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