packaging: Update to new upstream version
[platform/upstream/cryptsetup.git] / FAQ
1 Frequently Asked Questions Cryptsetup/LUKS
2
3 Sections
4 1. General Questions
5 2. Setup
6 3. Common Problems
7 4. Troubleshooting
8 5. Security Aspects
9 6. Backup and Data Recovery
10 7. Interoperability with other Disk Encryption Tools
11 8. Issues with Specific Versions of cryptsetup
12 9. The Initrd question
13 10. LUKS2 Questions
14 11. References and Further Reading
15 A. Contributors
16
17 1. General Questions
18
19
20   * 1.1 What is this?
21
22   This is the FAQ (Frequently Asked Questions) for cryptsetup.  It covers
23   Linux disk encryption with plain dm-crypt (one passphrase, no
24   management, no metadata on disk) and LUKS (multiple user keys with one
25   master key, anti-forensic features, metadata block at start of device,
26   ...).  The latest version of this FAQ should usually be available at
27   https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/wikis/FrequentlyAskedQuestions
28
29
30   * 1.2 WARNINGS
31
32   LUKS2 COMPATIBILITY: This FAQ was originally written for LUKS1, not
33   LUKS2.  Hence regarding LUKS2, some of the answers found here may not
34   apply.  Updates for LUKS2 have been done and anything not applying to
35   LUKS2 should clearly say LUKS1.  However, this is a Frequently Asked
36   Questions, and questions for LUKS2 are limited at this time or at least
37   those that have reached me are.  In the following, "LUKS" refers to both
38   LUKS1 and LUKS2.
39  
40   The LUKS1 on-disk format specification is at  
41   https://www.kernel.org/pub/linux/utils/cryptsetup/LUKS_docs/on-disk-format.pdf  
42   The LUKS2 on-disk format specification is at  
43   https://gitlab.com/cryptsetup/LUKS2-docs
44
45   ATTENTION: If you are going to read just one thing, make it the section
46   on Backup and Data Recovery.  By far the most questions on the
47   cryptsetup mailing list are from people that managed to damage the start
48   of their LUKS partitions, i.e.  the LUKS header.  In most cases, there
49   is nothing that can be done to help these poor souls recover their data. 
50   Make sure you understand the problem and limitations imposed by the LUKS
51   security model BEFORE you face such a disaster!  In particular, make
52   sure you have a current header backup before doing any potentially
53   dangerous operations.  The LUKS2 header should be a bit more resilient
54   as critical data starts later and is stored twice, but you can decidely
55   still destroy it or a keyslot permanently by accident.
56
57   DEBUG COMMANDS: While the --debug and --debug-json options should not
58   leak secret data, "strace" and the like can leak your full passphrase. 
59   Do not post an strace output with the correct passphrase to a
60   mailing-list or online!  See Item 4.5 for more explanation.
61
62   SSDs/FLASH DRIVES: SSDs and Flash are different.  Currently it is
63   unclear how to get LUKS or plain dm-crypt to run on them with the full
64   set of security assurances intact.  This may or may not be a problem,
65   depending on the attacker model.  See Section 5.19.
66
67   BACKUP: Yes, encrypted disks die, just as normal ones do.  A full backup
68   is mandatory, see Section "6.  Backup and Data Recovery" on options for
69   doing encrypted backup.
70
71   CLONING/IMAGING: If you clone or image a LUKS container, you make a copy
72   of the LUKS header and the master key will stay the same!  That means
73   that if you distribute an image to several machines, the same master key
74   will be used on all of them, regardless of whether you change the
75   passphrases.  Do NOT do this!  If you do, a root-user on any of the
76   machines with a mapped (decrypted) container or a passphrase on that
77   machine can decrypt all other copies, breaking security.  See also Item
78   6.15.
79
80   DISTRIBUTION INSTALLERS: Some distribution installers offer to create
81   LUKS containers in a way that can be mistaken as activation of an
82   existing container.  Creating a new LUKS container on top of an existing
83   one leads to permanent, complete and irreversible data loss.  It is
84   strongly recommended to only use distribution installers after a
85   complete backup of all LUKS containers has been made.
86
87   UBUNTU INSTALLER: In particular the Ubuntu installer seems to be quite
88   willing to kill LUKS containers in several different ways.  Those
89   responsible at Ubuntu seem not to care very much (it is very easy to
90   recognize a LUKS container), so treat the process of installing Ubuntu
91   as a severe hazard to any LUKS container you may have.
92
93   NO WARNING ON NON-INTERACTIVE FORMAT: If you feed cryptsetup from STDIN
94   (e.g.  via GnuPG) on LUKS format, it does not give you the warning that
95   you are about to format (and e.g.  will lose any pre-existing LUKS
96   container on the target), as it assumes it is used from a script.  In
97   this scenario, the responsibility for warning the user and possibly
98   checking for an existing LUKS header is shifted to the script.  This is
99   a more general form of the previous item.
100
101   LUKS PASSPHRASE IS NOT THE MASTER KEY: The LUKS passphrase is not used
102   in deriving the master key.  It is used in decrypting a master key that
103   is randomly selected on header creation.  This means that if you create
104   a new LUKS header on top of an old one with exactly the same parameters
105   and exactly the same passphrase as the old one, it will still have a
106   different master key and your data will be permanently lost.
107
108   PASSPHRASE CHARACTER SET: Some people have had difficulties with this
109   when upgrading distributions.  It is highly advisable to only use the 95
110   printable characters from the first 128 characters of the ASCII table,
111   as they will always have the same binary representation.  Other
112   characters may have different encoding depending on system configuration
113   and your passphrase will not work with a different encoding.  A table of
114   the standardized first 128 ASCII characters can, e.g.  be found on
115   http://en.wikipedia.org/wiki/ASCII
116
117   KEYBOARD NUM-PAD: Apparently some pre-boot authentication environments
118   (these are done by the distro, not by cryptsetup, so complain there)
119   treat digits entered on the num-pad and ones entered regularly
120   different.  This may be because the BIOS USB keyboard driver is used and
121   that one may have bugs on some computers.  If you cannot open your
122   device in pre-boot, try entering the digits over the regular digit keys.
123
124
125   * 1.3 System specific warnings
126
127   - The Ubuntu Natty uinstaller has a "won't fix" defect that may destroy
128   LUKS containers.  This is quite old an not relevant for most people. 
129   Reference:
130   https://bugs.launchpad.net/ubuntu/+source/partman-crypto/+bug/420080
131
132
133   * 1.4 My LUKS-device is broken! Help!
134
135   First: Do not panic! In many cases the data is still recoverable.
136   Do not do anything hasty! Steps:
137
138   - Take some deep breaths. Maybe add some relaxing music.  This may
139   sound funny, but I am completely serious.  Often, critical damage is
140   done only after the initial problem.
141
142   - Do not reboot. The keys may still be in the kernel if the device is
143   mapped.
144
145   - Make sure others do not reboot the system.
146
147   - Do not write to your disk without a clear understanding why this will
148   not make matters worse.  Do a sector-level backup before any writes. 
149   Often you do not need to write at all to get enough access to make a
150   backup of the data.
151
152   - Relax some more.
153
154   - Read section 6 of this FAQ.
155
156   - Ask on the mailing-list if you need more help.
157
158
159   * 1.5 Who wrote this?
160
161   Current FAQ maintainer is Arno Wagner <arno@wagner.name>.  If you want
162   to send me encrypted email, my current PGP key is DSA key CB5D9718,
163   fingerprint 12D6 C03B 1B30 33BB 13CF B774 E35C 5FA1 CB5D 9718.
164
165   Other contributors are listed at the end.  If you want to contribute,
166   send your article, including a descriptive headline, to the maintainer,
167   or the dm-crypt mailing list with something like "FAQ ..." 
168   in the subject.  You can also send more raw information and have
169   me write the section.  Please note that by contributing to this FAQ,
170   you accept the license described below.
171
172   This work is under the "Attribution-Share Alike 3.0 Unported" license,
173   which means distribution is unlimited, you may create derived works, but
174   attributions to original authors and this license statement must be
175   retained and the derived work must be under the same license.  See
176   http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ for more details of the
177   license.
178
179   Side note: I did text license research some time ago and I think this
180   license is best suited for the purpose at hand and creates the least
181   problems.
182
183
184   * 1.6 Where is the project website?
185
186   There is the project website at
187   https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/ Please do not post
188   questions there, nobody will read them.  Use the mailing-list
189   instead.
190
191
192   * 1.7 Is there a mailing-list?
193
194   Instructions on how to subscribe to the mailing-list are at on the
195   project website.  People are generally helpful and friendly on the
196   list.
197
198   The question of how to unsubscribe from the list does crop up sometimes. 
199   For this you need your list management URL, which is sent to you
200   initially and once at the start of each month.  Go to the URL mentioned
201   in the email and select "unsubscribe".  This page also allows you to
202   request a password reminder.
203
204   Alternatively, you can send an Email to dm-crypt-request@saout.de with
205   just the word "help" in the subject or message body.  Make sure to send
206   it from your list address.
207
208   The mailing list archive is here:
209   https://marc.info/?l=dm-crypt
210
211
212   * 1.8 Unsubscribe from the mailing-list
213
214   Send mail to dm-crypt-unsubscribe@saout.de from the subscribed account. 
215   You will get an email with instructions.
216
217   Basically, you just have to respond to it unmodified to get
218   unsubscribed.  The listserver admin functions are not very fast.  It can
219   take 15 minutes or longer for a reply to arrive (I suspect greylisting
220   is in use), so be patient.
221
222   Also note that nobody on the list can unsubscribe you, sending demands
223   to be unsubscribed to the list just annoys people that are entirely
224   blameless for you being subscribed.
225
226   If you are subscribed, a subscription confirmation email was sent to
227   your email account and it had to be answered before the subscription
228   went active.  The confirmation emails from the listserver have subjects
229   like these (with other numbers):
230
231     Subject: confirm 9964cf10.....
232
233   and are sent from dm-crypt-request@saout.de.  You should check whether
234   you have anything like it in your sent email folder.  If you find
235   nothing and are sure you did not confirm, then you should look into a
236   possible compromise of your email account.
237
238
239 2. Setup
240
241   * 2.1 LUKS Container Setup mini-HOWTO
242
243   This item tries to give you a very brief list of all the steps you
244   should go though when creating a new LUKS encrypted container, i.e. 
245   encrypted disk, partition or loop-file.
246
247   01) All data will be lost, if there is data on the target, make a
248   backup.
249
250   02) Make very sure you use the right target disk, partition or
251   loop-file.
252
253   03) If the target was in use previously, it is a good idea to wipe it
254   before creating the LUKS container in order to remove any trace of old
255   file systems and data.  For example, some users have managed to run
256   e2fsck on a partition containing a LUKS container, possibly because of
257   residual ext2 superblocks from an earlier use.  This can do arbitrary
258   damage up to complete and permanent loss of all data in the LUKS
259   container.
260
261   To just quickly wipe file systems (old data may remain), use
262
263     wipefs -a <target device>
264
265   To wipe file system and data, use something like
266
267     cat /dev/zero > <target device>
268
269   This can take a while.  To get a progress indicator, you can use the
270   tool dd_rescue (->google) instead or use my stream meter "wcs" (source
271   here: http://www.tansi.org/tools/index.html) in the following fashion:
272
273     cat /dev/zero | wcs > <target device>
274
275   Plain "dd" also gives you the progress on a SIGUSR1, see its man-page.
276
277   Be very sure you have the right target, all data will be lost!
278
279   Note that automatic wiping is on the TODO list for cryptsetup, so at
280   some time in the future this will become unnecessary.
281
282   Alternatively, plain dm-crypt can be used for a very fast wipe with
283   crypto-grade randomness, see Item 2.19
284
285   04) Create the LUKS container.  
286
287   LUKS1:
288
289     cryptsetup luksFormat --type luks1 <target device>
290
291   LUKS2:
292
293     cryptsetup luksFormat --type luks2 <target device>
294
295
296   Just follow the on-screen instructions.
297
298   Note: Passprase iteration count is based on time and hence security
299   level depends on CPU power of the system the LUKS container is created
300   on.  For example on a Raspberry Pi and LUKS1, I found some time ago that
301   the iteration count is 15 times lower than for a regular PC (well, for
302   my old one).  Depending on security requirements, this may need
303   adjustment.  For LUKS1, you can just look at the iteration count on
304   different systems and select one you like.  You can also change the
305   benchmark time with the -i parameter to create a header for a slower
306   system.
307
308   For LUKS2, the parameters are more complex.  ARGON2 has iteration,
309   parallelism and memory parameter.  cryptsetup actually may adjust the
310   memory parameter for time scaling.  Hence to use -i is the easiest way
311   to get slower or faster opening (default: 2000 = 2sec).  Just make sure
312   to not drop this too low or you may get a memory parameter that is to
313   small to be secure.  The luksDump command lists the memory parameter of
314   a created LUKS2 keyslot in kB.  That parameter should probably be not
315   much lower than 100000, i.e.  100MB, but don't take my word for it.
316
317   05) Map the container. Here it will be mapped to /dev/mapper/c1:
318
319     cryptsetup luksOpen <target device> c1
320
321   06) (Optionally) wipe the container (make sure you have the right
322       target!): 
323
324     cat /dev/zero > /dev/mapper/c1
325
326   This will take a while.  Note that this creates a small information
327   leak, as an attacker can determine whether a 512 byte block is zero if
328   the attacker has access to the encrypted container multiple times. 
329   Typically a competent attacker that has access multiple times can
330   install a passphrase sniffer anyways, so this leakage is not very
331   significant.  For getting a progress indicator, see step 03.
332
333   07) Create a file system in the mapped container, for example an
334   ext3 file system (any other file system is possible):
335
336     mke2fs -j /dev/mapper/c1
337
338   08) Mount your encrypted file system, here on /mnt:
339
340     mount /dev/mapper/c1 /mnt
341
342   09) Make a LUKS header backup and plan for a container backup.
343       See Section 6 for details.
344
345   Done.  You can now use the encrypted file system to store data.  Be sure
346   to read though the rest of the FAQ, these are just the very basics.  In
347   particular, there are a number of mistakes that are easy to make, but
348   will compromise your security.
349
350
351   * 2.2 LUKS on partitions or raw disks? What about RAID?
352
353   Also see Item 2.8.  
354   This is a complicated question, and made more so by the availability of
355   RAID and LVM.  I will try to give some scenarios and discuss advantages
356   and disadvantages.  Note that I say LUKS for simplicity, but you can do
357   all the things described with plain dm-crypt as well.  Also note that
358   your specific scenario may be so special that most or even all things I
359   say below do not apply.
360
361   Be aware that if you add LVM into the mix, things can get very
362   complicated.  Same with RAID but less so.  In particular, data recovery
363   can get exceedingly difficult.  Only add LVM if you have a really good
364   reason and always remember KISS is what separates an engineer from an
365   amateur.  Of course, if you really need the added complexity, KISS is
366   satisfied.  But be very sure as there is a price to pay for it.  In
367   engineering, complexity is always the enemy and needs to be fought
368   without mercy when encountered.
369
370   Also consider using RAID instead of LVM, as at least with the old
371   superblock format 0.90, the RAID superblock is in the place (end of
372   disk) where the risk of it damaging the LUKS header is smallest and you
373   can have your array assembled by the RAID controller (i.e.  the kernel),
374   as it should be.  Use partition type 0xfd for that.  I recommend staying
375   away from superblock formats 1.0, 1.1 and 1.2 unless you really need
376   them.
377
378   Scenarios:
379
380   (1) Encrypted partition: Just make a partition to your liking, and put
381   LUKS on top of it and a filesystem into the LUKS container.  This gives
382   you isolation of differently-tasked data areas, just as ordinary
383   partitioning does.  You can have confidential data, non-confidential
384   data, data for some specific applications, user-homes, root, etc. 
385   Advantages are simplicity as there is a 1:1 mapping between partitions
386   and filesystems, clear security functionality and the ability to
387   separate data into different, independent (!) containers.
388
389   Note that you cannot do this for encrypted root, that requires an
390   initrd.  On the other hand, an initrd is about as vulnerable to a
391   competent attacker as a non-encrypted root, so there really is no
392   security advantage to doing it that way.  An attacker that wants to
393   compromise your system will just compromise the initrd or the kernel
394   itself.  The better way to deal with this is to make sure the root
395   partition does not store any critical data and to move that to
396   additional encrypted partitions.  If you really are concerned your root
397   partition may be sabotaged by somebody with physical access (who would
398   however strangely not, say, sabotage your BIOS, keyboard, etc.), protect
399   it in some other way.  The PC is just not set-up for a really secure
400   boot-chain (whatever some people may claim).
401
402   (2) Fully encrypted raw block device: For this, put LUKS on the raw
403   device (e.g.  /dev/sdb) and put a filesystem into the LUKS container, no
404   partitioning whatsoever involved.  This is very suitable for things like
405   external USB disks used for backups or offline data-storage.
406
407   (3) Encrypted RAID: Create your RAID from partitions and/or full
408   devices.  Put LUKS on top of the RAID device, just if it were an
409   ordinary block device.  Applications are just the same as above, but you
410   get redundancy.  (Side note as many people seem to be unaware of it: You
411   can do RAID1 with an arbitrary number of components in Linux.) See also
412   Item 2.8.
413
414   (4) Now, some people advocate doing the encryption below the RAID layer. 
415   That has several serious problems.  One is that suddenly debugging RAID
416   issues becomes much harder.  You cannot do automatic RAID assembly
417   anymore.  You need to keep the encryption keys for the different RAID
418   components in sync or manage them somehow.  The only possible advantage
419   is that things may run a little faster as more CPUs do the encryption,
420   but if speed is a priority over security and simplicity, you are doing
421   this wrong anyways.  A good way to mitigate a speed issue is to get a
422   CPU that does hardware AES as most do today.
423
424
425   * 2.3 How do I set up encrypted swap?
426
427   As things that are confidential can end up in swap (keys, passphrases,
428   etc.  are usually protected against being swapped to disk, but other
429   things may not be), it may be advisable to do something about the issue. 
430   One option is to run without swap, which generally works well in a
431   desktop-context.  It may cause problems in a server-setting or under
432   special circumstances.  The solution to that is to encrypt swap with a
433   random key at boot-time.
434
435   NOTE: This is for Debian, and should work for Debian-derived
436   distributions.  For others you may have to write your own startup script
437   or use other mechanisms.
438
439   01) Add the swap partition to /etc/crypttab. A line like the
440   following should do it:
441
442     swap  /dev/<partition>  /dev/urandom   swap,noearly
443
444   Warning: While Debian refuses to overwrite partitions with a filesystem
445   or RAID signature on it, as your disk IDs may change (adding or removing
446   disks, failure of disk during boot, etc.), you may want to take
447   additional precautions.  Yes, this means that your kernel device names
448   like sda, sdb, ...  can change between reboots!  This is not a concern
449   if you have only one disk.  One possibility is to make sure the
450   partition number is not present on additional disks or also swap there. 
451   Another is to encapsulate the swap partition (by making it a 1-partition
452   RAID1 or by using LVM), as that gets a persistent identifier. 
453   Specifying it directly by UUID does not work, unfortunately, as the UUID
454   is part of the swap signature and that is not visible from the outside
455   due to the encryption and in addition changes on each reboot with this
456   setup.
457
458   Note: Use /dev/random if you are paranoid or in a potential low-entropy
459   situation (embedded system, etc.).  This may cause the operation to take
460   a long time during boot however.  If you are in a "no entropy"
461   situation, you cannot encrypt swap securely.  In this situation you
462   should find some entropy, also because nothing else using crypto will be
463   secure, like ssh, ssl or GnuPG.
464
465   Note: The "noearly" option makes sure things like LVM, RAID, etc.  are
466   running.  As swap is non-critical for boot, it is fine to start it late.
467
468   02) Add the swap partition to /etc/fstab. A line like the following
469   should do it:
470
471     /dev/mapper/swap none swap sw 0 0
472
473   That is it. Reboot or start it manually to activate encrypted swap. 
474   Manual start would look like this:
475
476     /etc/init.d/crypdisks start
477     swapon /dev/mapper/swap
478
479
480   * 2.4 What is the difference between "plain" and LUKS format?
481
482   First, unless you happen to understand the cryptographic background
483   well, you should use LUKS.  It does protect the user from a lot of
484   common mistakes.  Plain dm-crypt is for experts.
485
486   Plain format is just that: It has no metadata on disk, reads all
487   parameters from the commandline (or the defaults), derives a master-key
488   from the passphrase and then uses that to de-/encrypt the sectors of the
489   device, with a direct 1:1 mapping between encrypted and decrypted
490   sectors.
491
492   Primary advantage is high resilience to damage, as one damaged encrypted
493   sector results in exactly one damaged decrypted sector.  Also, it is not
494   readily apparent that there even is encrypted data on the device, as an
495   overwrite with crypto-grade randomness (e.g.  from
496   /dev/urandom) looks exactly the same on disk.
497
498   Side-note: That has limited value against the authorities.  In civilized
499   countries, they cannot force you to give up a crypto-key anyways.  In
500   quite a few countries around the world, they can force you to give up
501   the keys (using imprisonment or worse to pressure you, sometimes without
502   due process), and in the worst case, they only need a nebulous
503   "suspicion" about the presence of encrypted data.  Sometimes this
504   applies to everybody, sometimes only when you are suspected of having
505   "illicit data" (definition subject to change) and sometimes specifically
506   when crossing a border.  Note that this is going on in countries like
507   the US and the UK to different degrees and sometimes with courts
508   restricting what the authorities can actually demand.
509
510   My advice is to either be ready to give up the keys or to not have
511   encrypted data when traveling to those countries, especially when
512   crossing the borders.  The latter also means not having any high-entropy
513   (random) data areas on your disk, unless you can explain them and
514   demonstrate that explanation.  Hence doing a zero-wipe of all free
515   space, including unused space, may be a good idea.
516
517   Disadvantages are that you do not have all the nice features that the
518   LUKS metadata offers, like multiple passphrases that can be changed, the
519   cipher being stored in the metadata, anti-forensic properties like
520   key-slot diffusion and salts, etc..
521
522   LUKS format uses a metadata header and 8 key-slot areas that are being
523   placed at the beginning of the disk, see below under "What does the LUKS
524   on-disk format looks like?".  The passphrases are used to decrypt a
525   single master key that is stored in the anti-forensic stripes.  LUKS2
526   adds some more flexibility.
527
528   Advantages are a higher usability, automatic configuration of
529   non-default crypto parameters, defenses against low-entropy passphrases
530   like salting and iterated PBKDF2 or ARGON 2 passphrase hashing, the
531   ability to change passphrases, and others.
532
533   Disadvantages are that it is readily obvious there is encrypted data on
534   disk (but see side note above) and that damage to the header or
535   key-slots usually results in permanent data-loss.  See below under "6. 
536   Backup and Data Recovery" on how to reduce that risk.  Also the sector
537   numbers get shifted by the length of the header and key-slots and there
538   is a loss of that size in capacity.  Unless you have a specific need,
539   use LUKS2.
540
541
542   * 2.5 Can I encrypt an existing, non-empty partition to use LUKS?
543
544   There is no converter, and it is not really needed.  The way to do this
545   is to make a backup of the device in question, securely wipe the device
546   (as LUKS device initialization does not clear away old data), do a
547   luksFormat, optionally overwrite the encrypted device, create a new
548   filesystem and restore your backup on the now encrypted device.  Also
549   refer to sections "Security Aspects" and "Backup and Data Recovery".
550
551   For backup, plain GNU tar works well and backs up anything likely to be
552   in a filesystem.
553
554
555   * 2.6 How do I use LUKS with a loop-device?
556
557   This can be very handy for experiments.  Setup is just the same as with
558   any block device.  If you want, for example, to use a 100MiB file as
559   LUKS container, do something like this:
560
561     head -c 100M /dev/zero > luksfile               # create empty file
562     losetup /dev/loop0 luksfile                     # map file to /dev/loop0
563     cryptsetup luksFormat --type luks2 /dev/loop0   # create LUKS2 container
564
565   Afterwards just use /dev/loop0 as a you would use a LUKS partition.
566   To unmap the file when done, use "losetup -d /dev/loop0".
567
568
569   * 2.7 When I add a new key-slot to LUKS, it asks for a passphrase
570     but then complains about there not being a key-slot with that
571     passphrase?
572
573   That is as intended.  You are asked a passphrase of an existing key-slot
574   first, before you can enter the passphrase for the new key-slot. 
575   Otherwise you could break the encryption by just adding a new key-slot. 
576   This way, you have to know the passphrase of one of the already
577   configured key-slots in order to be able to configure a new key-slot.
578
579
580   * 2.8 Encryption on top of RAID or the other way round?
581
582   Also see Item 2.2.  
583   Unless you have special needs, place encryption between RAID and
584   filesystem, i.e.  encryption on top of RAID.  You can do it the other
585   way round, but you have to be aware that you then need to give the
586   passphrase for each individual disk and RAID auto-detection will not
587   work anymore.  Therefore it is better to encrypt the RAID device, e.g. 
588   /dev/dm0 .
589
590   This means that the typical layering looks like this:
591
592   Filesystem     <- top
593   |
594   Encryption (LUKS)
595   |
596   RAID
597   |
598   Raw partitions (optional)
599   |
600   Raw disks      <- bottom
601
602   The big advantage of this is that you can manage the RAID container just
603   like any other regular RAID container, it does not care that its content
604   is encrypted.  This strongly cuts down on complexity, something very
605   valuable with storage encryption.
606
607
608   * 2.9 How do I read a dm-crypt key from file?
609
610   Use the --key-file option, like this:
611
612     cryptsetup create --key-file keyfile e1 /dev/loop0
613
614   This will read the binary key from file, i.e.  no hashing or
615   transformation will be applied to the keyfile before its bits are used
616   as key.  Extra bits (beyond the length of the key) at the end are
617   ignored.  Note that if you read from STDIN, the data will be hashed,
618   just as a key read interactively from the terminal.  See the man-page
619   sections "NOTES ON PASSPHRASE PROCESSING..." for more detail.
620
621
622   * 2.10 How do I read a LUKS slot key from file?
623
624   What you really do here is to read a passphrase from file, just as you
625   would with manual entry of a passphrase for a key-slot.  You can add a
626   new passphrase to a free key-slot, set the passphrase of an specific
627   key-slot or put an already configured passphrase into a file.  Make sure
628   no trailing newline (0x0a) is contained in the input key file, or the
629   passphrase will not work because the whole file is used as input.
630
631   To add a new passphrase to a free key slot from file, use something
632   like this:
633
634     cryptsetup luksAddKey /dev/loop0 keyfile
635
636   To add a new passphrase to a specific key-slot, use something
637   like this:
638
639     cryptsetup luksAddKey --key-slot 7 /dev/loop0 keyfile
640
641   To supply a key from file to any LUKS command, use the --key-file
642   option, e.g. like this:
643
644     cryptsetup luksOpen --key-file keyfile /dev/loop0 e1
645
646
647
648   * 2.11 How do I read the LUKS master key from file?
649
650   The question you should ask yourself first is why you would want to do
651   this.  The only legitimate reason I can think of is if you want to have
652   two LUKS devices with the same master key.  Even then, I think it would
653   be preferable to just use key-slots with the same passphrase, or to use
654   plain dm-crypt instead.  If you really have a good reason, please tell
655   me.  If I am convinced, I will add how to do this here.
656
657
658   * 2.12 What are the security requirements for a key read from file?
659
660   A file-stored key or passphrase has the same security requirements as
661   one entered interactively, however you can use random bytes and thereby
662   use bytes you cannot type on the keyboard.  You can use any file you
663   like as key file, for example a plain text file with a human readable
664   passphrase.  To generate a file with random bytes, use something like
665   this:
666
667     head -c 256 /dev/random > keyfile
668
669
670
671   * 2.13 If I map a journaled file system using dm-crypt/LUKS, does
672     it still provide its usual transactional guarantees?
673
674   Yes, it does, unless a very old kernel is used.  The required flags come
675   from the filesystem layer and are processed and passed onward by
676   dm-crypt (regardless of direct key management or LUKS key management). 
677   A bit more information on the process by which transactional guarantees
678   are implemented can be found here:
679
680   http://lwn.net/Articles/400541/
681
682   Please note that these "guarantees" are weaker than they appear to be. 
683   One problem is that quite a few disks lie to the OS about having flushed
684   their buffers.  This is likely still true with SSDs.  Some other things
685   can go wrong as well.  The filesystem developers are aware of these
686   problems and typically can make it work anyways.  That said,
687   dm-crypt/LUKS will not make things worse.
688
689   One specific problem you can run into is that you can get short freezes
690   and other slowdowns due to the encryption layer.  Encryption takes time
691   and forced flushes will block for that time.  For example, I did run
692   into frequent small freezes (1-2 sec) when putting a vmware image on
693   ext3 over dm-crypt.  When I went back to ext2, the problem went away. 
694   This seems to have gotten better with kernel 2.6.36 and the reworking of
695   filesystem flush locking mechanism (less blocking of CPU activity during
696   flushes).  This should improve further and eventually the problem should
697   go away.
698
699
700   * 2.14 Can I use LUKS or cryptsetup with a more secure (external)
701     medium for key storage, e.g. TPM or a smartcard?
702
703   Yes, see the answers on using a file-supplied key.  You do have to write
704   the glue-logic yourself though.  Basically you can have cryptsetup read
705   the key from STDIN and write it there with your own tool that in turn
706   gets the key from the more secure key storage.
707
708   For TPM support, you may want to have a look at tpm-luks at
709   https://github.com/shpedoikal/tpm-luks.  Note that tpm-luks is not
710   related to the cryptsetup project.
711
712
713   * 2.15 Can I resize a dm-crypt or LUKS container?
714
715   Yes, you can, as neither dm-crypt nor LUKS1 stores partition size and
716   LUKS2 uses a generic "whole device" size as default.  Note that LUKS2
717   can use specified data-area sizes as a non-standard case and that these
718   may cause issues when resizing a LUKS2 container if set to a specific
719   value.
720
721   Whether you should do this is a different question.  Personally I
722   recommend backup, recreation of the dm-crypt or LUKS container with new
723   size, recreation of the filesystem and restore.  This gets around the
724   tricky business of resizing the filesystem.  Resizing a dm-crypt or LUKS
725   container does not resize the filesystem in it.  A backup is really
726   non-optional here, as a lot can go wrong, resulting in partial or
727   complete data loss.  But if you have that backup, you can also just
728   recreate everything.
729
730   You also need to be aware of size-based limitations.  The one currently
731   relevant is that aes-xts-plain should not be used for encrypted
732   container sizes larger than 2TiB.  Use aes-xts-plain64 for that.
733
734
735   * 2.16 How do I Benchmark the Ciphers, Hashes and Modes?
736
737   Since version 1.60 cryptsetup supports the "benchmark" command. 
738   Simply run as root:
739
740     cryptsetup benchmark
741
742   You can get more than the default benchmarks, see the man-page for the
743   relevant parameters.  Note that XTS mode takes two keys, hence the
744   listed key sizes are double that for other modes and half of it is the
745   cipher key, the other half is the XTS key.
746
747
748   * 2.17 How do I Verify I have an Authentic cryptsetup Source Package?
749
750   Current maintainer is Milan Broz and he signs the release packages with
751   his PGP key.  The key he currently uses is the "RSA key ID D93E98FC",
752   fingerprint 2A29 1824 3FDE 4664 8D06 86F9 D9B0 577B D93E 98FC.  While I
753   have every confidence this really is his key and that he is who he
754   claims to be, don't depend on it if your life is at stake.  For that
755   matter, if your life is at stake, don't depend on me being who I claim
756   to be either.
757
758   That said, as cryptsetup is under good version control and a malicious
759   change should be noticed sooner or later, but it may take a while. 
760   Also, the attacker model makes compromising the sources in a non-obvious
761   way pretty hard.  Sure, you could put the master-key somewhere on disk,
762   but that is rather obvious as soon as somebody looks as there would be
763   data in an empty LUKS container in a place it should not be.  Doing this
764   in a more nefarious way, for example hiding the master-key in the salts,
765   would need a look at the sources to be discovered, but I think that
766   somebody would find that sooner or later as well.
767
768   That said, this discussion is really a lot more complicated and longer
769   as an FAQ can sustain.  If in doubt, ask on the mailing list.
770
771
772   * 2.18 Is there a concern with 4k Sectors?
773
774   Not from dm-crypt itself.  Encryption will be done in 512B blocks, but
775   if the partition and filesystem are aligned correctly and the filesystem
776   uses multiples of 4kiB as block size, the dm-crypt layer will just
777   process 8 x 512B = 4096B at a time with negligible overhead.  LUKS does
778   place data at an offset, which is 2MiB per default and will not break
779   alignment.  See also Item 6.12 of this FAQ for more details.  Note that
780   if your partition or filesystem is misaligned, dm-crypt can make the
781   effect worse though.  Also note that SSDs typically have much larger
782   blocks internally (e.g.  128kB or even larger).
783
784
785   * 2.19 How can I wipe a device with crypto-grade randomness?
786
787   The conventional recommendation if you want to do more than just a
788   zero-wipe is to use something like
789
790     cat /dev/urandom >  <taget-device>
791
792   That used to very slow and painful at 10-20MB/s on a fast computer, but
793   newer kernels can give you > 200MB/s (depending on hardware).  An
794   alternative is using cryptsetup and a plain dm-crypt device with a
795   random key, which is fast and on the same level of security.  The
796   defaults are quite enough.
797
798   For device set-up, do the following:
799
800     cryptsetup open --type plain -d /dev/urandom /dev/<device> target
801
802   This maps the container as plain under /dev/mapper/target with a random
803   password.  For the actual wipe you have several options.  Basically, you
804   pipe zeroes into the opened container that then get encrypted.  Simple
805   wipe without progress-indicator:
806
807     cat /dev/zero > /dev/mapper/to_be_wiped
808
809   Progress-indicator by dd_rescue:
810
811     dd_rescue -w /dev/zero /dev/mapper/to_be_wiped
812
813   Progress-indicator by my "wcs" stream meter (available from
814   http://www.tansi.org/tools/index.html ):
815
816     cat /dev/zero | wcs > /dev/mapper/to_be_wiped
817
818   Or use plain "dd", which gives you the progress when sent a SIGUSR1, see
819   the dd man page.
820
821   Remove the mapping at the end and you are done.
822
823
824   * 2.20 How to I wipe only the LUKS header?
825
826   This does _not_ describe an emergency wipe procedure, see Item 5.4 for
827   that.  This procedure here is intended to be used when the data should
828   stay intact, e.g.  when you change your LUKS container to use a detached
829   header and want to remove the old one.  Please only do this if you have
830   a current backup.
831
832   LUKS1:  
833   01) Determine header size in 512 Byte sectors with luksDump:
834
835      cryptsetup luksDump <device with LUKS container>
836
837 ->   ...
838      Payload offset: <number>
839      ...
840
841   02) Take the result number, multiply by 512 zeros and write to 
842       the start of the device, e.g. like this:
843
844      dd bs=512 count=<number> if=/dev/zero of=<device>
845
846
847   LUKS2:  (warning, untested!  Remember that backup?) This assumes the
848   LUKS2 container uses the defaults, in particular there is only one data
849   segment.  01) Determine the data-segment offset using luksDump, same
850       as above for LUKS1:
851
852 ->   ...  
853      Data segments:
854         0: crypt
855            offset: <number> [bytes]
856      ...
857
858   02) Overwrite the stated number of bytes from the start of the device.
859       Just to give yet another way to get a defined number of zeros:
860
861     head -c /dev/zero > /dev/<device>
862
863
864 3. Common Problems
865
866
867   * 3.1 My dm-crypt/LUKS mapping does not work! What general steps
868     are there to investigate the problem?
869
870   If you get a specific error message, investigate what it claims first. 
871   If not, you may want to check the following things.
872
873   - Check that "/dev", including "/dev/mapper/control" is there.  If it is
874   missing, you may have a problem with the "/dev" tree itself or you may
875   have broken udev rules.
876
877   - Check that you have the device mapper and the crypt target in your
878   kernel.  The output of "dmsetup targets" should list a "crypt" target. 
879   If it is not there or the command fails, add device mapper and
880   crypt-target to the kernel.
881
882   - Check that the hash-functions and ciphers you want to use are in the
883   kernel.  The output of "cat /proc/crypto" needs to list them.
884
885
886   * 3.2 My dm-crypt mapping suddenly stopped when upgrading cryptsetup.
887
888   The default cipher, hash or mode may have changed (the mode changed from
889   1.0.x to 1.1.x).  See under "Issues With Specific Versions of
890   cryptsetup".
891
892
893   * 3.3 When I call cryptsetup from cron/CGI, I get errors about
894     unknown features?
895
896   If you get errors about unknown parameters or the like that are not
897   present when cryptsetup is called from the shell, make sure you have no
898   older version of cryptsetup on your system that then gets called by
899   cron/CGI.  For example some distributions install cryptsetup into
900   /usr/sbin, while a manual install could go to /usr/local/sbin.  As a
901   debugging aid, call "cryptsetup --version" from cron/CGI or the
902   non-shell mechanism to be sure the right version gets called.
903
904
905   * 3.4 Unlocking a LUKS device takes very long. Why?
906
907   The unlock time for a key-slot (see Section 5 for an explanation what
908   iteration does) is calculated when setting a passphrase.  By default it
909   is 1 second (2 seconds for LUKS2).  If you set a passphrase on a fast
910   machine and then unlock it on a slow machine, the unlocking time can be
911   much longer.  Also take into account that up to 8 key-slots (LUKS2: up
912   to 32 key-slots) have to be tried in order to find the right one.
913
914   If this is problem, you can add another key-slot using the slow machine
915   with the same passphrase and then remove the old key-slot.  The new
916   key-slot will have the unlock time adjusted to the slow machine.  Use
917   luksKeyAdd and then luksKillSlot or luksRemoveKey.  You can also use 
918   the -i option to reduce iteration time (and security level) when setting 
919   a passphrase.  Default is 1000 (1 sec) for LUKS1 and 2000 (2sec) for
920   LUKS2.
921
922   However, this operation will not change volume key iteration count ("MK
923   iterations" for LUKS1, "Iterations" under "Digests" for LUKS2).  In
924   order to change that, you will have to backup the data in the LUKS
925   container (i.e.  your encrypted data), luksFormat on the slow machine
926   and restore the data.  Note that MK iterations are not very security
927   relevant.
928
929
930   * 3.5 "blkid" sees a LUKS UUID and an ext2/swap UUID on the same
931     device. What is wrong?
932
933   Some old versions of cryptsetup have a bug where the header does not get
934   completely wiped during LUKS format and an older ext2/swap signature
935   remains on the device.  This confuses blkid.
936
937   Fix: Wipe the unused header areas by doing a backup and restore of
938   the header with cryptsetup 1.1.x or later:
939
940     cryptsetup luksHeaderBackup --header-backup-file <file> <device>
941     cryptsetup luksHeaderRestore --header-backup-file <file> <device>
942
943
944
945 4. Troubleshooting
946
947
948   * 4.1 I get the error "LUKS keyslot x is invalid." What does that mean?
949
950   For LUKS1, this means that the given keyslot has an offset that points
951   outside the valid keyslot area.  Typically, the reason is a corrupted
952   LUKS1 header because something was written to the start of the device
953   the LUKS1 container is on.  For LUKS2, I do not know when this error can
954   happen, but I expect it will be something similar.  Refer to Section
955   "Backup and Data Recovery" and ask on the mailing list if you have
956   trouble diagnosing and (if still possible) repairing this.
957
958
959   * 4.2 I cannot unlock my LUKS container! What could be the problem?
960
961   First, make sure you have a correct passphrase.  Then make sure you have
962   the correct key-map and correct keyboard.  And then make sure you have
963   the correct character set and encoding, see also "PASSPHRASE CHARACTER
964   SET" under Section 1.2.
965
966   If you are sure you are entering the passphrase right, there is the
967   possibility that the respective key-slot has been damaged.  There is no
968   way to recover a damaged key-slot, except from a header backup (see
969   Section 6).  For security reasons, there is also no checksum in the
970   key-slots that could tell you whether a key-slot has been damaged.  The
971   only checksum present allows recognition of a correct passphrase, but
972   that only works with that correct passphrase and a respective key-slot
973   that is intact.
974
975   In order to find out whether a key-slot is damaged one has to look for
976   "non-random looking" data in it.  There is a tool that automatizes this
977   for LUKS1 in the cryptsetup distribution from version 1.6.0 onwards.  It
978   is located in misc/keyslot_checker/.  Instructions how to use and how to
979   interpret results are in the README file.  Note that this tool requires
980   a libcryptsetup from cryptsetup 1.6.0 or later (which means
981   libcryptsetup.so.4.5.0 or later).  If the tool complains about missing
982   functions in libcryptsetup, you likely have an earlier version from your
983   distribution still installed.  You can either point the symbolic link(s)
984   from libcryptsetup.so.4 to the new version manually, or you can
985   uninstall the distribution version of cryptsetup and re-install that
986   from cryptsetup >= 1.6.0 again to fix this.
987
988
989   * 4.3 Can a bad RAM module cause problems?
990
991   LUKS and dm-crypt can give the RAM quite a workout, especially when
992   combined with software RAID.  In particular the combination RAID5 +
993   LUKS1 + XFS seems to uncover RAM problems that do not cause obvious
994   problems otherwise.  Symptoms vary, but often the problem manifest
995   itself when copying large amounts of data, typically several times
996   larger than your main memory.
997
998   Note: One thing you should always do on large data copying or movements
999   is to run a verify, for example with the "-d" option of "tar" or by
1000   doing a set of MD5 checksums on the source or target with
1001
1002     find . -type f -exec md5sum \{\} \; > checksum-file
1003
1004   and then a "md5sum -c checksum-file" on the other side.  If you get
1005   mismatches here, RAM is the primary suspect.  A lesser suspect is an
1006   overclocked CPU.  I have found countless hardware problems in verify
1007   runs after copying data or making backups.  Bit errors are much more
1008   common than most people think.
1009
1010   Some RAM issues are even worse and corrupt structures in one of the
1011   layers.  This typically results in lockups, CPU state dumps in the
1012   system logs, kernel panic or other things.  It is quite possible to have
1013   a problem with an encrypted device, but not with an otherwise the same
1014   unencrypted device.  The reason for that is that encryption has an error
1015   amplification property: If you flip one bit in an encrypted data block,
1016   the decrypted version has half of its bits flipped.  This is actually an
1017   important security property for modern ciphers.  With the usual modes in
1018   cryptsetup (CBC, ESSIV, XTS), you can get a completely changed 512 byte
1019   block for a bit error.  A corrupt block causes a lot more havoc than the
1020   occasionally flipped single bit and can result in various obscure
1021   errors.
1022
1023   Note that a verify run on copying between encrypted or unencrypted
1024   devices will reliably detect corruption, even when the copying itself
1025   did not report any problems.  If you find defect RAM, assume all backups
1026   and copied data to be suspect, unless you did a verify.
1027
1028
1029   * 4.4 How do I test RAM?
1030
1031   First you should know that overclocking often makes memory problems
1032   worse.  So if you overclock (which I strongly recommend against in a
1033   system holding data that has any worth), run the tests with the
1034   overclocking active.
1035
1036   There are two good options.  One is Memtest86+ and the other is
1037   "memtester" by Charles Cazabon.  Memtest86+ requires a reboot and then
1038   takes over the machine, while memtester runs from a root-shell.  Both
1039   use different testing methods and I have found problems fast with either
1040   one that the other needed long to find.  I recommend running the
1041   following procedure until the first error is found:
1042
1043   - Run Memtest86+ for one cycle
1044
1045   - Run memtester for one cycle (shut down as many other applications
1046     as possible and use the largest memory area you can get)
1047
1048   - Run Memtest86+ for 24h or more
1049
1050   - Run memtester for 24h or more
1051
1052   If all that does not produce error messages, your RAM may be sound,
1053   but I have had one weak bit in the past that Memtest86+ needed around 
1054   60 hours to find.  If you can reproduce the original problem reliably, 
1055   a good additional test may be to remove half of the RAM (if you have 
1056   more than one module) and try whether the problem is still there and if
1057   so, try with the other half.  If you just have one module, get a
1058   different one and try with that.  If you do overclocking, reduce the
1059   settings to the most conservative ones available and try with that.
1060
1061
1062   * 4.5 Is there a risk using debugging tools like strace?
1063
1064   There most definitely is. A dump from strace and friends can contain
1065   all data entered, including the full passphrase.  Example with strace
1066   and passphrase "test":
1067
1068     > strace cryptsetup luksOpen /dev/sda10 c1
1069     ...
1070     read(6, "test\n", 512)                  = 5
1071     ...
1072
1073   Depending on different factors and the tool used, the passphrase may
1074   also be encoded and not plainly visible.  Hence it is never a good idea
1075   to give such a trace from a live container to anybody.  Recreate the
1076   problem with a test container or set a temporary passphrase like "test"
1077   and use that for the trace generation.  Item 2.6 explains how to create
1078   a loop-file backed LUKS container that may come in handy for this
1079   purpose.
1080
1081   See also Item 6.10 for another set of data you should not give to
1082   others.
1083
1084
1085 5. Security Aspects
1086
1087
1088   * 5.1 How long is a secure passphrase ?
1089
1090   This is just the short answer.  For more info and explanation of some of
1091   the terms used in this item, read the rest of Section 5.  The actual
1092   recommendation is at the end of this item.
1093
1094   First, passphrase length is not really the right measure, passphrase
1095   entropy is.  If your passphrase is 200 times the letter "a", it is long
1096   but has very low entropy and is pretty insecure.
1097
1098   For example, a random lowercase letter (a-z) gives you 4.7 bit of
1099   entropy, one element of a-z0-9 gives you 5.2 bits of entropy, an element
1100   of a-zA-Z0-9 gives you 5.9 bits and a-zA-Z0-9!@#$%\^&:-+ gives you 6.2
1101   bits.  On the other hand, a random English word only gives you 0.6...1.3
1102   bits of entropy per character.  Using sentences that make sense gives
1103   lower entropy, series of random words gives higher entropy.  Do not use
1104   sentences that can be tied to you or found on your computer.  This type
1105   of attack is done routinely today.
1106
1107   That said, it does not matter too much what scheme you use, but it does
1108   matter how much entropy your passphrase contains, because an attacker
1109   has to try on average
1110
1111     1/2 * 2^(bits of entropy in passphrase)
1112
1113   different passphrases to guess correctly.
1114
1115   Historically, estimations tended to use computing time estimates, but
1116   more modern approaches try to estimate cost of guessing a passphrase.
1117
1118   As an example, I will try to get an estimate from the numbers in
1119   https://gist.github.com/epixoip/a83d38f412b4737e99bbef804a270c40 This
1120   thing costs 23kUSD and does 68Ghashes/sec for SHA1.  This is in 2017.
1121  
1122   Incidentally, my older calculation for a machine around 1000 times
1123   slower was off by a factor of about 1000, but in the right direction,
1124   i.e.  I estimated the attack to be too easy.  Nobody noticed ;-) On the
1125   plus side, the tables are now (2017) pretty much accurate.
1126
1127   More references can be found a the end of this document.  Note that
1128   these are estimates from the defender side, so assuming something is
1129   easier than it actually is is fine.  An attacker may still have
1130   significantly higher cost than estimated here.
1131
1132   LUKS1 used SHA1 (since version 1.7.0 it uses SHA256) for hashing per
1133   default.  We will leave aside the check whether a try actually decrypts 
1134   a key-slot.  I will assume a useful lifetime of the hardware of 2 years. 
1135   (This is on the low side.) Disregarding downtime, the machine can then
1136   break
1137
1138      N = 68*10^9 * 3600 * 24 * 365 * 2 ~ 4*10^18
1139
1140   passphrases for EUR/USD 23k.  That is one 62 bit passphrase hashed once
1141   with SHA1 for EUR/USD 23k.  This can be parallelized, it can be done
1142   faster than 2 years with several of these machines.
1143
1144   For LUKS2, things look a bit better, as the advantage of using graphics
1145   cards is massively reduced.  Using the recommendations below should
1146   hence be fine for LUKS2 as well and give a better security margin.
1147
1148   For plain dm-crypt (no hash iteration) this is it.  This gives (with
1149   SHA1, plain dm-crypt default is ripemd160 which seems to be slightly
1150   slower than SHA1):
1151
1152     Passphrase entropy  Cost to break
1153     60 bit              EUR/USD     6k
1154     65 bit              EUR/USD   200K
1155     70 bit              EUR/USD     6M
1156     75 bit              EUR/USD   200M
1157     80 bit              EUR/USD     6B
1158     85 bit              EUR/USD   200B
1159     ...                      ...
1160
1161
1162   For LUKS1, you have to take into account hash iteration in PBKDF2. 
1163   For a current CPU, there are about 100k iterations (as can be queried
1164   with ''cryptsetup luksDump''. 
1165
1166   The table above then becomes:
1167
1168     Passphrase entropy  Cost to break
1169     50 bit              EUR/USD   600k
1170     55 bit              EUR/USD    20M
1171     60 bit              EUR/USD   600M
1172     65 bit              EUR/USD    20B
1173     70 bit              EUR/USD   600B
1174     75 bit              EUR/USD    20T
1175     ...                      ...
1176
1177
1178   Recommendation:
1179
1180   To get reasonable security for the  next 10 years, it is a good idea
1181   to overestimate by a factor of at least 1000.
1182
1183   Then there is the question of how much the attacker is willing to spend. 
1184   That is up to your own security evaluation.  For general use, I will
1185   assume the attacker is willing to spend up to 1 million EUR/USD.  Then
1186   we get the following recommendations:
1187
1188   Plain dm-crypt: Use > 80 bit. That is e.g. 17 random chars from a-z
1189   or a random English sentence of > 135 characters length.
1190
1191   LUKS1 and LUKS2: Use > 65 bit. That is e.g. 14 random chars from a-z 
1192   or a random English sentence of > 108 characters length.
1193
1194   If paranoid, add at least 20 bit. That is roughly four additional
1195   characters for random passphrases and roughly 32 characters for a
1196   random English sentence. 
1197
1198
1199   * 5.2 Is LUKS insecure? Everybody can see I have encrypted data!
1200
1201   In practice it does not really matter.  In most civilized countries you
1202   can just refuse to hand over the keys, no harm done.  In some countries
1203   they can force you to hand over the keys if they suspect encryption. 
1204   The suspicion is enough, they do not have to prove anything.  This is
1205   for practical reasons, as even the presence of a header (like the LUKS
1206   header) is not enough to prove that you have any keys.  It might have
1207   been an experiment, for example.  Or it was used as encrypted swap with
1208   a key from /dev/random.  So they make you prove you do not have
1209   encrypted data.  Of course, if true, that is impossible and hence the
1210   whole idea is not compatible with fair laws.  Note that in this context,
1211   countries like the US or the UK are not civilized and do not have fair
1212   laws.
1213
1214   This means that if you have a large set of random-looking data, they can
1215   already lock you up.  Hidden containers (encryption hidden within
1216   encryption), as possible with Truecrypt, do not help either.  They will
1217   just assume the hidden container is there and unless you hand over the
1218   key, you will stay locked up.  Don't have a hidden container?  Though
1219   luck.  Anybody could claim that.
1220
1221   Still, if you are concerned about the LUKS header, use plain dm-crypt
1222   with a good passphrase.  See also Section 2, "What is the difference
1223   between "plain" and LUKS format?"
1224
1225
1226   * 5.3 Should I initialize (overwrite) a new LUKS/dm-crypt partition?
1227
1228   If you just create a filesystem on it, most of the old data will still
1229   be there.  If the old data is sensitive, you should overwrite it before
1230   encrypting.  In any case, not initializing will leave the old data there
1231   until the specific sector gets written.  That may enable an attacker to
1232   determine how much and where on the partition data was written.  If you
1233   think this is a risk, you can prevent this by overwriting the encrypted
1234   device (here assumed to be named "e1") with zeros like this:
1235
1236     dd_rescue -w /dev/zero /dev/mapper/e1
1237
1238   or alternatively with one of the following more standard commands:
1239
1240     cat /dev/zero > /dev/mapper/e1
1241     dd if=/dev/zero of=/dev/mapper/e1
1242
1243
1244
1245   * 5.4 How do I securely erase a LUKS container?
1246
1247   For LUKS, if you are in a desperate hurry, overwrite the LUKS header and
1248   key-slot area.  For LUKS1 and LUKS2, just be generous and overwrite the
1249   first 100MB.  A single overwrite with zeros should be enough.  If you
1250   anticipate being in a desperate hurry, prepare the command beforehand. 
1251   Example with /dev/sde1 as the LUKS partition and default parameters:
1252
1253     head -c 100000000 /dev/zero > /dev/sde1; sync
1254
1255   A LUKS header backup or full backup will still grant access to most or
1256   all data, so make sure that an attacker does not have access to backups
1257   or destroy them as well.
1258
1259   Also note that SSDs and also some HDDs (SMR and hybrid HDDs, for
1260   example) may not actually overwrite the header and only do that an
1261   unspecified and possibly very long time later.  The only way to be sure
1262   there is physical destruction.  If the situation permits, do both
1263   overwrite and physical destruction.
1264
1265   If you have time, overwrite the whole drive with a single pass of random
1266   data.  This is enough for most HDDs.  For SSDs or FLASH (USB sticks) or
1267   SMR or hybrid drives, you may want to overwrite the whole drive several
1268   times to be sure data is not retained.  This is possibly still insecure
1269   as the respective technologies are not fully understood in this regard. 
1270   Still, due to the anti-forensic properties of the LUKS key-slots, a
1271   single overwrite could be enough.  If in doubt, use physical destruction
1272   in addition.  Here is a link to some current research results on erasing
1273   SSDs and FLASH drives:
1274   http://www.usenix.org/events/fast11/tech/full_papers/Wei.pdf
1275
1276   Keep in mind to also erase all backups.
1277
1278   Example for a random-overwrite erase of partition sde1 done with
1279   dd_rescue:
1280
1281     dd_rescue -w /dev/urandom /dev/sde1
1282
1283
1284
1285   * 5.5 How do I securely erase a backup of a LUKS partition or header?
1286
1287   That depends on the medium it is stored on.  For HDD and SSD, use
1288   overwrite with random data.  For an SSD, FLASH drive (USB stick) hybrid
1289   HDD or SMR HDD, you may want to overwrite the complete drive several
1290   times and use physical destruction in addition, see last item.  For
1291   re-writable CD/DVD, a single overwrite should be enough, due to the
1292   anti-forensic properties of the LUKS keyslots.  For write-once media,
1293   use physical destruction.  For low security requirements, just cut the
1294   CD/DVD into several parts.  For high security needs, shred or burn the
1295   medium.
1296
1297   If your backup is on magnetic tape, I advise physical destruction by
1298   shredding or burning, after (!) overwriting .  The problem with magnetic
1299   tape is that it has a higher dynamic range than HDDs and older data may
1300   well be recoverable after overwrites.  Also write-head alignment issues
1301   can lead to data not actually being deleted during overwrites.
1302
1303   The best option is to actually encrypt the backup, for example with
1304   PGP/GnuPG and then just destroy all copies of the encryption key if
1305   needed.  Best keep them on paper, as that has excellent durability and
1306   secure destruction is easy, for example by burning and then crushing the
1307   ashes to a fine powder.  A blender and water also works nicely.
1308
1309
1310   * 5.6 What about backup? Does it compromise security?
1311
1312   That depends. See item 6.7.
1313
1314
1315   * 5.7 Why is all my data permanently gone if I overwrite the LUKS header?
1316
1317   Overwriting the LUKS header in part or in full is the most common reason
1318   why access to LUKS containers is lost permanently.  Overwriting can be
1319   done in a number of fashions, like creating a new filesystem on the raw
1320   LUKS partition, making the raw partition part of a raid array and just
1321   writing to the raw partition.
1322
1323   The LUKS1 header contains a 256 bit "salt" per key-slot and without that
1324   no decryption is possible.  While the salts are not secret, they are
1325   key-grade material and cannot be reconstructed.  This is a
1326   cryptographically strong "cannot".  From observations on the cryptsetup
1327   mailing-list, people typically go though the usual stages of grief
1328   (Denial, Anger, Bargaining, Depression, Acceptance) when this happens to
1329   them.  Observed times vary between 1 day and 2 weeks to complete the
1330   cycle.  Seeking help on the mailing-list is fine.  Even if we usually
1331   cannot help with getting back your data, most people found the feedback
1332   comforting.
1333
1334   If your header does not contain an intact key-slot salt, best go
1335   directly to the last stage ("Acceptance") and think about what to do
1336   now.  There is one exception that I know of: If your LUKS1 container is
1337   still open, then it may be possible to extract the master key from the
1338   running system.  See Item "How do I recover the master key from a mapped
1339   LUKS1 container?" in Section "Backup and Data Recovery".
1340
1341   For LUKS2, things are both better and worse.  First, the salts are in a
1342   less vulnerable position now.  But, on the other hand, the keys of a
1343   mapped (open) container are now stored in the kernel key-store, and
1344   while there probably is some way to get them out of there, I am not sure
1345   how much effort that needs.
1346
1347
1348   * 5.8 What is a "salt"?
1349
1350   A salt is a random key-grade value added to the passphrase before it is
1351   processed.  It is not kept secret.  The reason for using salts is as
1352   follows: If an attacker wants to crack the password for a single LUKS
1353   container, then every possible passphrase has to be tried.  Typically an
1354   attacker will not try every binary value, but will try words and
1355   sentences from a dictionary.
1356
1357   If an attacker wants to attack several LUKS containers with the same
1358   dictionary, then a different approach makes sense: Compute the resulting
1359   slot-key for each dictionary element and store it on disk.  Then the
1360   test for each entry is just the slow unlocking with the slot key (say
1361   0.00001 sec) instead of calculating the slot-key first (1 sec).  For a
1362   single attack, this does not help.  But if you have more than one
1363   container to attack, this helps tremendously, also because you can
1364   prepare your table before you even have the container to attack!  The
1365   calculation is also very simple to parallelize.  You could, for example,
1366   use the night-time unused CPU power of your desktop PCs for this.
1367
1368   This is where the salt comes in.  If the salt is combined with the
1369   passphrase (in the simplest form, just appended to it), you suddenly
1370   need a separate table for each salt value.  With a reasonably-sized salt
1371   value (256 bit, e.g.) this is quite infeasible.
1372
1373
1374   * 5.9 Is LUKS secure with a low-entropy (bad) passphrase?
1375
1376   Short answer: yes. Do not use a low-entropy passphrase.
1377
1378   Note: For LUKS2, protection for bad passphrases is a bit better
1379   due to the use of Argon2, but that is only a gradual improvement.
1380
1381   Longer answer:  
1382   This needs a bit of theory.  The quality of your passphrase is directly
1383   related to its entropy (information theoretic, not thermodynamic).  The
1384   entropy says how many bits of "uncertainty" or "randomness" are in you
1385   passphrase.  In other words, that is how difficult guessing the
1386   passphrase is.
1387
1388   Example: A random English sentence has about 1 bit of entropy per
1389   character.  A random lowercase (or uppercase) character has about 4.7
1390   bit of entropy.
1391
1392   Now, if n is the number of bits of entropy in your passphrase and t
1393   is the time it takes to process a passphrase in order to open the
1394   LUKS container, then an attacker has to spend at maximum
1395
1396     attack_time_max = 2^n * t
1397
1398   time for a successful attack and on average half that.  There is no way
1399   getting around that relationship.  However, there is one thing that does
1400   help, namely increasing t, the time it takes to use a passphrase, see
1401   next FAQ item.
1402
1403   Still, if you want good security, a high-entropy passphrase is the only
1404   option.  For example, a low-entropy passphrase can never be considered
1405   secure against a TLA-level (Three Letter Agency level, i.e. 
1406   government-level) attacker, no matter what tricks are used in the
1407   key-derivation function.  Use at least 64 bits for secret stuff.  That
1408   is 64 characters of English text (but only if randomly chosen) or a
1409   combination of 12 truly random letters and digits.
1410
1411   For passphrase generation, do not use lines from very well-known texts
1412   (religious texts, Harry potter, etc.) as they are too easy to guess. 
1413   For example, the total Harry Potter has about 1'500'000 words (my
1414   estimation).  Trying every 64 character sequence starting and ending at
1415   a word boundary would take only something like 20 days on a single CPU
1416   and is entirely feasible.  To put that into perspective, using a number
1417   of Amazon EC2 High-CPU Extra Large instances (each gives about 8 real
1418   cores), this test costs currently about 50USD/EUR, but can be made to
1419   run arbitrarily fast.
1420
1421   On the other hand, choosing 1.5 lines from, say, the Wheel of Time, is
1422   in itself not more secure, but the book selection adds quite a bit of
1423   entropy.  (Now that I have mentioned it here, don't use tWoT either!) If
1424   you add 2 or 3 typos and switch some words around, then this is good
1425   passphrase material.
1426
1427
1428   * 5.10 What is "iteration count" and why is decreasing it a bad idea?
1429
1430   LUKS1:  
1431   Iteration count is the number of PBKDF2 iterations a passphrase is put
1432   through before it is used to unlock a key-slot.  Iterations are done
1433   with the explicit purpose to increase the time that it takes to unlock a
1434   key-slot.  This provides some protection against use of low-entropy
1435   passphrases.
1436
1437   The idea is that an attacker has to try all possible passphrases.  Even
1438   if the attacker knows the passphrase is low-entropy (see last item), it
1439   is possible to make each individual try take longer.  The way to do this
1440   is to repeatedly hash the passphrase for a certain time.  The attacker
1441   then has to spend the same time (given the same computing power) as the
1442   user per try.  With LUKS1, the default is 1 second of PBKDF2 hashing.
1443
1444   Example 1: Lets assume we have a really bad passphrase (e.g.  a
1445   girlfriends name) with 10 bits of entropy.  With the same CPU, an
1446   attacker would need to spend around 500 seconds on average to break that
1447   passphrase.  Without iteration, it would be more like 0.0001 seconds on
1448   a modern CPU.
1449
1450   Example 2: The user did a bit better and has 32 chars of English text. 
1451   That would be about 32 bits of entropy.  With 1 second iteration, that
1452   means an attacker on the same CPU needs around 136 years.  That is
1453   pretty impressive for such a weak passphrase.  Without the iterations,
1454   it would be more like 50 days on a modern CPU, and possibly far less.
1455
1456   In addition, the attacker can both parallelize and use special hardware
1457   like GPUs or FPGAs to speed up the attack.  The attack can also happen
1458   quite some time after the luksFormat operation and CPUs can have become
1459   faster and cheaper.  For that reason you want a bit of extra security. 
1460   Anyways, in Example 1 your are screwed.  In example 2, not necessarily. 
1461   Even if the attack is faster, it still has a certain cost associated
1462   with it, say 10000 EUR/USD with iteration and 1 EUR/USD without
1463   iteration.  The first can be prohibitively expensive, while the second
1464   is something you try even without solid proof that the decryption will
1465   yield something useful.
1466
1467   The numbers above are mostly made up, but show the idea.  Of course the
1468   best thing is to have a high-entropy passphrase.
1469
1470   Would a 100 sec iteration time be even better?  Yes and no. 
1471   Cryptographically it would be a lot better, namely 100 times better. 
1472   However, usability is a very important factor for security technology
1473   and one that gets overlooked surprisingly often.  For LUKS, if you have
1474   to wait 2 minutes to unlock the LUKS container, most people will not
1475   bother and use less secure storage instead.  It is better to have less
1476   protection against low-entropy passphrases and people actually use LUKS,
1477   than having them do without encryption altogether.
1478
1479   Now, what about decreasing the iteration time?  This is generally a very
1480   bad idea, unless you know and can enforce that the users only use
1481   high-entropy passphrases.  If you decrease the iteration time without
1482   ensuring that, then you put your users at increased risk, and
1483   considering how rarely LUKS containers are unlocked in a typical
1484   work-flow, you do so without a good reason.  Don't do it.  The iteration
1485   time is already low enough that users with low entropy passphrases are
1486   vulnerable.  Lowering it even further increases this danger
1487   significantly.
1488
1489   LUKS2: Pretty much the same reasoning applies. The advantages of using
1490   GPUs or FPGAs in an attack have been significantly reduced, but that 
1491   is the only main difference.
1492
1493
1494   * 5.11 Some people say PBKDF2 is insecure?
1495
1496   There is some discussion that a hash-function should have a "large
1497   memory" property, i.e.  that it should require a lot of memory to be
1498   computed.  This serves to prevent attacks using special programmable
1499   circuits, like FPGAs, and attacks using graphics cards.  PBKDF2 does not
1500   need a lot of memory and is vulnerable to these attacks.  However, the
1501   publication usually referred in these discussions is not very convincing
1502   in proving that the presented hash really is "large memory" (that may
1503   change, email the FAQ maintainer when it does) and it is of limited
1504   usefulness anyways.  Attackers that use clusters of normal PCs will not
1505   be affected at all by a "large memory" property.  For example the US
1506   Secret Service is known to use the off-hour time of all the office PCs
1507   of the Treasury for password breaking.  The Treasury has about 110'000
1508   employees.  Assuming every one has an office PC, that is significant
1509   computing power, all of it with plenty of memory for computing "large
1510   memory" hashes.  Bot-net operators also have all the memory they want. 
1511   The only protection against a resourceful attacker is a high-entropy
1512   passphrase, see items 5.9 and 5.10.
1513
1514   That said, LUKS2 defaults to Argon2, which has a large-memory property
1515   and massively reduces the advantages of GPUs and FPGAs.
1516
1517
1518   * 5.12 What about iteration count with plain dm-crypt?
1519
1520   Simple: There is none.  There is also no salting.  If you use plain
1521   dm-crypt, the only way to be secure is to use a high entropy passphrase. 
1522   If in doubt, use LUKS instead.
1523
1524
1525   * 5.13 Is LUKS with default parameters less secure on a slow CPU?
1526
1527   Unfortunately, yes.  However the only aspect affected is the protection
1528   for low-entropy passphrase or master-key.  All other security aspects
1529   are independent of CPU speed.
1530
1531   The master key is less critical, as you really have to work at it to
1532   give it low entropy.  One possibility to mess this up is to supply the
1533   master key yourself.  If that key is low-entropy, then you get what you
1534   deserve.  The other known possibility to create a LUKS container with a
1535   bad master key is to use /dev/urandom for key generation in an
1536   entropy-starved situation (e.g.  automatic installation on an embedded
1537   device without network and other entropy sources or installation in a VM
1538   under certain circumstances).
1539
1540   For the passphrase, don't use a low-entropy passphrase.  If your
1541   passphrase is good, then a slow CPU will not matter.  If you insist on a
1542   low-entropy passphrase on a slow CPU, use something like
1543   "--iter-time=10000" or higher and wait a long time on each LUKS unlock
1544   and pray that the attacker does not find out in which way exactly your
1545   passphrase is low entropy.  This also applies to low-entropy passphrases
1546   on fast CPUs.  Technology can do only so much to compensate for problems
1547   in front of the keyboard.
1548
1549   Also note that power-saving modes will make your CPU slower.  This will
1550   reduce iteration count on LUKS container creation.  It will keep unlock
1551   times at the expected values though at this CPU speed.
1552
1553
1554   * 5.14 Why was the default aes-cbc-plain replaced with aes-cbc-essiv?
1555
1556   Note: This item applies both to plain dm-crypt and to LUKS
1557
1558   The problem is that cbc-plain has a fingerprint vulnerability, where a
1559   specially crafted file placed into the crypto-container can be
1560   recognized from the outside.  The issue here is that for cbc-plain the
1561   initialization vector (IV) is the sector number.  The IV gets XORed to
1562   the first data chunk of the sector to be encrypted.  If you make sure
1563   that the first data block to be stored in a sector contains the sector
1564   number as well, the first data block to be encrypted is all zeros and
1565   always encrypted to the same ciphertext.  This also works if the first
1566   data chunk just has a constant XOR with the sector number.  By having
1567   several shifted patterns you can take care of the case of a
1568   non-power-of-two start sector number of the file.
1569
1570   This mechanism allows you to create a pattern of sectors that have the
1571   same first ciphertext block and signal one bit per sector to the
1572   outside, allowing you to e.g.  mark media files that way for recognition
1573   without decryption.  For large files this is a practical attack.  For
1574   small ones, you do not have enough blocks to signal and take care of
1575   different file starting offsets.
1576
1577   In order to prevent this attack, the default was changed to cbc-essiv. 
1578   ESSIV uses a keyed hash of the sector number, with the encryption key as
1579   key.  This makes the IV unpredictable without knowing the encryption key
1580   and the watermarking attack fails.
1581
1582
1583   * 5.15 Are there any problems with "plain" IV? What is "plain64"?
1584
1585   First, "plain" and "plain64" are both not secure to use with CBC, see
1586   previous FAQ item.
1587
1588   However there are modes, like XTS, that are secure with "plain" IV.  The
1589   next limit is that "plain" is 64 bit, with the upper 32 bit set to zero. 
1590   This means that on volumes larger than 2TiB, the IV repeats, creating a
1591   vulnerability that potentially leaks some data.  To avoid this, use
1592   "plain64", which uses the full sector number up to 64 bit.  Note that
1593   "plain64" requires a kernel 2.6.33 or more recent.  Also note that
1594   "plain64" is backwards compatible for volume sizes of maximum size 2TiB,
1595   but not for those > 2TiB.  Finally, "plain64" does not cause any
1596   performance penalty compared to "plain".
1597
1598
1599   * 5.16 What about XTS mode?
1600
1601   XTS mode is potentially even more secure than cbc-essiv (but only if
1602   cbc-essiv is insecure in your scenario).  It is a NIST standard and
1603   used, e.g.  in Truecrypt.  From version 1.6.0 of cryptsetup onwards,
1604   aes-xts-plain64 is the default for LUKS.  If you want to use it with a
1605   cryptsetup before version 1.6.0 or with plain dm-crypt, you have to
1606   specify it manually as "aes-xts-plain", i.e.
1607
1608     cryptsetup -c aes-xts-plain luksFormat <device>
1609
1610   For volumes >2TiB and kernels >= 2.6.33 use "plain64" (see FAQ item
1611   on "plain" and "plain64"):
1612
1613     cryptsetup -c aes-xts-plain64 luksFormat <device>
1614
1615   There is a potential security issue with XTS mode and large blocks. 
1616   LUKS and dm-crypt always use 512B blocks and the issue does not apply.
1617
1618
1619   * 5.17 Is LUKS FIPS-140-2 certified?
1620
1621   No.  But that is more a problem of FIPS-140-2 than of LUKS.  From a
1622   technical point-of-view, LUKS with the right parameters would be
1623   FIPS-140-2 compliant, but in order to make it certified, somebody has to
1624   pay real money for that.  And then, whenever cryptsetup is changed or
1625   extended, the certification lapses and has to be obtained again.
1626
1627   From the aspect of actual security, LUKS with default parameters should
1628   be as good as most things that are FIPS-140-2 certified, although you
1629   may want to make sure to use /dev/random (by specifying --use-random on
1630   luksFormat) as randomness source for the master key to avoid being
1631   potentially insecure in an entropy-starved situation.
1632
1633
1634   * 5.18 What about Plausible Deniability?
1635
1636   First let me attempt a definition for the case of encrypted filesystems:
1637   Plausible deniability is when you store data inside an encrypted
1638   container and it is not possible to prove it is there without having a
1639   special passphrase.  And at the same time it must be "plausible" that
1640   there actually is no hidden data there.
1641
1642   As a simple entropy-analysis will show that here may be data there, the
1643   second part is what makes it tricky.
1644
1645   There seem to  be a lot of misunderstandings about this idea, so let me
1646   make it clear that this refers to the situation where the attackers can
1647   prove that there is data that either may be random or may be part of a
1648   plausible-deniability scheme, they just cannot prove which one it is. 
1649   Hence a plausible-deniability scheme must hold up when the attackers
1650   know there is something potentially fishy.  If you just hide data and
1651   rely on it not being found, that is just simple deniability, not
1652   "plausible" deniability and I am not talking about that in the
1653   following.  Simple deniability against a low-competence attacker may be
1654   as simple as renaming a file or putting data into an unused part of a
1655   disk.  Simple deniability against a high-skill attacker with time to
1656   invest is usually pointless unless you go for advanced steganographic
1657   techniques, which have their own drawbacks, such as low data capacity.
1658
1659   Now, the idea of plausible deniability is compelling and on a first
1660   glance it seems possible to do it.  And from a cryptographic point of
1661   view, it actually is possible.
1662
1663   So, does the idea work in practice?  No, unfortunately.  The reasoning
1664   used by its proponents is fundamentally flawed in several ways and the
1665   cryptographic properties fail fatally when colliding with the real
1666   world.
1667
1668   First, why should "I do not have a hidden partition" be any more
1669   plausible than "I forgot my crypto key" or "I wiped that partition with
1670   random data, nothing in there"?  I do not see any reason.
1671
1672   Second, there are two types of situations: Either they cannot force you
1673   to give them the key (then you simply do not) or they can.  In the
1674   second case, they can always do bad things to you, because they cannot
1675   prove that you have the key in the first place!  This means they do not
1676   have to prove you have the key, or that this random looking data on your
1677   disk is actually encrypted data.  So the situation will allow them to
1678   waterboard/lock-up/deport you anyways, regardless of how "plausible"
1679   your deniability is.  Do not have a hidden partition you could show to
1680   them, but there are indications you may?  Too bad for you. 
1681   Unfortunately "plausible deniability" also means you cannot prove there
1682   is no hidden data.
1683
1684   Third, hidden partitions are not that hidden.  There are basically just
1685   two possibilities: a) Make a large crypto container, but put a smaller
1686   filesystem in there and put the hidden partition into the free space. 
1687   Unfortunately this is glaringly obvious and can be detected in an
1688   automated fashion.  This means that the initial suspicion to put you
1689   under duress in order to make you reveal your hidden data is given.  b)
1690   Make a filesystem that spans the whole encrypted partition, and put the
1691   hidden partition into space not currently used by that filesystem. 
1692   Unfortunately that is also glaringly obvious, as you then cannot write
1693   to the filesystem without a high risk of destroying data in the hidden
1694   container.  Have not written anything to the encrypted filesystem in a
1695   while?  Too bad, they have the suspicion they need to do unpleasant
1696   things to you.
1697
1698   To be fair, if you prepare option b) carefully and directly before going
1699   into danger, it may work.  But then, the mere presence of encrypted data
1700   may already be enough to get you into trouble in those places were they
1701   can demand encryption keys.
1702
1703   Here is an additional reference for some problems with plausible
1704   deniability: http://www.schneier.com/paper-truecrypt-dfs.pdf I strongly
1705   suggest you read it.
1706
1707   So, no, I will not provide any instructions on how to do it with plain
1708   dm-crypt or LUKS.  If you insist on shooting yourself in the foot, you
1709   can figure out how to do it yourself.
1710
1711
1712  * 5.19 What about SSDs, Flash, Hybrid and SMR Drives?
1713
1714   The problem is that you cannot reliably erase parts of these devices,
1715   mainly due to wear-leveling and possibly defect management and delayed
1716   writes to the main data area.
1717
1718   For example for SSDs, when overwriting a sector, what the device does is
1719   to move an internal sector (may be 128kB or even larger) to some pool of
1720   discarded, not-yet erased unused sectors, take a fresh empty sector from
1721   the empty-sector pool and copy the old sector over with the changes to
1722   the small part you wrote.  This is done in some fashion so that larger
1723   writes do not cause a lot of small internal updates.
1724
1725   The thing is that the mappings between outside-addressable sectors and
1726   inside sectors is arbitrary (and the vendors are not talking).  Also the
1727   discarded sectors are not necessarily erased immediately.  They may
1728   linger a long time.
1729
1730   For plain dm-crypt, the consequences are that older encrypted data may
1731   be lying around in some internal pools of the device.  Thus may or may
1732   not be a problem and depends on the application.  Remember the same can
1733   happen with a filesystem if consecutive writes to the same area of a
1734   file can go to different sectors.
1735
1736   However, for LUKS, the worst case is that key-slots and LUKS header may
1737   end up in these internal pools.  This means that password management
1738   functionality is compromised (the old passwords may still be around,
1739   potentially for a very long time) and that fast erase by overwriting the
1740   header and key-slot area is insecure.
1741
1742   Also keep in mind that the discarded/used pool may be large.  For
1743   example, a 240GB SSD has about 16GB of spare area in the chips that it
1744   is free to do with as it likes.  You would need to make each individual
1745   key-slot larger than that to allow reliable overwriting.  And that
1746   assumes the disk thinks all other space is in use.  Reading the internal
1747   pools using forensic tools is not that hard, but may involve some
1748   soldering.
1749
1750   What to do?
1751
1752   If you trust the device vendor (you probably should not...) you can try
1753   an ATA "secure erase" command.  That is not present in USB keys though
1754   and may or may not be secure for a hybrid drive.
1755
1756   If you can do without password management and are fine with doing
1757   physical destruction for permanently deleting data (always after one or
1758   several full overwrites!), you can use plain dm-crypt.
1759
1760   If you want or need all the original LUKS security features to work, you
1761   can use a detached LUKS header and put that on a conventional, magnetic
1762   disk.  That leaves potentially old encrypted data in the pools on the
1763   main disk, but otherwise you get LUKS with the same security as on a
1764   traditional magnetic disk.  Note however that storage vendors are prone
1765   to lying to their customers.  For example, it recently came out that
1766   HDDs sold without any warning or mentioning in the data-sheets were
1767   actually using SMR and that will write data first to a faster area and
1768   only overwrite the original data area some time later when things are
1769   quiet.
1770
1771   If you are concerned about your laptop being stolen, you are likely fine
1772   using LUKS on an SSD or hybrid drive.  An attacker would need to have
1773   access to an old passphrase (and the key-slot for this old passphrase
1774   would actually need to still be somewhere in the SSD) for your data to
1775   be at risk.  So unless you pasted your old passphrase all over the
1776   Internet or the attacker has knowledge of it from some other source and
1777   does a targeted laptop theft to get at your data, you should be fine.
1778
1779
1780  * 5.20 LUKS1 is broken! It uses SHA-1!
1781
1782   No, it is not.  SHA-1 is (academically) broken for finding collisions,
1783   but not for using it in a key-derivation function.  And that collision
1784   vulnerability is for non-iterated use only.  And you need the hash-value
1785   in verbatim.
1786
1787   This basically means that if you already have a slot-key, and you have
1788   set the PBKDF2 iteration count to 1 (it is > 10'000 normally), you could
1789   (maybe) derive a different passphrase that gives you the the same
1790   slot-key.  But if you have the slot-key, you can already unlock the
1791   key-slot and get the master key, breaking everything.  So basically,
1792   this SHA-1 vulnerability allows you to open a LUKS1 container with high
1793   effort when you already have it open.
1794
1795   The real problem here is people that do not understand crypto and claim
1796   things are broken just because some mechanism is used that has been
1797   broken for a specific different use.  The way the mechanism is used
1798   matters very much.  A hash that is broken for one use can be completely
1799   secure for other uses and here it is.
1800
1801   Since version 1.7.0, cryptsetup uses SHA-256 as default to ensure that
1802   it will be compatible in the future. There are already some systems 
1803   where SHA-1 is completely phased out or disabled by a security policy.
1804
1805
1806  * 5.21 Why is there no "Nuke-Option"?
1807
1808   A "Nuke-Option" or "Kill-switch" is a password that when entered upon
1809   unlocking instead wipes the header and all passwords.  So when somebody
1810   forces you to enter your password, you can destroy the data instead.
1811
1812   While this sounds attractive at first glance, it does not make sense
1813   once a real security analysis is done.  One problem is that you have to
1814   have some kind of HSM (Hardware Security Module) in order to implement
1815   it securely.  In the movies, a HSM starts to smoke and melt once the
1816   Nuke-Option has been activated.  In actual reality, it just wipes some
1817   battery-backed RAM cells.  A proper HSM costs something like
1818   20'000...100'000 EUR/USD and there a Nuke-Option may make some sense. 
1819   BTW, a chipcard or a TPM is not a HSM, although some vendors are
1820   promoting that myth.
1821
1822   Now, a proper HSMs will have a wipe option but not a Nuke-Option, i.e. 
1823   you can explicitly wipe the HSM, but by a different process than
1824   unlocking it takes.  Why is that?  Simple: If somebody can force you to
1825   reveal passwords, then they can also do bad things to you if you do not
1826   or if you enter a nuke password instead.  Think locking you up for a few
1827   years for "destroying evidence" or for far longer and without trial for
1828   being a "terrorist suspect".  No HSM maker will want to expose its
1829   customers to that risk.
1830
1831   Now think of the typical LUKS application scenario, i.e.  disk
1832   encryption.  Usually the ones forcing you to hand over your password
1833   will have access to the disk as well, and, if they have any real
1834   suspicion, they will mirror your disk before entering anything supplied
1835   by you.  This neatly negates any Nuke-Option.  If they have no suspicion
1836   (just harassing people that cross some border for example), the
1837   Nuke-Option would work, but see above about likely negative consequences
1838   and remember that a Nuke-Option may not work reliably on SSD and hybrid
1839   drives anyways.
1840
1841   Hence my advice is to never take data that you do not want to reveal
1842   into any such situation in the first place.  There is no need to
1843   transfer data on physical carriers today.  The Internet makes it quite
1844   possible to transfer data between arbitrary places and modern encryption
1845   makes it secure.  If you do it right, nobody will even be able to
1846   identify source or destination.  (How to do that is out of scope of this
1847   document.  It does require advanced skills in this age of pervasive
1848   surveillance.)
1849
1850   Hence, LUKS has not kill option because it would do much more harm than
1851   good.
1852
1853   Still, if you have a good use-case (i.e.  non-abstract real-world
1854   situation) where a Nuke-Option would actually be beneficial, please let
1855   me know.
1856
1857
1858  * 5.22 Does cryptsetup open network connections to websites, etc. ?
1859
1860   This question seems not to make much sense at first glance, but here is
1861   an example form the real world: The TrueCrypt GUI has a "Donation"
1862   button.  Press it, and a web-connection to the TrueCrypt website is
1863   opened via the default browser, telling everybody that listens that you
1864   use TrueCrypt.  In the worst case, things like this can get people
1865   tortured or killed.
1866
1867   So: Cryptsetup will never open any network connections except the
1868   local netlink socket it needs to talk to the kernel crypto API.
1869
1870   In addition, the installation package should contain all documentation,
1871   including this FAQ, so that you do not have to go to a web-site to read
1872   it.  (If your distro cuts the docu, please complain to them.) In
1873   security software, any connection initiated to anywhere outside your
1874   machine should always be the result of an explicit request for such a
1875   connection by the user and cryptsetup will stay true to that principle.
1876
1877
1878 6. Backup and Data Recovery
1879
1880
1881  * 6.1 Why do I need Backup?
1882
1883   First, disks die.  The rate for well-treated (!) disk is about 5% per
1884   year, which is high enough to worry about.  There is some indication
1885   that this may be even worse for some SSDs.  This applies both to LUKS
1886   and plain dm-crypt partitions.
1887
1888   Second, for LUKS, if anything damages the LUKS header or the key-stripe
1889   area then decrypting the LUKS device can become impossible.  This is a
1890   frequent occurrence.  For example an accidental format as FAT or some
1891   software overwriting the first sector where it suspects a partition boot
1892   sector typically makes a LUKS1 partition permanently inaccessible.  See
1893   more below on LUKS header damage.
1894
1895   So, data-backup in some form is non-optional.  For LUKS, you may also
1896   want to store a header backup in some secure location.  This only needs
1897   an update if you change passphrases.
1898
1899
1900  * 6.2 How do I backup a LUKS header?
1901
1902   While you could just copy the appropriate number of bytes from the start
1903   of the LUKS partition, the best way is to use command option
1904   "luksHeaderBackup" of cryptsetup.  This protects also against errors
1905   when non-standard parameters have been used in LUKS partition creation.  
1906   Example:
1907
1908     cryptsetup luksHeaderBackup --header-backup-file <file> <device>
1909
1910   To restore, use the inverse command, i.e.
1911
1912     cryptsetup luksHeaderRestore --header-backup-file <file> <device>
1913
1914   If you are unsure about a header to be restored, make a backup of the
1915   current one first!  You can also test the header-file without restoring
1916   it by using the --header option for a detached header like this:
1917
1918     cryptsetup --header <file> luksOpen <device> </dev/mapper/name>
1919
1920   If that unlocks your keys-lot, you are good. Do not forget to close
1921   the device again.
1922
1923   Under some circumstances (damaged header), this fails.  Then use the
1924   following steps in case it is LUKS1:
1925
1926   First determine the master-key size:
1927
1928     cryptsetup luksDump <device>
1929
1930   gives a line of the form
1931
1932     MK bits:        <bits>
1933
1934   with bits equal to 256 for the old defaults and 512 for the new
1935   defaults.  256 bits equals a total header size of 1'052'672 Bytes and
1936   512 bits one of 2MiB.  (See also Item 6.12) If luksDump fails, assume
1937   2MiB, but be aware that if you restore that, you may also restore the
1938   first 1M or so of the filesystem.  Do not change the filesystem if you
1939   were unable to determine the header size!  With that, restoring a
1940   too-large header backup is still safe.
1941
1942   Second, dump the header to file. There are many ways to do it, I
1943   prefer the following:
1944
1945     head -c 1052672 <device>  >  header_backup.dmp
1946
1947   or
1948
1949     head -c 2M <device>  >  header_backup.dmp
1950
1951   for a 2MiB header. Verify the size of the dump-file to be sure.
1952
1953   To restore such a backup, you can try luksHeaderRestore or do a more
1954   basic
1955
1956     cat header_backup.dmp  >  <device>
1957
1958
1959
1960   * 6.3 How do I test for a LUKS header?
1961
1962   Use
1963
1964     cryptsetup -v isLuks <device>
1965
1966   on the device.  Without the "-v" it just signals its result via
1967   exit-status.  You can also use the more general test
1968
1969     blkid -p <device>
1970
1971   which will also detect other types and give some more info.  Omit
1972   "-p" for old versions of blkid that do not support it.
1973
1974
1975   * 6.4 How do I backup a LUKS or dm-crypt partition?
1976
1977   There are two options, a sector-image and a plain file or filesystem
1978   backup of the contents of the partition.  The sector image is already
1979   encrypted, but cannot be compressed and contains all empty space.  The
1980   filesystem backup can be compressed, can contain only part of the
1981   encrypted device, but needs to be encrypted separately if so desired.
1982
1983   A sector-image will contain the whole partition in encrypted form, for
1984   LUKS the LUKS header, the keys-slots and the data area.  It can be done
1985   under Linux e.g.  with dd_rescue (for a direct image copy) and with
1986   "cat" or "dd".  Examples:
1987
1988     cat /dev/sda10 > sda10.img
1989     dd_rescue /dev/sda10 sda10.img
1990
1991   You can also use any other backup software that is capable of making a
1992   sector image of a partition.  Note that compression is ineffective for
1993   encrypted data, hence it does not make sense to use it.
1994
1995   For a filesystem backup, you decrypt and mount the encrypted partition
1996   and back it up as you would a normal filesystem.  In this case the
1997   backup is not encrypted, unless your encryption method does that.  For
1998   example you can encrypt a backup with "tar" as follows with GnuPG:
1999
2000     tar cjf - <path> | gpg --cipher-algo AES -c - > backup.tbz2.gpg
2001
2002   And verify the backup like this if you are at "path":
2003
2004     cat backup.tbz2.gpg | gpg - | tar djf -
2005
2006   Note: Always verify backups, especially encrypted ones!
2007
2008   There is one problem with verifying like this: The kernel may still have
2009   some files cached and in fact verify them against RAM or may even verify
2010   RAM against RAM, which defeats the purpose of the exercise.  The
2011   following command empties the kernel caches:
2012
2013     echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
2014
2015   Run it after backup and before verify.
2016
2017   In both cases GnuPG will ask you interactively for your symmetric key. 
2018   The verify will only output errors.  Use "tar dvjf -" to get all
2019   comparison results.  To make sure no data is written to disk
2020   unencrypted, turn off swap if it is not encrypted before doing the
2021   backup.
2022
2023   Restore works like certification with the 'd' ('difference') replaced 
2024   by 'x' ('eXtract').  Refer to the man-page of tar for more explanations 
2025   and instructions.  Note that with default options tar will overwrite 
2026   already existing files without warning.  If you are unsure about how 
2027   to use tar, experiment with it in a location where you cannot do damage.
2028
2029   You can of course use different or no compression and you can use an
2030   asymmetric key if you have one and have a backup of the secret key that
2031   belongs to it.
2032
2033   A second option for a filesystem-level backup that can be used when the
2034   backup is also on local disk (e.g.  an external USB drive) is to use a
2035   LUKS container there and copy the files to be backed up between both
2036   mounted containers.  Also see next item.
2037
2038
2039   * 6.5 Do I need a backup of the full partition? Would the header
2040     and  key-slots not be enough?
2041
2042   Backup protects you against two things: Disk loss or corruption and user
2043   error.  By far the most questions on the dm-crypt mailing list about how
2044   to recover a damaged LUKS partition are related to user error.  For
2045   example, if you create a new filesystem on a non-mapped LUKS container,
2046   chances are good that all data is lost permanently.
2047
2048   For this case, a header+key-slot backup would often be enough.  But keep
2049   in mind that a well-treated (!) HDD has roughly a failure risk of 5% per
2050   year.  It is highly advisable to have a complete backup to protect
2051   against this case.
2052
2053
2054   * 6.6 What do I need to backup if I use "decrypt_derived"?
2055
2056   This is a script in Debian, intended for mounting /tmp or swap with a
2057   key derived from the master key of an already decrypted device.  If you
2058   use this for an device with data that should be persistent, you need to
2059   make sure you either do not lose access to that master key or have a
2060   backup of the data.  If you derive from a LUKS device, a header backup
2061   of that device would cover backing up the master key.  Keep in mind that
2062   this does not protect against disk loss.
2063
2064   Note: If you recreate the LUKS header of the device you derive from
2065   (using luksFormat), the master key changes even if you use the same
2066   passphrase(s) and you will not be able to decrypt the derived device
2067   with the new LUKS header.
2068
2069
2070   * 6.7 Does a backup compromise security?
2071
2072   Depends on how you do it.  However if you do not have one, you are going
2073   to eventually lose your encrypted data.
2074
2075   There are risks introduced by backups.  For example if you
2076   change/disable a key-slot in LUKS, a binary backup of the partition will
2077   still have the old key-slot.  To deal with this, you have to be able to
2078   change the key-slot on the backup as well, securely erase the backup or
2079   do a filesystem-level backup instead of a binary one.
2080
2081   If you use dm-crypt, backup is simpler: As there is no key management,
2082   the main risk is that you cannot wipe the backup when wiping the
2083   original.  However wiping the original for dm-crypt should consist of
2084   forgetting the passphrase and that you can do without actual access to
2085   the backup.
2086
2087   In both cases, there is an additional (usually small) risk with binary
2088   backups: An attacker can see how many sectors and which ones have been
2089   changed since the backup.  To prevent this, use a filesystem level
2090   backup method that encrypts the whole backup in one go, e.g.  as
2091   described above with tar and GnuPG.
2092
2093   My personal advice is to use one USB disk (low value data) or three
2094   disks (high value data) in rotating order for backups, and either use
2095   independent LUKS partitions on them, or use encrypted backup with tar
2096   and GnuPG.
2097
2098   If you do network-backup or tape-backup, I strongly recommend to go
2099   the filesystem backup path with independent encryption, as you
2100   typically cannot reliably delete data in these scenarios, especially
2101   in a cloud setting.  (Well, you can burn the tape if it is under your
2102   control...)
2103
2104
2105   * 6.8 What happens if I overwrite the start of a LUKS partition or
2106     damage the LUKS header or key-slots?
2107
2108   There are two critical components for decryption: The salt values in the
2109   key-slot descriptors of the header and the key-slots.  For LUKS2 they
2110   are a bit better protected.  but for LUKS1, these are right in the first
2111   sector.  If the salt values are overwritten or changed, nothing (in the
2112   cryptographically strong sense) can be done to access the data, unless
2113   there is a backup of the LUKS header.  If a key-slot is damaged, the
2114   data can still be read with a different key-slot, if there is a
2115   remaining undamaged and used key-slot.  Note that in order to make a
2116   key-slot completely unrecoverable, changing about 4-6 bits in random
2117   locations of its 128kiB size is quite enough.
2118
2119
2120   * 6.9 What happens if I (quick) format a LUKS partition?
2121
2122   I have not tried the different ways to do this, but very likely you will
2123   have written a new boot-sector, which in turn overwrites the LUKS
2124   header, including the salts, making your data permanently irretrievable,
2125   unless you have a LUKS header backup.  For LUKS2 this may still be
2126   recoverable without that header backup, for LUKS1 it is not.  You may
2127   also damage the key-slots in part or in full.  See also last item.
2128
2129
2130   * 6.10 How do I recover the master key from a mapped LUKS1 container?
2131
2132   Note: LUKS2 uses the kernel keyring to store keys and hence this
2133   procedure does not work unless you have explicitly disabled the use of
2134   the keyring with "--disable-keyring" on opening.
2135  
2136   This is typically only needed if you managed to damage your LUKS1
2137   header, but the container is still mapped, i.e.  "luksOpen"ed.  It also
2138   helps if you have a mapped container that you forgot or do not know a
2139   passphrase for (e.g.  on a long running server.)
2140
2141   WARNING: Things go wrong, do a full backup before trying this!
2142
2143   WARNING: This exposes the master key of the LUKS1 container.  Note that
2144   both ways to recreate a LUKS header with the old master key described
2145   below will write the master key to disk.  Unless you are sure you have
2146   securely erased it afterwards, e.g.  by writing it to an encrypted
2147   partition, RAM disk or by erasing the filesystem you wrote it to by a
2148   complete overwrite, you should change the master key afterwards. 
2149   Changing the master key requires a full data backup, luksFormat and then
2150   restore of the backup.  Alternatively the tool cryptsetup-reencrypt from
2151   the cryptsetup package can be used to change the master key (see its
2152   man-page), but a full backup is still highly recommended.
2153
2154   First, there is a script by Milan that automates the whole process,
2155   except generating a new LUKS1 header with the old master key (it prints
2156   the command for that though):
2157
2158   https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/blob/master/misc/luks-header-from-active
2159
2160   You can also do this manually. Here is how:
2161
2162   - Get the master key from the device mapper.  This is done by the
2163   following command.  Substitute c5 for whatever you mapped to:
2164
2165     # dmsetup table --target crypt --showkey /dev/mapper/c5
2166
2167     Result:
2168     0 200704 crypt aes-cbc-essiv:sha256
2169     a1704d9715f73a1bb4db581dcacadaf405e700d591e93e2eaade13ba653d0d09
2170     0 7:0 4096
2171
2172   The result is actually one line, wrapped here for clarity.  The long
2173   hex string is the master key.
2174
2175   - Convert the master key to a binary file representation.  You can do
2176   this manually, e.g.  with hexedit.  You can also use the tool "xxd"
2177   from vim like this:
2178
2179     echo "a1704d9....53d0d09" | xxd -r -p > <master-key-file>
2180
2181
2182   - Do a luksFormat to create a new LUKS1 header.
2183
2184     NOTE: If your header is intact and you just forgot the passphrase,
2185     you can just set a new passphrase, see next sub-item.
2186
2187   Unmap the device before you do that (luksClose). Then do
2188
2189     cryptsetup luksFormat --master-key-file=<master-key-file> <luks device>
2190
2191   Note that if the container was created with other than the default
2192   settings of the cryptsetup version you are using, you need to give
2193   additional parameters specifying the deviations.  If in doubt, try the
2194   script by Milan.  It does recover the other parameters as well.
2195
2196   Side note: This is the way the decrypt_derived script gets at the master
2197   key.  It just omits the conversion and hashes the master key string.
2198
2199   - If the header is intact and you just forgot the passphrase, just
2200   set a new passphrase like this:
2201
2202       cryptsetup luksAddKey --master-key-file=<master-key-file> <luks device>
2203
2204   You may want to disable the old one afterwards.
2205
2206
2207   * 6.11 What does the on-disk structure of dm-crypt look like?
2208
2209   There is none.  dm-crypt takes a block device and gives encrypted access
2210   to each of its blocks with a key derived from the passphrase given.  If
2211   you use a cipher different than the default, you have to specify that as
2212   a parameter to cryptsetup too.  If you want to change the password, you
2213   basically have to create a second encrypted device with the new
2214   passphrase and copy your data over.  On the plus side, if you
2215   accidentally overwrite any part of a dm-crypt device, the damage will be
2216   limited to the area you overwrote.
2217
2218
2219   * 6.12 What does the on-disk structure of LUKS1 look like?
2220
2221   Note: For LUKS2, refer to the LUKS2 document referenced in Item 1.2
2222
2223   A LUKS1 partition consists of a header, followed by 8 key-slot
2224   descriptors, followed by 8 key slots, followed by the encrypted data
2225   area.
2226
2227   Header and key-slot descriptors fill the first 592 bytes.  The key-slot
2228   size depends on the creation parameters, namely on the number of
2229   anti-forensic stripes, key material offset and master key size.
2230
2231   With the default parameters, each key-slot is a bit less than 128kiB in
2232   size.  Due to sector alignment of the key-slot start, that means the key
2233   block 0 is at offset 0x1000-0x20400, key block 1 at offset
2234   0x21000-0x40400, and key block 7 at offset 0xc1000-0xe0400.  The space
2235   to the next full sector address is padded with zeros.  Never used
2236   key-slots are filled with what the disk originally contained there, a
2237   key-slot removed with "luksRemoveKey" or "luksKillSlot" gets filled with
2238   0xff.  Due to 2MiB default alignment, start of the data area for
2239   cryptsetup 1.3 and later is at 2MiB, i.e.  at 0x200000.  For older
2240   versions, it is at 0x101000, i.e.  at 1'052'672 bytes, i.e.  at 1MiB +
2241   4096 bytes from the start of the partition.  Incidentally,
2242   "luksHeaderBackup" for a LUKS container created with default parameters
2243   dumps exactly the first 2MiB (or 1'052'672 bytes for headers created
2244   with cryptsetup versions < 1.3) to file and "luksHeaderRestore" restores
2245   them.
2246
2247   For non-default parameters, you have to figure out placement yourself. 
2248   "luksDump" helps.  See also next item.  For the most common non-default
2249   settings, namely aes-xts-plain with 512 bit key, the offsets are: 1st
2250   keyslot 0x1000-0x3f800, 2nd keyslot 0x40000-0x7e000, 3rd keyslot
2251   0x7e000-0xbd800, ..., and start of bulk data at 0x200000.
2252
2253   The exact specification of the format is here:
2254      https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/wikis/Specification
2255
2256   For your convenience, here is the LUKS1 header with hex offsets.  
2257   NOTE:
2258   The spec counts key-slots from 1 to 8, but the cryptsetup tool counts
2259   from 0 to 7.  The numbers here refer to the cryptsetup numbers.
2260
2261
2262 Refers to LUKS1 On-Disk Format Specification Version 1.2.3
2263
2264 LUKS1 header:
2265
2266 offset  length  name             data type  description
2267 -----------------------------------------------------------------------
2268 0x0000   0x06   magic            byte[]     'L','U','K','S', 0xba, 0xbe
2269      0      6
2270 0x0006   0x02   version          uint16_t   LUKS version
2271      6      3
2272 0x0008   0x20   cipher-name      char[]     cipher name spec.
2273      8     32
2274 0x0028   0x20   cipher-mode      char[]     cipher mode spec.
2275     40     32
2276 0x0048   0x20   hash-spec        char[]     hash spec.
2277     72     32
2278 0x0068   0x04   payload-offset   uint32_t   bulk data offset in sectors
2279    104      4                               (512 bytes per sector)
2280 0x006c   0x04   key-bytes        uint32_t   number of bytes in key
2281    108      4
2282 0x0070   0x14   mk-digest        byte[]     master key checksum
2283    112     20                               calculated with PBKDF2
2284 0x0084   0x20   mk-digest-salt   byte[]     salt for PBKDF2 when
2285    132     32                               calculating mk-digest
2286 0x00a4   0x04   mk-digest-iter   uint32_t   iteration count for PBKDF2
2287    164      4                               when calculating mk-digest
2288 0x00a8   0x28   uuid             char[]     partition UUID
2289    168     40
2290 0x00d0   0x30   key-slot-0       key slot   key slot 0
2291    208     48
2292 0x0100   0x30   key-slot-1       key slot   key slot 1
2293    256     48
2294 0x0130   0x30   key-slot-2       key slot   key slot 2
2295    304     48
2296 0x0160   0x30   key-slot-3       key slot   key slot 3
2297    352     48
2298 0x0190   0x30   key-slot-4       key slot   key slot 4
2299    400     48
2300 0x01c0   0x30   key-slot-5       key slot   key slot 5
2301    448     48
2302 0x01f0   0x30   key-slot-6       key slot   key slot 6
2303    496     48
2304 0x0220   0x30   key-slot-7       key slot   key slot 7
2305    544     48
2306
2307
2308 Key slot:
2309
2310 offset  length  name                  data type  description
2311 -------------------------------------------------------------------------
2312 0x0000   0x04   active                uint32_t   key slot enabled/disabled
2313      0      4
2314 0x0004   0x04   iterations            uint32_t   PBKDF2 iteration count
2315      4      4
2316 0x0008   0x20   salt                  byte[]     PBKDF2 salt
2317      8     32
2318 0x0028   0x04   key-material-offset   uint32_t   key start sector
2319     40      4                                    (512 bytes/sector)
2320 0x002c   0x04   stripes               uint32_t   number of anti-forensic
2321     44      4                                    stripes
2322
2323
2324
2325   * 6.13 What is the smallest possible LUKS1 container?
2326
2327   Note: From cryptsetup 1.3 onwards, alignment is set to 1MB.  With modern
2328   Linux partitioning tools that also align to 1MB, this will result in
2329   alignment to 2k sectors and typical Flash/SSD sectors, which is highly
2330   desirable for a number of reasons.  Changing the alignment is not
2331   recommended.
2332
2333   That said, with default parameters, the data area starts at exactly 2MB
2334   offset (at 0x101000 for cryptsetup versions before 1.3).  The smallest
2335   data area you can have is one sector of 512 bytes.  Data areas of 0
2336   bytes can be created, but fail on mapping.
2337
2338   While you cannot put a filesystem into something this small, it may
2339   still be used to contain, for example, key.  Note that with current
2340   formatting tools, a partition for a container this size will be 3MiB
2341   anyways.  If you put the LUKS container into a file (via losetup and a
2342   loopback device), the file needs to be 2097664 bytes in size, i.e.  2MiB
2343   + 512B.
2344
2345   The two ways to influence the start of the data area are key-size and
2346   alignment.
2347
2348   For alignment, you can go down to 1 on the parameter.  This will still
2349   leave you with a data-area starting at 0x101000, i.e.  1MiB+4096B
2350   (default parameters) as alignment will be rounded up to the next
2351   multiple of 8 (i.e.  4096 bytes) If in doubt, do a dry-run on a larger
2352   file and dump the LUKS header to get actual information.
2353
2354   For key-size, you can use 128 bit (e.g.  AES-128 with CBC), 256 bit
2355   (e.g.  AES-256 with CBC) or 512 bit (e.g.  AES-256 with XTS mode).  You
2356   can do 64 bit (e.g.  blowfish-64 with CBC), but anything below 128 bit
2357   has to be considered insecure today.
2358
2359   Example 1 - AES 128 bit with CBC:
2360
2361       cryptsetup luksFormat -s 128 --align-payload=8 <device>
2362
2363   This results in a data offset of 0x81000, i.e. 516KiB or 528384
2364   bytes.  Add one 512 byte sector and the smallest LUKS container size
2365   with these parameters is 516KiB + 512B or 528896 bytes.
2366
2367   Example 2 - Blowfish 64 bit with CBC (WARNING: insecure):
2368
2369       cryptsetup luksFormat -c blowfish -s 64 --align-payload=8 /dev/loop0
2370
2371   This results in a data offset of 0x41000, i.e. 260kiB or 266240
2372   bytes, with a minimal LUKS1 container size of 260kiB + 512B or 266752
2373   bytes.
2374
2375
2376   * 6.14 I think this is overly complicated. Is there an alternative?
2377
2378   Not really.  Encryption comes at a price.  You can use plain dm-crypt to
2379   simplify things a bit.  It does not allow multiple passphrases, but on
2380   the plus side, it has zero on disk description and if you overwrite some
2381   part of a plain dm-crypt partition, exactly the overwritten parts are
2382   lost (rounded up to full sectors).
2383
2384   * 6.15 Can I clone a LUKS container?
2385
2386   You can, but it breaks security, because the cloned container has the
2387   same header and hence the same master key.  Even if you change the 
2388   passphrase(s), the master key stays the same.  That means whoever has 
2389   access to one of the clones can decrypt them all, completely bypassing 
2390   the passphrases. 
2391
2392   While you can use cryptsetup-reencrypt to change the master key, 
2393   this is probably more effort than to create separate LUKS containers
2394   in the first place.
2395
2396   The right way to do this is to first luksFormat the target container,
2397   then to clone the contents of the source container, with both containers
2398   mapped, i.e.  decrypted.  You can clone the decrypted contents of a LUKS
2399   container in binary mode, although you may run into secondary issues
2400   with GUIDs in filesystems, partition tables, RAID-components and the
2401   like.  These are just the normal problems binary cloning causes.
2402
2403   Note that if you need to ship (e.g.) cloned LUKS containers with a
2404   default passphrase, that is fine as long as each container was
2405   individually created (and hence has its own master key).  In this case,
2406   changing the default passphrase will make it secure again.
2407
2408
2409 7. Interoperability with other Disk Encryption Tools
2410
2411
2412   * 7.1 What is this section about?
2413
2414   Cryptsetup for plain dm-crypt can be used to access a number of on-disk
2415   formats created by tools like loop-aes patched into losetup.  This
2416   sometimes works and sometimes does not.  This section collects insights
2417   into what works, what does not and where more information is required.
2418
2419   Additional information may be found in the mailing-list archives,
2420   mentioned at the start of this FAQ document.  If you have a solution
2421   working that is not yet documented here and think a wider audience may
2422   be interested, please email the FAQ maintainer.
2423
2424
2425   * 7.2 loop-aes: General observations.
2426
2427   One problem is that there are different versions of losetup around. 
2428   loop-aes is a patch for losetup.  Possible problems and deviations
2429   from cryptsetup option syntax include:
2430
2431   - Offsets specified in bytes (cryptsetup: 512 byte sectors)
2432
2433   - The need to specify an IV offset
2434
2435   - Encryption mode needs specifying (e.g. "-c twofish-cbc-plain")
2436
2437   - Key size needs specifying (e.g. "-s 128" for 128 bit keys)
2438
2439   - Passphrase hash algorithm needs specifying
2440
2441   Also note that because plain dm-crypt and loop-aes format does not have
2442   metadata, and while the loopAES extension for cryptsetup tries
2443   autodetection (see command loopaesOpen), it may not always work.  If you
2444   still have the old set-up, using a verbosity option (-v) on mapping with
2445   the old tool or having a look into the system logs after setup could
2446   give you the information you need.  Below, there are also some things
2447   that worked for somebody.
2448
2449
2450   * 7.3 loop-aes patched into losetup on Debian 5.x, kernel 2.6.32
2451
2452   In this case, the main problem seems to be that this variant of
2453   losetup takes the offset (-o option) in bytes, while cryptsetup takes
2454   it in sectors of 512 bytes each.  
2455
2456   Example: The losetup command
2457
2458     losetup -e twofish -o 2560 /dev/loop0 /dev/sdb1
2459     mount /dev/loop0 mount-point
2460
2461   translates to
2462
2463     cryptsetup create -c twofish -o 5 --skip 5 e1 /dev/sdb1
2464     mount /dev/mapper/e1 mount-point
2465
2466
2467
2468   * 7.4 loop-aes with 160 bit key
2469
2470   This seems to be sometimes used with twofish and blowfish and represents
2471   a 160 bit ripemed160 hash output padded to 196 bit key length.  It seems
2472   the corresponding options for cryptsetup are
2473
2474     --cipher twofish-cbc-null -s 192 -h ripemd160:20
2475
2476
2477
2478   * 7.5 loop-aes v1 format OpenSUSE
2479
2480   Apparently this is done by older OpenSUSE distros and stopped working
2481   from OpenSUSE 12.1 to 12.2.  One user had success with the following:
2482
2483     cryptsetup create <target> <device> -c aes -s 128 -h sha256
2484
2485
2486
2487   * 7.6 Kernel encrypted loop device (cryptoloop)
2488
2489   There are a number of different losetup implementations for using
2490   encrypted loop devices so getting this to work may need a bit of
2491   experimentation.
2492
2493   NOTE: Do NOT use this for new containers! Some of the existing
2494   implementations are insecure and future support is uncertain.
2495
2496   Example for a compatible mapping:
2497
2498     losetup -e twofish -N /dev/loop0 /image.img
2499
2500   translates to
2501
2502     cryptsetup create image_plain /image.img -c twofish-cbc-plain -H plain
2503
2504   with the mapping being done to /dev/mapper/image_plain instead of
2505   to /dev/loop0.
2506
2507   More details:
2508
2509   Cipher, mode and password hash (or no hash):
2510
2511   -e cipher [-N]        => -c cipher-cbc-plain -H plain [-s 256]
2512   -e cipher             => -c cipher-cbc-plain -H ripemd160 [-s 256]
2513
2514
2515   Key size and offsets (losetup: bytes, cryptsetuop: sectors of 512 bytes):
2516
2517   -k 128                 => -s 128
2518   -o 2560                => -o 5 -p 5       # 2560/512 = 5
2519
2520
2521   There is no replacement for --pass-fd, it has to be emulated using
2522   keyfiles, see the cryptsetup man-page.
2523
2524
2525 8. Issues with Specific Versions of cryptsetup
2526
2527
2528   * 8.1 When using the create command for plain dm-crypt with
2529     cryptsetup 1.1.x, the mapping is incompatible and my data is not
2530     accessible anymore!
2531
2532   With cryptsetup 1.1.x, the distro maintainer can define different
2533   default encryption modes.  You can check the compiled-in defaults using
2534   "cryptsetup --help".  Moreover, the plain device default changed because
2535   the old IV mode was vulnerable to a watermarking attack.
2536
2537   If you are using a plain device and you need a compatible mode, just
2538   specify cipher, key size and hash algorithm explicitly.  For
2539   compatibility with cryptsetup 1.0.x defaults, simple use the following:
2540
2541     cryptsetup create -c aes-cbc-plain -s 256 -h ripemd160 <name> <dev>
2542
2543   LUKS stores cipher and mode in the metadata on disk, avoiding this
2544   problem.
2545
2546
2547   * 8.2 cryptsetup on SLED 10 has problems...
2548
2549   SLED 10 is missing an essential kernel patch for dm-crypt, which is
2550   broken in its kernel as a result.  There may be a very old version of
2551   cryptsetup (1.0.x) provided by SLED, which should also not be used
2552   anymore as well.  My advice would be to drop SLED 10.
2553
2554
2555   * 8.3 Gcrypt 1.6.x and later break Whirlpool
2556
2557   It is the other way round: In gcrypt 1.5.x, Whirlpool is broken and it
2558   was fixed in 1.6.0 and later.  If you selected whirlpool as hash on
2559   creation of a LUKS container, it does not work anymore with the fixed
2560   library.  This shows one serious risk of using rarely used settings.
2561
2562   Note that at the time this FAQ item was written, 1.5.4 was the latest
2563   1.5.x version and it has the flaw, i.e.  works with the old Whirlpool
2564   version.  Possibly later 1.5.x versions will work as well.  If not,
2565   please let me know.
2566
2567   The only two ways to access older LUKS containers created with Whirlpool
2568   are to either decrypt with an old gcrypt version that has the flaw or to
2569   use a compatibility feature introduced in cryptsetup 1.6.4 and gcrypt
2570   1.6.1 or later.  Version 1.6.0 cannot be used.
2571
2572   Steps:
2573
2574   - Make at least a header backup or better, refresh your full backup. 
2575   (You have a full backup, right?  See Item 6.1 and following.)
2576
2577   - Make sure you have cryptsetup 1.6.4 or later and check the gcrypt
2578     version:
2579
2580      cryptsetup luksDump <your luks device> --debug | grep backend
2581
2582   If gcrypt is at version 1.5.x or before:
2583
2584   - Reencrypt the LUKS header with a different hash. (Requires entering
2585   all keyslot passphrases.  If you do not have all, remove the ones you
2586   do not have before.):
2587
2588      cryptsetup-reencrypt --keep-key --hash sha256 <your luks device>
2589
2590   If gcrypt is at version 1.6.1 or later:
2591
2592   - Patch the hash name in the LUKS header from "whirlpool" to
2593   "whirlpool_gcryptbug".  This activates the broken implementation. 
2594   The detailed header layout is in Item 6.12 of this FAQ and in the
2595   LUKS on-disk format specification.  One way to change the hash is
2596   with the following command:
2597
2598      echo -n -e 'whirlpool_gcryptbug\0' | dd of=<luks device> bs=1 seek=72 conv=notrunc
2599
2600   - You can now open the device again. It is highly advisable to change
2601   the hash now with cryptsetup-reencrypt as described above.  While you
2602   can reencrypt to use the fixed whirlpool, that may not be a good idea
2603   as almost nobody seems to use it and hence the long time until the
2604   bug was discovered.
2605
2606
2607 9. The Initrd question
2608
2609
2610   * 9.1 My initrd is broken with cryptsetup
2611
2612   That is not nice!  However the initrd is supplied by your distribution,
2613   not by the cryptsetup project and hence you should complain to them.  We
2614   cannot really do anything about it.
2615
2616
2617   * 9.2 CVE-2016-4484 says cryptsetup is broken!
2618
2619   Not really. It says the initrd in some Debian versions have a behavior 
2620   that under some very special and unusual conditions may be considered
2621   a vulnerability. 
2622
2623   What happens is that you can trick the initrd to go to a rescue-shell if
2624   you enter the LUKS password wrongly in a specific way.  But falling back
2625   to a rescue shell on initrd errors is a sensible default behavior in the
2626   first place.  It gives you about as much access as booting a rescue
2627   system from CD or USB-Stick or as removing the disk would give you.  So
2628   this only applies when an attacker has physical access, but cannot boot
2629   anything else or remove the disk.  These will be rare circumstances
2630   indeed, and if you rely on the default distribution initrd to keep you
2631   safe under these circumstances, then you have bigger problems than this
2632   somewhat expected behavior.
2633
2634   The CVE was exagerrated and should not be assigned to upstream
2635   cryptsetup in the first place (it is a distro specific initrd issue). 
2636   It was driven more by a try to make a splash for self-aggrandizement,
2637   than by any actual security concerns.  Ignore it.
2638
2639
2640   * 9.3 How do I do my own initrd with cryptsetup?
2641
2642   Note: The instructions here apply to an initrd in initramfs format, not
2643   to an initrd in initrd format.  The latter is a filesystem image, not a
2644   cpio-archive, and seems to not be widely used anymore.
2645  
2646   It depends on the distribution.  Below, I give a very simple example and
2647   step-by-step instructions for Debian.  With a bit of work, it should be
2648   possible to adapt this to other distributions.  Note that the
2649   description is pretty general, so if you want to do other things with an
2650   initrd it provides a useful starting point for that too.
2651
2652   01) Unpacking an existing initrd to use as template
2653
2654   A Linux initrd is in gzip'ed cpio format. To unpack it, use something
2655   like this: 
2656
2657      md tmp; cd tmp; cat ../initrd | gunzip | cpio -id
2658
2659   After this, you have the full initrd content in tmp/
2660
2661   02) Inspecting the init-script
2662
2663   The init-script is the only thing the kernel cares about.  All activity
2664   starts there.  Its traditional location is /sbin/init on disk, but /init
2665   in an initrd.  In an initrd unpacked as above it is tmp/init.
2666
2667   While init can be a binary despite usually being called "init script",
2668   in Debian the main init on the root partition is a binary, but the init
2669   in the initrd (and only that one is called by the kernel) is a script
2670   and starts like this:
2671
2672     #!/bin/sh
2673     ....
2674
2675   The "sh" used here is in tmp/bin/sh as just unpacked, and in Debian it
2676   currently is a busybox.
2677
2678   03) Creating your own initrd
2679
2680   The two examples below should give you most of what is needed.  This is
2681   tested with LUKS1 and should work with LUKS2 as well.  If not, please
2682   let me know.
2683
2684   Here is a really minimal example.  It does nothing but set up some
2685   things and then drop to an interactive shell.  It is perfect to try out
2686   things that you want to go into the init-script.
2687
2688    #!/bin/sh
2689    export PATH=/sbin:/bin  
2690    [ -d /sys ] || mkdir /sys
2691    [ -d /proc ] || mkdir /proc
2692    [ -d /tmp ] || mkdir /tmp
2693    mount -t sysfs -o nodev,noexec,nosuid sysfs /sys
2694    mount -t proc -o nodev,noexec,nosuid proc /proc
2695    echo "initrd is running, starting BusyBox..."
2696    exec /bin/sh --login
2697
2698
2699   Here is an example that opens the first LUKS-partition it finds with the
2700   hard-coded password "test2" and then mounts it as root-filesystem.  This
2701   is intended to be used on an USB-stick that after boot goes into a safe,
2702   as it contains the LUKS-passphrase in plain text and is not secure to be
2703   left in the system.  The script contains debug-output that should make it
2704   easier to see what is going on.  Note that the final hand-over to the init
2705   on the encrypted root-partition is done by "exec switch_root /mnt/root
2706   /sbin/init", after mounting the decrypted LUKS container with "mount
2707   /dev/mapper/c1 /mnt/root".  The second argument of switch_root is relative
2708   to the first argument, i.e.  the init started with this command is really
2709   /mnt/sbin/init before switch_root runs.
2710
2711    #!/bin/sh
2712    export PATH=/sbin:/bin
2713    [ -d /sys ] || mkdir /sys
2714    [ -d /proc ] || mkdir /proc
2715    [ -d /tmp ] || mkdir /tmp
2716    mount -t sysfs -o nodev,noexec,nosuid sysfs /sys
2717    mount -t proc -o nodev,noexec,nosuid proc /proc
2718    echo "detecting LUKS containers in sda1-10, sdb1-10"; sleep 1
2719    for i in a b
2720    do
2721      for j in 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2722      do
2723        sleep 0.5
2724        d="/dev/sd"$i""$j
2725        echo -n $d
2726        cryptsetup isLuks $d >/dev/null 2>&1
2727        r=$?
2728        echo -n "  result: "$r""
2729        # 0 = is LUKS, 1 = is not LUKS, 4 = other error
2730        if expr $r = 0 > /dev/null
2731        then
2732          echo "  is LUKS, attempting unlock"
2733          echo -n "test2" | cryptsetup luksOpen --key-file=- $d c1
2734          r=$?
2735          echo "  result of unlock attempt: "$r""
2736          sleep 2
2737          if expr $r = 0 > /dev/null
2738          then
2739            echo "*** LUKS partition unlocked, switching root *** 
2740            echo "    (waiting 30 seconds before doing that)"
2741            mount /dev/mapper/c1 /mnt/root
2742            sleep 30
2743            exec switch_root /mnt/root /sbin/init
2744          fi
2745        else
2746          echo "  is not LUKS"
2747        fi
2748      done
2749    done
2750    echo "FAIL finding root on LUKS, loading BusyBox..."; sleep 5
2751    exec /bin/sh --login
2752
2753
2754   04) What if I want a binary in the initrd, but libraries are missing?
2755
2756   That is a bit tricky.  One option is to compile statically, but that
2757   does not work for everything.  Debian puts some libraries into lib/ and
2758   lib64/ which are usually enough.  If you need more, you can add the
2759   libraries you need there.  That may or may not need a configuration
2760   change for the dynamic linker "ld" as well.  Refer to standard Linux
2761   documentation on how to add a library to a Linux system.  A running
2762   initrd is just a running Linux system after all, it is not special in
2763   any way.
2764
2765   05) How do I repack the initrd?
2766
2767   Simply repack the changed directory. While in tmp/, do
2768   the following:
2769   ```
2770   find . | cpio --create --format='newc' | gzip > ../new_initrd
2771   ```
2772   Rename "new_initrd" to however you want it called (the name of
2773   the initrd is a kernel-parameter) and move to /boot. That is it.
2774
2775
2776 10. LUKS2 Questions
2777
2778
2779   * 10.1 Is the cryptography of LUKS2 different?
2780
2781   Mostly not.  The header has changed in its structure, but the
2782   crytpgraphy is the same.  The one exception is that PBKDF2 has been
2783   replaced by Argon2 to give better resilience against attacks attacks by
2784   graphics cards and other hardware with lots of computing power but
2785   limited local memory per computing element.
2786
2787
2788   * 10.2 What new features does LUKS2 have?
2789   
2790   There are quite a few.  I recommend reading the man-page and the on-disk
2791   format specification, see Item 1.2.
2792
2793   To list just some:
2794   - A lot of the metadata is JSON, allowing for easier extension
2795   - Max 32 key-slots per default
2796   - Better protection for bad passphrases now available with Argon2
2797   - Authenticated encryption 
2798   - The LUKS2 header is less vulnerable to corruption and has a 2nd copy
2799   
2800   
2801   * 10.3 Why does LUKS2 need so much memory?
2802
2803   LUKS2 uses Argon2 instead of PBKDF2.  That causes the increase in memory. 
2804   See next item.
2805
2806
2807   * 10.4  Why use Argon2 in LUKS 2 instead of PBKDF2?
2808
2809   LUKS tries to be secure with not-so-good passwords.  Bad passwords need to
2810   be protected in some way against an attacker that just tries all possible
2811   combinations.  (For good passwords, you can just wait for the attacker to
2812   die of old age...) The situation with LUKS is not quite the same as with a
2813   password stored in a database, but there are similarities.
2814
2815   LUKS does not store passwords on disk.  Instead, the passwords are used to
2816   decrypt the master-key with it and that one is stored on disk in encrypted
2817   form.  If you have a good password, with, say, more than 80 bits of
2818   entropy, you could just put the password through a single crypto-hash (to
2819   turn it into something that can be used as a key) and that would be secure. 
2820   This is what plain dm-crypt does.
2821
2822   If the password has lower entropy, you want to make this process cost some
2823   effort, so that each try takes time and resources and slows the attacker
2824   down.  LUKS1 uses PBKDF2 for that, adding an iteration count and a salt. 
2825   The iteration count is per default set to that it takes 1 second per try on
2826   the CPU of the device where the respective passphrase was set.  The salt is
2827   there to prevent precomputation.
2828
2829   The problem with that is that if you use a graphics card, you can massively
2830   speed up these computations as PBKDF2 needs very little memeory to compute
2831   it.  A graphics card is (grossly simplified) a mass of small CPUs with some
2832   small very fast local memory per CPU and a large slow memory (the 4/6/8 GB
2833   a current card may have).  If you can keep a computation in the small,
2834   CPU-local memory, you can gain a speed factor of 1000 or more when trying
2835   passwords with PBKDF2.
2836
2837   Argon2 was created to address this problem.  It adds a "large memory
2838   property" where computing the result with less memory than the memory
2839   parameter requires is massively (exponentially) slowed down.  That means,
2840   if you set, for example, 4GB of memory, computing Argon2 on a graphics card
2841   with around 100kB of memory per "CPU" makes no sense at all because it is
2842   far too slow.  An attacker has hence to use real CPUs and furthermore is
2843   limited by main memory bandwith.
2844
2845   Hence the large amount of memory used is a security feature and should not
2846   be turned off or reduced.  If you really (!) understand what you are doing
2847   and can assure good passwords, you can either go back to PBKDF2 or set a
2848   low amount of memory used for Argon2 when creating the header.
2849
2850
2851   * 10.5 LUKS2 is insecure! It uses less memory than the Argon2 RFC say!
2852
2853   Well, not really.  The RFC recommends 6GiB of memory for use with disk
2854   encryption.  That is a bit insane and something clearly went wrong in the
2855   standardization process here.  First, that makes Argon2 unusable on any 32
2856   bit Linux and that is clearly a bad thing.  Second, there are many small
2857   Linux devices around that do not have 6GiB of RAM in the first place.  For
2858   example, the current Raspberry Pi has 1GB, 2GB or 4GB of RAM, and with the
2859   RFC recommendations, none of these could compute Argon2 hashes.
2860
2861   Hence LUKS2 uses a more real-world approach.  Iteration is set to a
2862   minimum of 4 because there are some theoretical attacks that work up to an
2863   iteration count of 3.  The thread parameter is set to 4.  To achieve 2
2864   second/slot unlock time, LUKS2 adjusts the memory parameter down if
2865   needed.  In the other direction, it will respect available memory and not
2866   exceed it.  On a current PC, the memory parameter will be somewhere around
2867   1GB, which should quite generous.  The minimum I was able to set in an
2868   experiment with "-i 1" was 400kB of memory and that is too low to be
2869   secure.  A Raspberry Pi would probably end up somewhere around 50MB (have
2870   not tried it) and that should still be plenty.
2871
2872   That said, if you have a good, high-entropy passphrase, LUKS2 is secure
2873   with any memory parameter.
2874
2875
2876   * 10.6 How does re-encryption store data while it is running?
2877
2878   All metadata necessary to perform a recovery of said segment (in case of 
2879   crash) is stored in the LUKS2 metadata area. No matter if the LUKS2 
2880   reencryption was run in online or offline mode.
2881
2882   
2883   * 10.7 What do I do if re-encryption crashes?
2884   
2885   In case of a reencryption application crash, try to close the original
2886   device via following command first: 
2887
2888     cryptsetup close <my_crypt_device>. 
2889
2890   Cryptsetup assesses if it's safe to teardown the reencryption device stack
2891   or not.  It will also cut off I/O (via dm-error mapping) to current
2892   hotzone segment (to make later recovery possible).  If it can't be torn
2893   down, i.e.  due to a mounted fs, you must unmount the filesystem first. 
2894   Never try to tear down reencryption dm devices manually using e.g. 
2895   dmsetup tool, at least not unless cryptsetup says it's safe to do so.  It
2896   could damage the data beyond repair.
2897
2898
2899   * 10.8 Do I need to enter two passphrases to recover a crashed
2900     re-encryption? 
2901
2902   Cryptsetup (command line utility) expects the passphrases to be identical
2903   for the keyslot containing old volume key and for the keyslot containing
2904   new one.  So the recovery happens during normal the "cryptsetup open" 
2905   operation or the equivalent during boot.
2906
2907   Re-encryption recovery can be also performed in offline mode by 
2908   the "cryptsetup repair" command.
2909
2910
2911   * 10.9 What is an unbound keyslot and what is it used for?
2912
2913   Quite simply, an 'unbound key' is an independent 'key' stored in a luks2 
2914   keyslot that cannot be used to unlock a LUKS2 data device. More specifically, 
2915   an 'unbound key' or 'unbound luks2 keyslot' contains a secret that is not
2916   currently associated with any data/crypt segment (encrypted area) in the 
2917   LUKS2 'Segments' section (displayed by luksDump).
2918
2919   This is a bit of a more general idea. It basically allows to use a keyslot
2920   as a container for a key to be used in other things than decrypting a 
2921   data segment.
2922
2923   As of April 2020, the following uses are defined:
2924
2925   1) LUKS2 re-encryption. The new volume key is stored in an unbound keyslot 
2926      which becomes a regular LUKS2 keyslot later when re-encryption is 
2927      finished.
2928   
2929   2) Somewhat similar is the use with a wrapped key scheme (e.g. with the 
2930      paes cipher). In this case, the VK (Volume Key) stored in a keyslot 
2931      is an encrypted binary binary blob. The KEK (Key Encryption Key) for 
2932      that blob may be refreshed (Note that this KEK is not managed by 
2933      cryptsetup!) and the binary blob gets changed. The KEK refresh process 
2934      uses an 'unbound keyslot'. First the future effective VK is placed 
2935      in the unbound keyslot and later it gets turned into the new real VK 
2936      (and bound to the respective crypt segment).
2937
2938
2939   * 10.10 What about the size of the LUKS2 header?
2940
2941   While the LUKS1 header has a fixed size that is determined by the cipher
2942   spec (see Item 6.12), LUKS2 is more variable. The default size is 16MB,
2943   but it can be adjusted on creation by using the --luks2-metadata-size 
2944   and --luks2-keyslots-size options. Refer to the man-page for details.
2945   While adjusting the size in an existing LUKS2 container is possible,
2946   it is somewhat complicated and risky. My advice is to do a backup, 
2947   recreate the container with changed parameters and restore that backup.
2948
2949
2950   * 10.11 Does LUKS2 store metadata anywhere except in the header?
2951  
2952   It does not. But note that if you use the experimental integrity support,
2953   there will be an integrity header as well at the start of the data area 
2954   and things  get a bit more complicated. All metadata will still be at the 
2955   start of the device, nothing gets stored somewhere in the middle or at 
2956   the end. 
2957   
2958
2959 11. References and Further Reading
2960
2961   * Purpose of this Section
2962
2963   The purpose of this section is to collect references to all materials
2964   that do not fit the FAQ but are relevant in some fashion.  This can be
2965   core topics like the LUKS spec or disk encryption, but it can also be
2966   more tangential, like secure storage management or cryptography used in
2967   LUKS.  It should still have relevance to cryptsetup and its
2968   applications.
2969
2970   If you want to see something added here, send email to the maintainer
2971   (or the cryptsetup mailing list) giving an URL, a description (1-3 lines
2972   preferred) and a section to put it in.  You can also propose new
2973   sections.
2974
2975   At this time I would like to limit the references to things that are
2976   available on the web.
2977
2978   * Specifications
2979
2980   - LUKS on-disk format spec: See Item 1.2
2981
2982   * Other Documentation
2983   
2984   - Arch Linux on LUKS, LVM and full-disk encryption: 
2985     https://wiki.archlinux.org/index.php/Dm-crypt/Encrypting_an_entire_system
2986
2987   * Code Examples
2988
2989   - Some code examples are in the source package under docs/examples
2990
2991   - LUKS AF Splitter in Ruby by John Lane: https://rubygems.org/gems/afsplitter
2992
2993   * Brute-forcing passphrases
2994
2995   - http://news.electricalchemy.net/2009/10/password-cracking-in-cloud-part-5.html
2996
2997   - http://it.slashdot.org/story/12/12/05/0623215/new-25-gpu-monster-devours-strong-passwords-in-minutes
2998
2999   * Tools
3000
3001   * SSD and Flash Disk Related
3002
3003   * Disk Encryption
3004
3005   * Attacks Against Disk Encryption
3006
3007   * Risk Management as Relevant for Disk Encryption
3008
3009   * Cryptography
3010
3011   * Secure Storage
3012
3013
3014 A. Contributors
3015 In no particular order:
3016
3017   - Arno Wagner
3018
3019   - Milan Broz
3020
3021 ___