when done, use "losetup -d /dev/loop0".
271
272
273  * 2.4 When I add a new key-slot to LUKS, it asks for a passphrase but
274    then complains about there not being a key-slot with that
275    passphrase?
276
277   That is as intended. You are asked a passphrase of an existing
278   key-slot first, before you can enter the passphrase for the new
279   key-slot. Otherwise you could break the encryption by just adding a
280   new key-slot. This way, you have to know the passphrase of one of
281   the already configured key-slots in order to be able to configure a
282   new key-slot.
283
284
285  * 2.5 Encryption on top of RAID or the other way round?
286
287   Unless you have special needs, place encryption between RAID and
288   filesystem, i.e. encryption on top of RAID. You can do it the other
289   way round, but you have to be aware that you then need to give the
290   passphrase for each individual disk and RAID autodetection will
291   not work anymore. Therefore it is better to encrypt the RAID
292   device, e.g. /dev/dm0 .
293
294
295  * 2.6 How do I read a dm-crypt key from file?
296
297   Note that the file will still be hashed first, just like keyboard
298   input. Use the --key-file option, like this:
299
300       cryptsetup create --key-file keyfile e1 /dev/loop0
301  
302
303  * 2.7 How do I read a LUKS slot key from file?
304
305   What you really do here is to read a passphrase from file, just as
306   you would with manual entry of a passphrase for a key-slot. You can
307   add a new passphrase to a free key-slot, set the passphrase of an
308   specific key-slot or put an already configured passphrase into a
309   file. In the last case make sure no trailing newline (0x0a) is
310   contained in the key file, or the passphrase will not work because
311   the whole file is used as input.
312
313   To add a new passphrase to a free key slot from file, use something
314   like this:
315
316       cryptsetup luksAddKey /dev/loop0 keyfile
317  
318   To add a new passphrase to a specific key-slot, use something like
319   this:
320
321       cryptsetup luksAddKey --key-slot 7 /dev/loop0 keyfile
322  
323   To supply a key from file to any LUKS command, use the --key-file
324   option, e.g. like this:
325
326       cryptsetup luksOpen --key-file keyfile /dev/loop0 e1
327  
328
329  * 2.8 How do I read the LUKS master key from file?
330
331   The question you should ask yourself first is why you would want to
332   do this. The only legitimate reason I can think of is if you want
333   to have two LUKS devices with the same master key. Even then, I
334   think it would be preferable to just use key-slots with the same
335   passphrase, or to use plain dm-crypt instead. If you really have a
336   good reason, please tell me. If I am convinced, I will add how to
337   do this here.
338
339
340  * 2.9 What are the security requirements for a key read from file?
341
342   A file-stored key or passphrase has the same security requirements
343   as one entered interactively, however you can use random bytes and
344   thereby use bytes you cannot type on the keyboard. You can use any
345   file you like as key file, for example a plain text file with a
346   human readable passphrase. To generate a file with random bytes,
347   use something like this:
348
349       head -c 256 /dev/random > keyfile
350  
351
352  * 2.10 If I map a journaled file system using dm-crypt/LUKS, does it
353    still provide its usual transactional guarantees?
354
355   Yes, it does, unless a very old kernel is used. The required flags
356   come from the filesystem layer and are processed and passed onwards
357   by dm-crypt. A bit more information on the process by which
358   transactional guarantees are implemented can be found here:
359
360   http://lwn.net/Articles/400541/
361
362   Please note that these "guarantees" are weaker than they appear to
363   be. One problem is that quite a few disks lie to the OS about
364   having flushed their buffers. Some other things can go wrong as
365   well. The filesystem developers are aware of these problems and
366   typically can make it work anyways. That said, dm-crypt/LUKS will
367   not make things worse.
368
369   One specific problem you can run into though is that you can get
370   short freezes and other slowdowns due to the encryption layer.
371   Encryption takes time and forced flushes will block for that time.
372   For example, I did run into frequent small freezes (1-2 sec) when
373   putting a vmware image on ext3 over dm-crypt. When I went back to
374   ext2, the problem went away. This seems to have gotten better with
375   kernel 2.6.36 and the reworking of filesystem flush locking
376   mechanism (less blocking of CPU activity during flushes). It
377   should improve further and eventually the problem should go away.
378
379
380  * 2.11 Can I use LUKS or cryptsetup with a more secure (external)
381    medium for key storage, e.g. TPM or a smartcard?
382
383   Yes, see the answers on using a file-supplied key. You do have to
384   write the glue-logic yourself though. Basically you can have
385   cryptsetup read the key from STDIN and write it there with your
386   own tool that in turn gets the key from the more secure key
387   storage.
388
389
390  * 2.12 Can I resize a dm-crypt or LUKS partition?
391
392   Yes, you can, as neither dm-crypt nor LUKS stores partition size.
393   Whether you should is a different question. Personally I recommend
394   backup, recreation of the encrypted partition with new size,
395   recreation of the filesystem and restore. This gets around the
396   tricky business of resizing the filesystem. Resizing a dm-crypt or
397   LUKS container does not resize the filesystem in it. The backup is
398   really non-optional here, as a lot can go wrong, resulting in
399   partial or complete data loss. Using something like gparted to
400   resize an encrypted partition is slow, but typically works. This
401   will not change the size of the filesystem hidden under the
402   encryption though.
403
404   You also need to be aware of size-based limitations. The one
405   currently relevant is that aes-xts-plain should not be used for
406   encrypted container sizes larger than 2TiB. Use aes-xts-plain64
407   for that.
408
409
410 3. Common Problems 
411
412
413  * 3.1 My dm-crypt/LUKS mapping does not work! What general steps are
414    there to investigate the problem?
415
416   If you get a specific error message, investigate what it claims
417   first. If not, you may want to check the following things.
418
419   - Check that "/dev", including "/dev/mapper/control" is there. If it
420   is missing, you may have a problem with the "/dev" tree itself or
421   you may have broken udev rules.
422
423   - Check that you have the device mapper and the crypt target in your
424   kernel. The output of "dmsetup targets" should list a "crypt"
425   target. If it is not there or the command fails, add device mapper
426   and crypt-target to the kernel.
427
428   - Check that the hash-functions and ciphers you want to use are in
429   the kernel. The output of "cat /proc/crypto" needs to list them.
430
431
432  * 3.2 My dm-crypt mapping suddenly stopped when upgrading cryptsetup.
433
434   The default cipher, hash or mode may have changed (the mode changed
435   from 1.0.x to 1.1.x). See under "Issues With Specific Versions of
436   cryptsetup".
437
438
439  * 3.3 When I call cryptsetup from cron/CGI, I get errors about
440    unknown features?
441
442   If you get errors about unknown parameters or the like that are not
443   present when cryptsetup is called from the shell, make sure you
444   have no older version of cryptsetup on your system that then gets
445   called by cron/CGI. For example some distributions install
446   cryptsetup into /usr/sbin, while a manual install could go to
447   /usr/local/sbin. As a debugging aid, call "cryptsetup --version"
448   from cron/CGI or the non-shell mechanism to be sure the right
449   version gets called.
450
451
452  * 3.4 Unlocking a LUKS device takes very long. Why?
453
454   The iteration time for a key-slot (see Section 5 for an explanation
455   what iteration does) is calculated when setting a passphrase. By
456   default it is 1 second on the machine where the passphrase is set.
457   If you set a passphrase on a fast machine and then unlock it on a
458   slow machine, the unlocking time can be much longer. Also take into
459   account that up to 8 key-slots have to be tried in order to find the
460   right one.
461
462   If this is problem, you can add another key-slot using the slow
463   machine with the same passphrase and then remove the old key-slot.
464   The new key-slot will have an iteration count adjusted to 1 second
465   on the slow machine. Use luksKeyAdd and then luksKillSlot or
466   luksRemoveKey.
467
468   However, this operation will not change volume key iteration count
469   (MK iterations in output of "cryptsetup luksDump"). In order to
470   change that, you will have to backup the data in the LUKS
471   container (i.e. your encrypted data), luksFormat on the slow
472   machine and restore the data. Note that in the original LUKS
473   specification this value was fixed to 10, but it is now derived
474   from the PBKDF2 benchmark as well and set to iterations in 0.125
475   sec or 1000, whichever is larger. Also note that MK iterations
476   are not very security relevant. But as each key-slot already takes
477   1 second, spending the additional 0.125 seconds really does not
478   matter.
479
480
481  * 3.5 "blkid" sees a LUKS UUID and an ext2/swap UUID on the same
482    device. What is wrong?
483
484   Some old versions of cryptsetup have a bug where the header does
485   not get completely wiped during LUKS format and an older ext2/swap
486   signature remains on the device. This confuses blkid.
487
488   Fix: Wipe the unused header areas by doing a backup and restore of
489   the header with cryptsetup 1.1.x:
490
491       cryptsetup luksHeaderBackup --header-backup-file <file> <device>
492       cryptsetup luksHeaderRestore --header-backup-file <file> <device>
493  
494
495  * 3.6 cryptsetup segfaults on Gentoo amd64 hardened ...
496
497   There seems to be some interference between the hardening and and
498   the way cryptsetup benchmarks PBKDF2. The solution to this is
499   currently not quite clear for an encrypted root filesystem.     For
500   other uses, you can apparently specify USE="dynamic" as compile
501   flag, see http://bugs.gentoo.org/show_bug.cgi?id=283470
502
503
504 4. Troubleshooting 
505
506
507  * 4.1 I get the error "LUKS keyslot x is invalid." What does that
508    mean?
509
510   This means that the given keyslot has an offset that points
511   outside the valid keyslot area. Typically, the reason is a
512   corrupted LUKS header because something was written to the start of
513   the device the LUKS container is on. Refer to Section "Backup and
514   Data Recovery" and ask on the mailing list if you have trouble
515   diagnosing and (if still possible) repairing this.
516
517
518  * 4.2 Can a bad RAM module cause problems?
519
520   LUKS and dm-crypt can give the RAM quite a workout, especially when
521   combined with software RAID. In particular the combination RAID5 +
522   LUKS + XFS seems to uncover RAM problems that never caused obvious
523   problems before. Symptoms vary, but often the problem manifest
524   itself when copying large amounts of data, typically several times
525   larger than your main memory.
526
527   Side note: One thing you should always do on large data
528   copy/movements is to run a verify, for example with the "-d"
529   option of "tar" or by doing a set of MD5 checksums on the source
530   or target with
531
532       find . -type f -exec md5sum \{\} \; > checksum-file
533  
534   and then a "md5sum -c checksum-file" on the other side. If you get
535   mismatches here, RAM is the primary suspect. A lesser suspect is
536   an overclocked CPU. I have found countless hardware problems in
537   verify runs after copying or making backups. Bit errors are much
538   more common than most people think.
539
540   Some RAM issues are even worse and corrupt structures in one of the
541   layers. This typically results in lockups, CPU state dumps in the
542   system logs, kernel panic or other things. It is quite possible to
543   have the problem with an encrypted device, but not with an
544   otherwise the same unencrypted device. The reason for that is that
545   encryption has an error amplification property: You flip one bit
546   in an encrypted data block, and the decrypted version has half of
547   its bits flipped. This is an important security property for modern
548   ciphers. With the usual modes in cryptsetup (CBC, ESSIV, XTS), you
549   get up to a completely changed 512 byte block per bit error. A
550   corrupt block causes a lot more havoc than the occasionally
551   flipped single bit and can result in various obscure errors.
552
553   Note, that a verify run on copying between encrypted or
554   unencrypted devices will reliably detect corruption, even when the
555   copying itself did not report any problems. If you find defect
556   RAM, assume all backups and copied data to be suspect, unless you
557   did a verify.
558
559
560  * 4.3 How do I test RAM?
561
562   First you should know that overclocking often makes memory
563   problems worse. So if you overclock (which I strongly recommend
564   against in a system holding data that has some worth), run the
565   tests with the overclocking active.
566
567   There are two good options. One is Memtest86+ and the other is
568   "memtester" by Charles Cazabon. Memtest86+ requires a reboot and
569   then takes over the machine, while memtester runs from a
570   root-shell. Both use different testing methods and I have found
571   problems fast with each one that the other needed long to find. I
572   recommend running the following procedure until the first error is
573   found:
574
575   - Run Memtest86+ for one cycle
576
577   - Run memtester for one cycle (shut down as many other applications
578   as possible)
579
580   - Run Memtest86+ for 24h or more
581
582   - Run memtester for 24h or more
583
584   If all that does not produce error messages, your RAM may be sound,
585   but I have had one weak bit that Memtest86+ needed around 60 hours
586   to find. If you can reproduce the original problem reliably, a good
587   additional test may be to remove half of the RAM (if you have more
588   than one module) and try whether the problem is still there and if
589   so, try with the other half. If you just have one module, get a
590   different one and try with that. If you do overclocking, reduce
591   the settings to the most conservative ones available and try with
592   that.
593
594
595 5. Security Aspects 
596
597
598  * 5.1 Is LUKS insecure? Everybody can see I have encrypted data!
599
600   In practice it does not really matter. In most civilized countries
601   you can just refuse to hand over the keys, no harm done. In some
602   countries they can force you to hand over the keys, if they suspect
603   encryption. However the suspicion is enough, they do not have to
604   prove anything. This is for practical reasons, as even the presence
605   of a header (like the LUKS header) is not enough to prove that you
606   have any keys. It might have been an experiment, for example. Or it
607   was used as encrypted swap with a key from /dev/random. So they
608   make you prove you do not have encrypted data. Of course that is
609   just as impossible as the other way round.
610
611   This means that if you have a large set of random-looking data,
612   they can already lock you up. Hidden containers (encryption hidden
613   within encryption), as possible with Truecrypt, do not help
614   either. They will just assume the hidden container is there and
615   unless you hand over the key, you will stay locked up. Don't have
616   a hidden container? Though luck. Anybody could claim that.
617
618   Still, if you are concerned about the LUKS header, use plain
619   dm-crypt with a good passphrase. See also Section 2, "What is the
620   difference between "plain" and LUKS format?"
621
622
623  * 5.2 Should I initialize (overwrite) a new LUKS/dm-crypt partition?
624
625   If you just create a filesystem on it, most of the old data will
626   still be there. If the old data is sensitive, you should overwrite
627   it before encrypting. In any case, not initializing will leave the
628   old data there until the specific sector gets written. That may
629   enable an attacker to determine how much and where on the
630   partition data was written. If you think this is a risk, you can
631   prevent this by overwriting the encrypted device (here assumed to
632   be named "e1") with zeros like this:
633
634       dd_rescue -w /dev/zero /dev/mapper/e1
635  
636   or alternatively with one of the following more standard commands:
637
638       cat /dev/zero > /dev/mapper/e1
639       dd if=/dev/zero of=/dev/mapper/e1
640        
641
642  * 5.3 How do I securely erase a LUKS (or other) partition?
643
644   For LUKS, if you are in a desperate hurry, overwrite the LUKS
645   header and key-slot area. This means overwriting the first
646   (keyslots x stripes x keysize) + offset bytes. For the default
647   parameters, this is the 1'052'672 bytes, i.e. 1MiB + 4096 of the
648   LUKS partition. For 512 bit key length (e.g. for aes-xts-plain with
649   512 bit key) this is 2MiB. (The different offset stems from
650   differences in the sector alignment of the key-slots.) If in doubt,
651   just be generous and overwrite the first 10MB or so, it will likely
652   still be fast enough. A single overwrite with zeros should be
653   enough. If you anticipate being in a desperate hurry, prepare the
654   command beforehand. Example with /dev/sde1 as the LUKS partition
655   and default parameters:
656
657       head -c 1052672 /dev/zero > /dev/sde1; sync
658  
659   A LUKS header backup or full backup will still grant access to
660   most or all data, so make sure that an attacker does not have
661   access to backups or destroy them as well.
662
663   If you have time, overwrite the whole LUKS partition with a single
664   pass of zeros. This is enough for current HDDs. For SSDs or FLASH
665   (USB sticks) you may want to overwrite the whole drive several
666   times to be sure data is not retained by wear leveling. This is
667   possibly still insecure as SSD technology is not fully understood
668   in this regard. Still, due to the anti-forensic properties of the
669   LUKS key-slots, a single overwrite of an SSD or FLASH drive could
670   be enough. If in doubt, use physical destruction in addition. Here
671   is a link to some current research results on erasing SSDs and
672   FLASH drives:
673   http://www.usenix.org/events/fast11/tech/full_papers/Wei.pdf
674
675   Keep in mind to also erase all backups.
676
677   Example for a zero-overwrite erase of partition sde1 done with
678   dd_rescue:
679
680       dd_rescue -w /dev/zero /dev/sde1   
681  
682
683  * 5.4 How do I securely erase a backup of a LUKS partition or header?
684
685   That depends on the medium it is stored on. For HDD and SSD, use
686   overwrite with zeros. For an SSD or FLASH drive (USB stick), you
687   may want to overwrite the complete SSD several times and use
688   physical destruction in addition, see last item. For re-writable
689   CD/DVD, a single overwrite should also be enough, due to the
690   anti-forensic properties of the LUKS keyslots. For write-once
691   media, use physical destruction. For low security requirements,
692   just cut the CD/DVD into several parts. For high security needs,
693   shred or burn the medium. If your backup is on magnetic tape, I
694   advise physical destruction by shredding or burning, after
695   overwriting . The problem with magnetic tape is that it has a
696   higher dynamic range than HDDs and older data may well be
697   recoverable after overwrites. Also write-head alignment issues can
698   lead to data not actually being deleted at all during overwrites.
699
700
701  * 5.5 What about backup? Does it compromise security?
702
703   That depends. See item 6.7.
704
705
706  * 5.6 Why is all my data permanently gone if I overwrite the LUKS
707    header?
708
709   Overwriting the LUKS header in part or in full is the most common
710   reason why access to LUKS containers is lost permanently.
711   Overwriting can be done in a number of fashions, like creating a
712   new filesystem on the raw LUKS partition, making the raw partition
713   part of a raid array and just writing to the raw partition.
714
715   The LUKS header contains a 256 bit "salt" value and without that no
716   decryption is possible. While the salt is not secret, it is
717   key-grade material and cannot be reconstructed. This is a
718   cryptographically strong "cannot". From observations on the
719   cryptsetup mailing-list, people typically go though the usual
720   stages of grief (Denial, Anger, Bargaining, Depression, Acceptance)
721   when this happens to them. Observed times vary between 1 day and 2
722   weeks to complete the cycle. Seeking help on the mailing-list is
723   fine. Even if we usually cannot help with getting back your data,
724   most people found the feedback comforting.
725
726   If your header does not contain an intact salt, best go directly
727   to the last stage ("Acceptance") and think about what to do now.
728   There is one exception that I know of: If your LUKS container is
729   still open, then it may be possible to extract the master key from
730   the running system. See Item "How do I recover the master key from
731   a mapped LUKS container?" in Section "Backup and Data Recovery".
732
733
734  * 5.7 What is a "salt"?
735
736   A salt is a random key-grade value added to the passphrase before
737   it is processed. It is not kept secret. The reason for using salts
738   is as follows: If an attacker wants to crack the password for a
739   single LUKS container, then every possible passphrase has to be
740   tried. Typically an attacker will not try every binary value, but
741   will try words and sentences from a dictionary.
742
743   If an attacker wants to attack several LUKS containers with the
744   same dictionary, then a different approach makes sense: Compute the
745   resulting slot-key for each dictionary element and store it on
746   disk. Then the test for each entry is just the slow unlocking with
747   the slot key (say 0.00001 sec) instead of calculating the slot-key
748   first (1 sec). For a single attack, this does not help. But if you
749   have more than one container to attack, this helps tremendously,
750   also because you can prepare your table before you even have the
751   container to attack! The calculation is also very simple to
752   parallelize. You could, for example, use the night-time unused CPU
753   power of your desktop PCs for this.
754
755   This is where the salt comes in. If the salt is combined with the
756   passphrase (in the simplest form, just appended to it), you
757   suddenly need a separate table for each salt value. With a
758   reasonably-sized salt value (256 bit, e.g.) this is quite
759   infeasible.
760
761
762  * 5.8 Is LUKS secure with a low-entropy (bad) passphrase?
763
764   Note: You should only use the 94 printable characters from 7 bit
765   ASCII code to prevent your passphrase from failing when the
766   character encoding changes, e.g. because of a system upgrade, see
767   also the note at the very start of this FAQ under "WARNINGS".
768
769   This needs a bit of theory. The quality of your passphrase is
770   directly related to its entropy (information theoretic, not
771   thermodynamic). The entropy says how many bits of "uncertainty" or
772   "randomness" are in you passphrase. In other words, that is how
773   difficult guessing the passphrase is.
774
775   Example: A random English sentence has about 1 bit of entropy per
776   character. A random lowercase (or uppercase) character has about
777   4.7 bit of entropy.
778
779   Now, if n is the number of bits of entropy in your passphrase and t
780   is the time it takes to process a passphrase in order to open the
781   LUKS container, then an attacker has to spend at maximum
782
783       attack_time_max = 2^n * t 
784  
785   time for a successful attack and on average half that. There is no
786   way getting around that relationship. However, there is one thing
787   that does help, namely increasing t, the time it takes to use a
788   passphrase, see next FAQ item.
789
790   Still, if you want good security, a high-entropy passphrase is the
791   only option. For example, a low-entropy passphrase can never be
792   considered secure against a TLA-level (Three Letter Agency level,
793   i.e. government-level) attacker, no matter what tricks are used in
794   the key-derivation function. Use at least 64 bits for secret stuff.
795   That is 64 characters of English text (but only if randomly chosen)
796   or a combination of 12 truly random letters and digits.
797
798   For passphrase generation, do not use lines from very well-known
799   texts (religious texts, Harry potter, etc.) as they are to easy to
800   guess. For example, the total Harry Potter has about 1'500'000
801   words (my estimation). Trying every 64 character sequence starting
802   and ending at a word boundary would take only something like 20
803   days on a single CPU and is entirely feasible. To put that into
804   perspective, using a number of Amazon EC2 High-CPU Extra Large
805   instances (each gives about 8 real cores), this test costs
806   currently about 50USD/EUR, but can be made to run arbitrarily fast.
807
808   On the other hand, choosing 1.5 lines from, say, the Wheel of Time
809   is in itself not more secure, but the book selection adds quite a
810   bit of entropy. (Now that I have mentioned it here, don't use tWoT
811   either!) If you add 2 or 3 typos or switch some words around, then
812   this is good passphrase material.
813
814
815  * 5.9 What is "iteration count" and why is decreasing it a bad idea?
816
817   Iteration count is the number of PBKDF2 iterations a passphrase is
818   put through before it is used to unlock a key-slot. Iterations are
819   done with the explicit purpose to increase the time that it takes
820   to unlock a key-slot. This provides some protection against use of
821   low-entropy passphrases.
822
823   The idea is that an attacker has to try all possible passphrases.
824   Even if the attacker knows the passphrase is low-entropy (see last
825   item), it is possible to make each individual try take longer. The
826   way to do this is to repeatedly hash the passphrase for a certain
827   time. The attacker then has to spend the same time (given the same
828   computing power) as the user per try. With LUKS, the default is 1
829   second of PBKDF2 hashing.
830
831   Example 1: Lets assume we have a really bad passphrase (e.g. a
832   girlfriends name) with 10 bits of entropy. With the same CPU, an
833   attacker would need to spend around 500 seconds on average to
834   break that passphrase. Without iteration, it would be more like
835   0.0001 seconds on a modern CPU.
836
837   Example 2: The user did a bit better and has 32 chars of English
838   text. That would be about 32 bits of entropy. With 1 second
839   iteration, that means an attacker on the same CPU needs around 136
840   years. That is pretty impressive for such a weak passphrase.
841   Without the iterations, it would be more like 50 days on a modern
842   CPU, and possibly far less.
843
844   In addition, the attacker can both parallelize and use special
845   hardware like GPUs or FPGAs to speed up the attack. The attack can
846   also happen quite some time after the luksFormat operation and CPUs
847   can have become faster and cheaper. For that reason you want a
848   bit of extra security. Anyways, in Example 1 your are screwed.
849   In example 2, not necessarily. Even if the attack is faster, it
850   still has a certain cost associated with it, say 10000 EUR/USD
851   with iteration and 1 EUR/USD without iteration. The first can be
852   prohibitively expensive, while the second is something you try
853   even without solid proof that the decryption will yield something
854   useful.
855
856   The numbers above are mostly made up, but show the idea. Of course
857   the best thing is to have a high-entropy passphrase.
858
859   Would a 100 sec iteration time be even better? Yes and no.
860   Cryptographically it would be a lot better, namely 100 times better.
861   However, usability is a very important factor for security
862   technology and one that gets overlooked surprisingly often. For
863   LUKS, if you have to wait 2 minutes to unlock the LUKS container,
864   most people will not bother and use less secure storage instead. It
865   is better to have less protection against low-entropy passphrases
866   and people actually use LUKS, than having them do without
867   encryption altogether.
868
869   Now, what about decreasing the iteration time? This is generally a
870   very bad idea, unless you know and can enforce that the users only
871   use high-entropy passphrases. If you decrease the iteration time
872   without ensuring that, then you put your users at increased risk,
873   and considering how rarely LUKS containers are unlocked in a
874   typical work-flow, you do so without a good reason. Don't do it.
875   The iteration time is already low enough that users with entropy
876   low passphrases are vulnerable. Lowering it even further increases
877   this danger significantly.
878
879
880  * 5.10 Some people say PBKDF2 is insecure?
881
882   There is some discussion that a hash-function should have a "large
883   memory" property, i.e. that it should require a lot of memory to be
884   computed. This serves to prevent attacks using special programmable
885   circuits, like FPGAs, and attacks using graphics cards. PBKDF2
886   does not need a lot of memory and is vulnerable to these attacks.
887   However, the publication usually referred in these discussions is
888   not very convincing in proving that the presented hash really is
889   "large memory" (that may change, email the FAQ maintainer when it
890   does) and it is of limited usefulness anyways. Attackers that use
891   clusters of normal PCs will not be affected at all by a "large
892   memory" property. For example the US Secret Service is known to
893   use the off-hour time of all the office PCs of the Treasury for
894   password breaking. The Treasury has about 110'000 employees.
895   Assuming every one has an office PC, that is significant computing
896   power, all of it with plenty of memory for computing "large
897   memory" hashes. Bot-net operators also have all the memory they
898   want. The only protection against a resourceful attacker is a
899   high-entropy passphrase, see items 5.8 and 5.9.
900
901
902  * 5.11 What about iteration count with plain dm-crypt?
903
904   Simple: There is none. There is also no salting. If you use plain
905   dm-crypt, the only way to be secure is to use a high entropy
906   passphrase. If in doubt, use LUKS instead.
907
908
909  * 5.12 Is LUKS with default parameters less secure on a slow CPU?
910
911   Unfortunately, yes. However the only aspect affected is the
912   protection for low-entropy passphrase or master-key. All other
913   security aspects are independent of CPU speed.
914
915   The master key is less critical, as you really have to work at it
916   to give it low entropy. One possibility is to supply the master key
917   yourself. If that key is low-entropy, then you get what you
918   deserve. The other known possibility is to use /dev/urandom for
919   key generation in an entropy-starved situation (e.g. automatic
920   installation on an embedded device without network and other entropy
921   sources).
922
923   For the passphrase, don't use a low-entropy passphrase. If your
924   passphrase is good, then a slow CPU will not matter. If you insist
925   on a low-entropy passphrase on a slow CPU, use something like
926   "--iter-time=10" or higher and wait a long time on each LUKS unlock
927   and pray that the attacker does not find out in which way exactly
928   your passphrase is low entropy. This also applies to low-entropy
929   passphrases on fast CPUs. Technology can do only so much to
930   compensate for problems in front of the keyboard.
931
932
933  * 5.13 Why was the default aes-cbc-plain replaced with aes-cbc-essiv?
934
935   Note: This item applies both to plain dm-crypt and to LUKS
936
937   The problem is that cbc-plain has a fingerprint vulnerability, where
938   a specially crafted file placed into the crypto-container can be
939   recognized from the outside. The issue here is that for cbc-plain
940   the initialization vector (IV) is the sector number. The IV gets
941   XORed to the first data chunk of the sector to be encrypted. If you
942   make sure that the first data block to be stored in a sector
943   contains the sector number as well, the first data block to be
944   encrypted is all zeros and always encrypted to the same ciphertext.
945   This also works if the first data chunk just has a constant XOR
946   with the sector number. By having several shifted patterns you can
947   take care of the case of a non-power-of-two start sector number of
948   the file.
949
950   This mechanism allows you to create a pattern of sectors that have
951   the same first ciphertext block and signal one bit per sector to the
952   outside, allowing you to e.g. mark media files that way for
953   recognition without decryption. For large files this is a
954   practical attack. For small ones, you do not have enough blocks to
955   signal and take care of different file starting offsets.
956
957   In order to prevent this attack, the default was changed to
958   cbc-essiv. ESSIV uses a keyed hash of the sector number, with the
959   encryption key as key. This makes the IV unpredictable without
960   knowing the encryption key and the watermarking attack fails.
961
962
963  * 5.14 Are there any problems with "plain" IV? What is "plain64"?
964
965   First, "plain" and "plain64" are both not secure to use with CBC,
966   see previous FAQ item.
967
968   However there are modes, like XTS, that are secure with "plain" IV.
969   The next limit is that "plain" is 64 bit, with the upper 32 bit set
970   to zero. This means that on volumes larger than 2TiB, the IV
971   repeats, creating a vulnerability that potentially leaks some
972   data. To avoid this, use "plain64", which uses the full sector
973   number up to 64 bit. Note that "plain64" requires a kernel >=
974   2.6.33. Also note that "plain64" is backwards compatible for
975   volume sizes <= 2TiB, but not for those > 2TiB. Finally, "plain64"
976   does not cause any performance penalty compared to "plain".
977
978
979  * 5.15 What about XTS mode?
980
981   XTS mode is potentially even more secure than cbc-essiv (but only if
982   cbc-essiv is insecure in your scenario). It is a NIST standard and
983   used, e.g. in Truecrypt. At the moment, if you want to use it, you
984   have to specify it manually as "aes-xts-plain", i.e.
985
986       cryptsetup -c aes-xts-plain luksFormat <device>
987  
988   For volumes >2TiB and kernels >= 2.6.33 use "plain64" (see FAQ
989   item on "plain" and "plain64"):
990
991       cryptsetup -c aes-xts-plain64 luksFormat <device>
992  
993   There is a potential security issue with XTS mode and large blocks.
994   LUKS and dm-crypt always use 512B blocks and the issue does not
995   apply.
996
997
998  * 5.16 Is LUKS FIPS-140-2 certified?
999
1000   No. But that is more a problem of FIPS-140-2 than of LUKS. From a
1001   technical point-of-view, LUKS with the right parameters would be
1002   FIPS-140-2 compliant, but in order to make it certified, somebody
1003   has to pay real money for that. And then, whenever cryptsetup is
1004   changed or extended, the certification lapses and has to be
1005   obtained again.
1006
1007   From the aspect of actual security, LUKS with default parameters
1008   should be as good as most things that are FIPS-140-2 certified,
1009   although you may want to make sure to use /dev/random (by
1010   specifying --use-random on luksFormat) as randomness source for
1011   the master key to avoid being potentially insecure in an
1012   entropy-starved situation.
1013
1014
1015  * 5.16 What about Plausible Deniability?
1016
1017   First let me attempt a definition for the case of encrypted
1018   filesystems: Plausible deniability is when you hide encrypted data
1019   inside an encrypted container and it is not possible to prove it is
1020   there. The idea is compelling and on first glance it seems
1021   possible to do it. And from a cryptographic point of view, it
1022   actually is possible.
1023
1024   So, does it work in practice? No, unfortunately. The reasoning used
1025   by its proponents is fundamentally flawed in several ways and the
1026   cryptographic properties fail fatally when colliding with the real
1027   world.
1028
1029   First, why should "I do not have a hidden partition" be any more
1030   plausible than "I forgot my crypto key" or "I wiped that partition
1031   with random data, nothing in there"? I do not see any reason.
1032
1033   Second, there are two types of situations: Either they cannot force
1034   you to give them the key (then you simply do not) or the can. In
1035   the second case, they can always do bad things to you, because they
1036   cannot prove that you have the key in the first place! This means
1037   they do not have to prove you have the key, or that this random
1038   looking data on your disk is actually encrypted data. So the
1039   situation will allow them to waterboard/lock-up/deport you
1040   anyways, regardless of how "plausible" your deniability is. Do not
1041   have a hidden partition you could show to them, but there are
1042   indications you may? Too bad for you. Unfortunately "plausible
1043   deniability" also means you cannot prove there is no hidden data.
1044
1045   Third, hidden partitions are not that hidden. There are basically
1046   just two possibilities: a) Make a large crypto container, but put a
1047   smaller filesystem in there and put the hidden partition into the
1048   free space. Unfortunately this is glaringly obvious and can be
1049   detected in an automated fashion. This means that the initial
1050   suspicion to put you under duress in order to make you reveal you
1051   hidden data is given. b) Make a filesystem that spans the whole
1052   encrypted partition, and put the hidden partition into space not
1053   currently used by that filesystem. Unfortunately that is also
1054   glaringly obvious, as you then cannot write to the filesystem
1055   without a high risk of destroying data in the hidden container.
1056   Have not written anything to the encrypted filesystem  in a while?
1057   Too bad, they have the suspicion they need to do unpleasant things
1058   to you.
1059
1060   To be fair, if you prepare option b) carefully and directly before
1061   going into danger, it may work. But then, the mere presence of
1062   encrypted data may already be enough to get you into trouble in
1063   those places were they can demand encryption keys.
1064
1065   Here is an additional reference for some problems with plausible
1066   deniability: http://www.schneier.com/paper-truecrypt-dfs.pdf I
1067   strongly suggest you read it.
1068
1069   So, no, I will not provide any instructions on how to do it with
1070   plain dm-crypt or LUKS. If you insist on shooting yourself in the
1071   foot, you can figure out how to do it yourself.
1072
1073
1074  * 5.17 What about SSDs or Flash Drives?
1075
1076   The problem is that you cannot reliably erase parts of these
1077   devices, mainly due to wear-leveling and possibly defect
1078   management.
1079
1080   Basically, when overwriting a sector (of 512B), what the device
1081   does is to move an internal sector (may be 128kB or even larger) to
1082   some pool of discarded, not-yet erased unused sectors, take a
1083   fresh empty sector from the empty-sector pool and copy the old
1084   sector over with the changes to the small part you wrote. This is
1085   done in some fashion so that larger writes do not cause a lot of
1086   small internal updates.
1087
1088   The thing is that the mappings between outside-adressable sectors
1089   and inside sectors is arbitrary (and the vendors are not talking).
1090   Also the discarded sectors are not necessarily erased immediately.
1091   They may linger a long time.
1092
1093   For plain dm-crypt, the consequences are that older encrypted data
1094   may be lying around in some internal pools of the device. Thus may
1095   or may not be a problem and depends on the application. Remember
1096   the same can happen with a filesystem if consecutive writes to the
1097   same area of a file can go to different sectors.
1098
1099   However, for LUKS, the worst case is that key-slots and LUKS
1100   header may end up in these internal pools. This means that password
1101   management functionality is compromised (the old passwords may
1102   still be around, potentially for a very long time) and that fast
1103   erase by overwriting the header and key-slot area is insecure.
1104
1105   Also keep in mind that the discarded/used pool may be large. For
1106   example, a 240GB SSD has about 16GB of spare area in the chips that
1107   it is free to do with as it likes. You would need to make each
1108   individual key-slot larger than that to allow reliable overwriting.
1109   And that assumes the disk thinks all other space is in use.
1110   Reading the internal pools using forensic tools is not that hard,
1111   but may involve some soldering.
1112
1113   What to do?
1114
1115   If you trust the device vendor (you probably should not...) you can
1116   try an ATA "secure erase" command for SSDs. That does not work for
1117   USB keys though. And if it finishes after a few seconds, it was
1118   possibly faked by the SSD.
1119
1120   If you can do without password management and are fine with doing
1121   physical destruction for permenently deleting data (allways after
1122   one or several full overwrites!), you can use plain dm-crypt or
1123   LUKS.
1124
1125   If you want or need the original LUKS security features to work,
1126   you can use a detached LUKS header and put that on a conventional,
1127   magnetic disk. That leaves potentially old encrypted data in the
1128   pools on the disk, but otherwise you get LUKS with the same
1129   security as on a magnetic disk.
1130
1131   If you are concerned about your laptop being stolen, you are likely
1132   fine using LUKS on an SSD. An attacker would need to have access
1133   to an old passphrase (and the key-slot for this old passphrase
1134   would actually need to still be somewhere in the SSD) for your
1135   data to be at risk. So unless you pasted your old passphrase all
1136   over the Internet or the attacker has knowledge of it from some
1137   other source and does a targetted laptop theft to get at your
1138   data, you should be fine.
1139
1140
1141 6. Backup and Data Recovery 
1142
1143
1144  * 6.1 Why do I need Backup?
1145
1146   First, disks die. The rate for well-treated (!) disk is about 5%
1147   per year, which is high enough to worry about. There is some
1148   indication that this may be even worse for some SSDs. This applies
1149   both to LUKS and plain dm-crypt partitions.
1150
1151   Second, for LUKS, if anything damages the LUKS header or the
1152   key-stripe area then decrypting the LUKS device can become
1153   impossible. This is a frequent occurrence. For example an
1154   accidental format as FAT or some software overwriting the first
1155   sector where it suspects a partition boot sector typically makes a
1156   LUKS partition permanently inaccessible. See more below on LUKS
1157   header damage.
1158
1159   So, data-backup in some form is non-optional. For LUKS, you may
1160   also want to store a header backup in some secure location. This
1161   only needs an update if you change passphrases.
1162
1163
1164  * 6.2 How do I backup a LUKS header?
1165
1166   While you could just copy the appropriate number of bytes from the
1167   start of the LUKS partition, the best way is to use command option
1168   "luksHeaderBackup" of cryptsetup. This protects also against
1169   errors when non-standard parameters have been used in LUKS
1170   partition creation. Example:
1171
1172  
1173      cryptsetup luksHeaderBackup --header-backup-file <file> <device>
1174  
1175   To restore, use the inverse command, i.e.
1176
1177      cryptsetup luksHeaderRestore --header-backup-file <file> <device>
1178  
1179
1180  * 6.3 How do I test a LUKS header?
1181
1182   Use
1183
1184      cryptsetup -v isLuks <device>
1185  
1186   on the device. Without the "-v" it just signals its result via
1187   exit-status. You can also use the more general test
1188
1189       blkid -p <device>
1190  
1191   which will also detect other types and give some more info. Omit
1192   "-p" for old versions of blkid that do not support it.
1193
1194
1195  * 6.4 How do I backup a LUKS or dm-crypt partition?
1196
1197   There are two options, a sector-image and a plain file or
1198   filesystem backup of the contents of the partition. The sector
1199   image is already encrypted, but cannot be compressed and contains
1200   all empty space. The filesystem backup can be compressed, can
1201   contain only part of the encrypted device, but needs to be
1202   encrypted separately if so desired.
1203
1204   A sector-image will contain the whole partition in encrypted form,
1205   for LUKS the LUKS header, the keys-slots and the data area. It can
1206   be done under Linux e.g. with dd_rescue (for a direct image copy)
1207   and with "cat" or "dd". Example:
1208
1209       cat /dev/sda10 > sda10.img
1210       dd_rescue /dev/sda10 sda10.img 
1211  
1212   You can also use any other backup software that is capable of making
1213   a sector image of a partition. Note that compression is
1214   ineffective for encrypted data, hence it does not make sense to
1215   use it.
1216
1217   For a filesystem backup, you decrypt and mount the encrypted
1218   partition and back it up as you would a normal filesystem. In this
1219   case the backup is not encrypted, unless your encryption method
1220   does that. For example you can encrypt a backup with "tar" as
1221   follows with GnuPG:
1222
1223       tar cjf - <path> | gpg --cipher-algo AES -c - > backup.tbz2.gpg
1224  
1225   And verify the backup like this if you are at "path":
1226
1227       cat backup.tbz2.gpg | gpg - | tar djf - 
1228  
1229   Note: Always verify backups, especially encrypted ones.
1230
1231   In both cases GnuPG will ask you interactively for your symmetric
1232   key. The verify will only output errors. Use "tar dvjf -" to get
1233   all comparison results. To make sure no data is written to disk
1234   unencrypted, turn off swap if it is not encrypted before doing the
1235   backup.
1236
1237   You can of course use different or no compression and you can use
1238   an asymmetric key if you have one and have a backup of the secret
1239   key that belongs to it.
1240
1241   A second option for a filesystem-level backup that can be used when
1242   the backup is also on local disk (e.g. an external USB drive) is
1243   to use a LUKS container there and copy the files to be backed up
1244   between both mounted containers. Also see next item.
1245
1246
1247  * 6.5 Do I need a backup of the full partition? Would the header and
1248    key-slots not be enough?
1249
1250   Backup protects you against two things: Disk loss or corruption
1251   and user error. By far the most questions on the dm-crypt mailing
1252   list about how to recover a damaged LUKS partition are related
1253   to user error. For example, if you create a new filesystem on a
1254   LUKS partition, chances are good that all data is lost
1255   permanently.
1256
1257   For this case, a header+key-slot backup would often be enough. But
1258   keep in mind that a well-treated (!) HDD has roughly a failure
1259   risk of 5% per year. It is highly advisable to have a complete
1260   backup to protect against this case.
1261
1262
1263   * *6.6 What do I need to backup if I use "decrypt_derived"?
1264
1265   This is a script in Debian, intended for mounting /tmp or swap with
1266   a key derived from the master key of an already decrypted device.
1267   If you use this for an device with data that should be persistent,
1268   you need to make sure you either do not lose access to that master
1269   key or have a backup of the data. If you derive from a LUKS
1270   device, a header backup of that device would cover backing up the
1271   master key. Keep in mind that this does not protect against disk
1272   loss.
1273
1274   Note: If you recreate the LUKS header of the device you derive from
1275   (using luksFormat), the master key changes even if you use the same
1276   passphrase(s) and you will not be able to decrypt the derived
1277   device with the new LUKS header.
1278
1279
1280  * 6.7 Does a backup compromise security?
1281
1282   Depends on how you do it. However if you do not have one, you are
1283   going to eventually lose your encrypted data.
1284
1285   There are risks introduced by backups. For example if you
1286   change/disable a key-slot in LUKS, a binary backup of the partition
1287   will still have the old key-slot. To deal with this, you have to
1288   be able to change the key-slot on the backup as well, securely
1289   erase the backup or do a filesystem-level backup instead of a binary
1290   one.
1291
1292   If you use dm-crypt, backup is simpler: As there is no key
1293   management, the main risk is that you cannot wipe the backup when
1294   wiping the original. However wiping the original for dm-crypt
1295   should consist of forgetting the passphrase and that you can do
1296   without actual access to the backup.
1297
1298   In both cases, there is an additional (usually small) risk with
1299   binary backups: An attacker can see how many sectors and which
1300   ones have been changed since the backup. To prevent this, use a
1301   filesystem level backup method that encrypts the whole backup in
1302   one go, e.g. as described above with tar and GnuPG.
1303
1304   My personal advice is to use one USB disk (low value data) or
1305   three disks (high value data) in rotating order for backups, and
1306   either use independent LUKS partitions on them, or use encrypted
1307   backup with tar and GnuPG.
1308
1309   If you do network-backup or tape-backup, I strongly recommend to
1310   go the filesystem backup path with independent encryption, as you
1311   typically cannot reliably delete data in these scenarios,
1312   especially in a cloud setting. (Well, you can burn the tape if it
1313   is under your control...)
1314
1315
1316  * 6.8 What happens if I overwrite the start of a LUKS partition or
1317    damage the LUKS header or key-slots?
1318
1319   There are two critical components for decryption: The salt values
1320   in the header itself and the key-slots. If the salt values are
1321   overwritten or changed, nothing (in the cryptographically strong
1322   sense) can be done to access the data, unless there is a backup
1323   of the LUKS header. If a key-slot is damaged, the data can still
1324   be read with a different key-slot, if there is a remaining
1325   undamaged and used key-slot. Note that in order to make a key-slot
1326   unrecoverable in a cryptographically strong sense, changing about
1327   4-6 bits in random locations of its 128kiB size is quite enough.
1328
1329
1330  * 6.9 What happens if I (quick) format a LUKS partition?
1331
1332   I have not tried the different ways to do this, but very likely you
1333   will have written a new boot-sector, which in turn overwrites the
1334   LUKS header, including the salts, making your data permanently
1335   irretrievable, unless you have a LUKS header backup. You may also
1336   damage the key-slots in part or in full. See also last item.
1337
1338
1339  * 6.10 How do I recover the master key from a mapped LUKS container?
1340
1341   This is typically only needed if you managed to damage your LUKS
1342   header, but the container is still mapped, i.e. "luksOpen"ed. It
1343   also helps if you have a mapped container that you forgot or do not
1344   know a passphrase for (e.g. on a long running server.)
1345
1346   WARNING: Things go wrong, do a full backup before trying this!
1347
1348   WARNING: This exposes the master key of the LUKS container. Note
1349   that both ways to recreate a LUKS header with the old master key
1350   described below will write the master key to disk. Unless you are
1351   sure you have securely erased it afterwards, e.g. by writing it to
1352   an encrypted partition, RAM disk or by erasing the filesystem you
1353   wrote it to by a complete overwrite, you should change the master
1354   key afterwards.    Changing the master key requires a full data
1355   backup, luksFormat and then restore of the backup.
1356
1357   First, there is a script by Milan that automates    the whole
1358   process, except generating a new LUKS header with the old master
1359   key (it prints the command for that though):
1360
1361 http://code.google.com/p/cryptsetup/source/browse/misc/luks-header-from-active
1362
1363   You can also do this manually. Here is how:
1364
1365   - Get the master key from the device mapper. This is done by the
1366   following command. Substitute c5 for whatever you mapped to:
1367
1368       # dmsetup table --target crypt --showkey /dev/mapper/c5
1369       Result:
1370       0 200704 crypt aes-cbc-essiv:sha256 
1371       a1704d9715f73a1bb4db581dcacadaf405e700d591e93e2eaade13ba653d0d09 
1372       0 7:0 4096
1373  
1374   The result is actually one line, wrapped here for clarity. The long
1375   hex string is the master key.
1376
1377   - Convert the master key to a binary file representation. You can
1378   do this manually, e.g. with hexedit. You can also use the tool
1379   "xxd" from vim like this:
1380
1381       echo "a1704d9....53d0d09" | xxd -r -p > <master-key-file>
1382  
1383   - Do a luksFormat to create a new LUKS header.
1384
1385     NOTE: If your header is intact and you just forgot the
1386   passphrase, you can just set a new passphrase, see next
1387   sub-item.
1388
1389   Unmap the device before you do that (luksClose). Then do
1390
1391       cryptsetup luksFormat --master-key-file=<master-key-file> <luks device>
1392  
1393   Note that if the container was created with other than the default
1394   settings of the cryptsetup version you are using, you need to give
1395   additional parameters specifying the deviations. If in doubt, try
1396   the script by Milan. It does recover the other parameters as well.
1397
1398   Side note: This is the way the decrypt_derived script gets at the
1399   master key. It just omits the conversion and hashes the master key
1400   string.
1401
1402   - If the header is intact and you just forgot the passphrase, just
1403   set a new passphrase like this:
1404
1405       cryptsetup luksAddKey --master-key-file=<master-key-file> <luks device>
1406  
1407   You may want to disable the old one afterwards.
1408
1409
1410  * 6.11 What does the on-disk structure of dm-crypt look like?
1411
1412   There is none. dm-crypt takes a block device and gives encrypted
1413   access to each of its blocks with a key derived from the passphrase
1414   given. If you use a cipher different than the default, you have to
1415   specify that as a parameter to cryptsetup too. If you want to
1416   change the password, you basically have to create a second
1417   encrypted device with the new passphrase and copy your data over.
1418   On the plus side, if you accidentally overwrite any part of a
1419   dm-crypt device, the damage will be limited to the are you
1420   overwrote.
1421
1422
1423  * 6.12 What does the on-disk structure of LUKS look like?
1424
1425   A LUKS partition consists of a header, followed by 8 key-slot
1426   descriptors, followed by 8 key slots, followed by the encrypted
1427   data area.
1428
1429   Header and key-slot descriptors fill the first 592 bytes. The
1430   key-slot size depends on the creation parameters, namely on the
1431   number of anti-forensic stripes, key material offset and master
1432   key size.
1433
1434   With the default parameters, each key-slot is a bit less than
1435   128kiB in size. Due to sector alignment of the key-slot start,
1436   that means the key block 0 is at offset 0x1000-0x20400, key
1437   block 1 at offset 0x21000-0x40400, and key block 7 at offset
1438   0xc1000-0xe0400. The space to the next full sector address is
1439   padded with zeros. Never used key-slots are filled with what the
1440   disk originally contained there, a key-slot removed with
1441   "luksRemoveKey" or "luksKillSlot" gets filled with 0xff. Due to
1442   2MiB default alignment, start of the data area for cryptsetup 1.3
1443   and later is at 2MiB, i.e. at 0x200000. For older versions, it is
1444   at 0x101000, i.e. at 1'052'672 bytes, i.e. at 1MiB + 4096 bytes
1445   from the start of the partition. Incidentally, "luksHeaderBackup"
1446   for a LUKS container created with default parameters dumps exactly
1447   the first 2MiB (or 1'052'672 bytes for   headers created with
1448   cryptsetup versions < 1.3) to file and "luksHeaderRestore" restores
1449   them.
1450
1451   For non-default parameters, you have to figure out placement
1452   yourself. "luksDump" helps. See also next item. For the most common
1453   non-default settings, namely aes-xts-plain with 512 bit key, the
1454   offsets are: 1st keyslot 0x1000-0x3f800, 2nd keyslot
1455   0x40000-0x7e000, 3rd keyslot 0x7e000-0xbd800, ..., and start of
1456   bulk data at 0x200000.
1457
1458   The exact specification of the format is here:
1459   http://code.google.com/p/cryptsetup/wiki/Specification
1460
1461
1462  * 6.13 What is the smallest possible LUKS container?
1463
1464   Note: From cryptsetup 1.3 onwards, alignment is set to 1MB. With
1465   modern Linux partitioning tools that also align to 1MB, this will
1466   result in alignment to 2k sectors and typical Flash/SSD sectors,
1467   which is highly desirable for a number of reasons. Changing the
1468   alignment is not recommended.
1469
1470   That said, with default parameters, the data area starts at
1471   exactly 2MB offset (at 0x101000 for cryptsetup versions before
1472   1.3). The smallest data area you can have is one sector of 512
1473   bytes. Data areas of 0 bytes can be created, but fail on mapping.
1474
1475   While you cannot put a filesystem into something this small, it may
1476   still be used to contain, for example, key. Note that with current
1477   formatting tools, a partition for a container this size will be
1478   3MiB anyways. If you put the LUKS container into a file (via
1479   losetup and a loopback device), the file needs to be 2097664 bytes
1480   in size, i.e. 2MiB + 512B.
1481
1482   There two ways to influence the start of the data area are key-size
1483   and alignment.
1484
1485   For alignment, you can go down to 1 on the parameter. This will
1486   still leave you with a data-area starting at 0x101000, i.e.
1487   1MiB+4096B (default parameters) as alignment will be rounded up to
1488   the next multiple of 8 (i.e. 4096 bytes) If in doubt, do a dry-run
1489   on a larger file and dump the LUKS header to get actual
1490   information.
1491
1492   For key-size, you can use 128 bit (e.g. AES-128 with CBC), 256 bit
1493   (e.g. AES-256 with CBC) or 512 bit (e.g. AES-256 with XTS mode).
1494   You can do 64 bit (e.g. blowfish-64 with CBC), but anything below
1495   128 bit has to be considered insecure today.
1496
1497   Example 1 - AES 128 bit with CBC:
1498
1499       cryptsetup luksFormat -s 128 --align-payload=8 <device>
1500  
1501   This results in a data offset of 0x81000, i.e. 516KiB or 528384
1502   bytes. Add one 512 byte sector and the smallest LUKS container size
1503   with these parameters is 516KiB + 512B or 528896 bytes.
1504
1505   Example 2 - Blowfish 64 bit with CBC (WARNING: insecure):
1506
1507       cryptsetup luksFormat -c blowfish -s 64 --align-payload=8 /dev/loop0
1508  
1509   This results in a data offset of 0x41000, i.e. 260kiB or 266240
1510   bytes, with a minimal LUKS container size of 260kiB + 512B or
1511   266752 bytes.
1512
1513
1514  * 6.14 I think this is overly complicated. Is there an alternative?
1515
1516   Not really. Encryption comes at a price. You can use plain
1517   dm-crypt to simplify things a bit. It does not allow multiple
1518   passphrases, but on the plus side, it has zero on disk description
1519   and if you overwrite some part of a plain dm-crypt partition,
1520   exactly the overwritten parts are lost (rounded up to sector
1521   borders).
1522
1523
1524  * 6.15 Can I clone a LUKS container?
1525
1526   You can, but it breaks security, because the cloned container has
1527   the same header and hence the same master key. You cannot change
1528   the master key on a LUKS container, even if you change the
1529   passphrase(s), the master key stays the same. That means whoever
1530   has access to one of the clones can decrypt them all, completely
1531   bypassing the passphrases.
1532
1533   The right way to do this is to first luksFormat the target
1534   container, then to clone the contents of the source container, with
1535   both containers mapped, i.e. decrypted. You can clone the decrypted
1536   contents of a LUKS container in binary mode, although you may run
1537   into secondary issues with GUIDs in filesystems, partition tables,
1538   RAID-components and the like. These are just the normal problems
1539   binary cloning causes.
1540
1541   Note that if you need to ship (e.g.) cloned LUKS containers with a
1542   default passphrase, that is fine as long as each container was
1543   individually created (and hence has its own master key). In this
1544   case, changing the default passphrase will make it secure again.
1545
1546
1547 7. Interoperability with other Disk Encryption Tools  
1548
1549
1550  * 7.1 What is this section about?
1551
1552   Cryptsetup for plain dm-crypt can be used to access a number of
1553   on-disk formats created by tools like loop-aes patched into
1554   losetup. This sometimes works and sometimes does not.    This
1555   section collects insights into what works, what does not and where
1556   more information is required.
1557
1558   Additional information may be found in the mailing-list archives,
1559   mentioned at the start of this FAQ document. If you have a
1560   solution working that is not yet documented here and think a wider
1561   audience may be interested, please email the FAQ maintainer.
1562
1563
1564  * 7.2 loop-aes: General observations.
1565
1566   One problem is that there are different versions of losetup around.
1567   loop-aes is a patch for losetup. Possible problems and deviations
1568   from cryptsetup option syntax include:
1569
1570   - Offsets specified in bytes (cryptsetup: 512 byte sectors)
1571
1572   - The need to specify an IV offset
1573
1574   - Encryption mode needs specifying (e.g. "-c twofish-cbc-plain")
1575
1576   - Key size needs specifying (e.g. "-s 128" for 128 bit keys)
1577
1578   - Passphrase hash algorithm needs specifying
1579
1580   Also note that because plain dm-crypt and loop-aes format does not
1581   have metadata, and while the loopAES extension for cryptsetup tries
1582   autodetection (see command loopaesOpen), it may not always work.
1583   If you still have the old set-up, using a verbosity option (-v)
1584   on mapping with the old tool or having a look into the system logs
1585   after setup could give you the information you need. Below, there
1586   are also some things that worked for somebody.
1587
1588
1589  * 7.3 loop-aes patched into losetup on Debian 5.x, kernel 2.6.32
1590
1591   In this case, the main problem seems to be that this variant of
1592   losetup takes the offset (-o option) in bytes, while cryptsetup
1593   takes it in sectors of 512 bytes each. Example: The losetup command
1594
1595   losetup -e twofish -o 2560 /dev/loop0 /dev/sdb1 
1596   mount /dev/loop0 mount-point
1597  
1598   translates to
1599
1600   cryptsetup create -c twofish -o 5 --skip 5 e1 /dev/sdb1
1601   mount /dev/mapper/e1 mount-point
1602  
1603
1604  * 7.4 loop-aes with 160 bit key
1605
1606   This seems to be sometimes used with twofish and blowfish and
1607   represents a 160 bit ripemed160 hash output padded to 196 bit key
1608   length. It seems the corresponding options for cryptsetup are
1609
1610   --cipher twofish-cbc-null -s 192 -h ripemd160:20
1611  
1612
1613  * 7.5 loop-aes v1 format OpenSUSE
1614
1615   Apparently this is done by older OpenSUSE distros and stopped
1616   working from OpenSUSE 12.1 to 12.2. One user had success with the
1617   following:
1618
1619   cryptsetup create <target> <device> -c aes -s 128 -h sha256
1620  
1621
1622 8. Issues with Specific Versions of cryptsetup 
1623
1624
1625  * 8.1 When using the create command for plain dm-crypt with
1626    cryptsetup 1.1.x, the mapping is incompatible and my data is not
1627    accessible anymore!
1628
1629   With cryptsetup 1.1.x, the distro maintainer can define different
1630   default encryption modes for LUKS and plain devices. You can check
1631   these compiled-in defaults using "cryptsetup --help". Moreover, the
1632   plain device default changed because the old IV mode was
1633   vulnerable to a watermarking attack.
1634
1635   If you are using a plain device and you need a compatible mode, just
1636   specify cipher, key size and hash algorithm explicitly. For
1637   compatibility with cryptsetup 1.0.x defaults, simple use the
1638   following:
1639
1640     cryptsetup create -c aes-cbc-plain -s 256 -h ripemd160 <name> <dev>
1641  
1642   LUKS stores cipher and mode in the metadata on disk, avoiding this
1643   problem.
1644
1645
1646  * 8.2 cryptsetup on SLED 10 has problems...
1647
1648   SLED 10 is missing an essential kernel patch for dm-crypt, which
1649   is broken in its kernel as a result. There may be a very old
1650   version of cryptsetup (1.0.x) provided by SLED, which should also
1651   not be used anymore as well. My advice would be to drop SLED 10.
1652
1653
1654 9. References and Further Reading 
1655
1656
1657  * Purpose of this Section
1658
1659   The purpose of this section is to collect references to all
1660   materials that do not fit the FAQ but are relevant in some fashion.
1661   This can be core topics like the LUKS spec or disk encryption, but
1662   it can also be more tangential, like secure storage management or
1663   cryptography used in LUKS. It should still have relevance to
1664   cryptsetup and its applications.
1665
1666   If you wan to see something added here, send email to the
1667   maintainer (or the cryptsetup mailing list) giving an URL, a
1668   description (1-3 lines preferred) and a section to put it in. You
1669   can also propose new sections.
1670
1671   At this time I would like to limit the references to things that
1672   are available on the web.
1673
1674
1675  * Specifications
1676
1677   - LUKS on-disk format spec:
1678   http://code.google.com/p/cryptsetup/wiki/Specification
1679
1680
1681  * Code Examples
1682
1683   - Some code examples are in the source package under docs/examples
1684
1685
1686  * Tools
1687
1688
1689  * SSD and Flash Disk Related
1690
1691
1692  * Disk Encryption
1693
1694
1695  * Attacks Against Disk Encryption
1696
1697
1698  * Risk Management as Relevant for Disk Encryption
1699
1700
1701  * Cryptography
1702
1703
1704  * Secure Storage
1705
1706  A. Contributors In no particular order:
1707
1708   - Arno Wagner
1709
1710   - Milan Broz
1711