ef1fea727e425469d772d8b3f6cfa2404e11a339
[platform/upstream/cryptsetup.git] / FAQ
1 Sections 
2
3 1. General Questions
4 2. Setup
5 3. Common Problems
6 4. Troubleshooting
7 5. Security Aspects
8 6. Backup and Data Recovery
9 7. Interoperability with other Disk Encryption Tools
10 8. Issues with Specific Versions of cryptsetup
11 A. Contributors
12
13
14 1. General Questions 
15
16
17  * 1.1 What is this?
18
19   This is the FAQ (Frequently Asked Questions) for cryptsetup. It
20   covers Linux disk encryption with plain dm-crypt (one passphrase,
21   no management, no metadata on disk) and LUKS (multiple user keys
22   with one master key, anti-forensic features, metadata block at
23   start of device, ...). The latest version of this FAQ should
24   usually be available at
25   http://code.google.com/p/cryptsetup/wiki/FrequentlyAskedQuestions
26
27
28  * 1.2 WARNINGS
29
30   ATTENTION: If you are going to read just one thing, make it the
31   section on Backup and Data Recovery. By far the most questions on
32   the cryptsetup mailing list are from people that managed to damage
33   the start of their LUKS partitions, i.e. the LUKS header. In
34   most cases, there is nothing that can be done to help these poor
35   souls recover their data. Make sure you understand the problem and
36   limitations imposed by the LUKS security model BEFORE you face
37   such a disaster! In particular, make sure you have a current header
38   backup before doing any potentially dangerous operations.
39
40   SSDs/FLASH DRIVES: SSDs and Flash are different. Currently it is
41   unclear how to get LUKS or plain dm-crypt to run on them with the
42   full set of security features intact. This may or may not be a
43   problem, depending on the attacher model. See Section 5.17.
44
45   BACKUP: Yes, encrypted disks die, just as normal ones do. A full
46   backup is mandatory, see Section "6. Backup and Data Recovery" on
47   options for doing encrypted backup.
48
49   CLONING/IMAGING: If you clone or image a LUKS container, you make a
50   copy of the LUKS header and the master key will stay the same!
51   That means that if you distribute an image to several machines, the
52   same master key will be used on all of them, regardless of whether
53   you change the passphrases. Do NOT do this! If you do, a root-user
54   on any of the machines with a mapped (decrypted) container or a
55   passphrase on that machine can decrypt all other copies, breaking
56   security. See also Item 6.15.
57
58   DISTRIBUTION INSTALLERS: Some distribution installers offer to
59   create LUKS containers in a way that can be mistaken as activation
60   of an existing container. Creating a new LUKS container on top of
61   an existing one leads to permanent, complete and irreversible data
62   loss. It is strongly recommended to only use distribution
63   installers after a complete backup of all LUKS containers has been
64   made.
65
66   NO WARNING ON NON-INTERACTIVE FORMAT: If you feed cryptsetup from
67   STDIN (e.g. via GnuPG) on LUKS format, it does not give you the
68   warning that you are about to format (and e.g. will lose any
69   pre-existing LUKS container on the target), as it assumes it is
70   used from a script. In this scenario, the responsibility for
71   warning the user and possibly checking for an existing LUKS header
72   is shifted to the script. This is a more general form of the
73   previous item.
74
75   LUKS PASSPHRASE IS NOT THE MASTER KEY: The LUKS passphrase is not
76   used in deriving the master key. It is used in decrypting a master
77   key that is randomly selected on header creation. This means that
78   if you create a new LUKS header on top of an old one with
79   exactly the same parameters and exactly the same passphrase as the
80   old one, it will still have a different master key and your data
81   will be permanently lost.
82
83   PASSPHRASE CHARACTER SET: Some people have had difficulties with
84   this when upgrading distributions. It is highly advisable to only
85   use the 95 printable characters from the first 128 characters of
86   the ASCII table, as they will always have the same binary
87   representation. Other characters may have different encoding
88   depending on system configuration and your passphrase will not
89   work with a different encoding. A table of the standardized first
90   128 ASCII characters can, e.g. be found on
91   http://en.wikipedia.org/wiki/ASCII
92
93
94  * 1.3 System specific warnings
95
96   - Ubuntu as of 4/2011: It seems the installer offers to create
97   LUKS partitions in a way that several people mistook for an offer
98   to activate their existing LUKS partition. The installer gives no
99   or an inadequate warning and will destroy your old LUKS header,
100   causing permanent data loss. See also the section on Backup and
101   Data Recovery.
102
103   This issue has been acknowledged by the Ubuntu dev team, see here:
104   http://launchpad.net/bugs/420080
105
106   Update 7/2012: I am unsure whether this has been fixed by now, best
107   be careful.
108
109
110  * 1.4 My LUKS-device is broken! Help!
111
112   First: Do not panic! In many cases the data is still recoverable.
113   Do not do anything hasty! Steps:
114
115   - Take some deep breaths. Maybe add some relaxing music. This may
116   sound funny, but I am completely serious. Often, critical damage is
117   done only after the initial problem.
118
119   - Do not reboot. The keys mays still be in the kernel if the device
120   is mapped.
121
122   - Make sure others do not reboot the system.
123
124   - Do not write to your disk without a clear understanding why this
125   will not make matters worse. Do a sector-level backup before any
126   writes. Often you do not need to write at all to get enough access
127   to make a backup of the data.
128
129   - Relax some more.
130
131   - Read section 6 of this FAQ.
132
133   - Ask on the mailing-list if you need more help.
134
135
136  * 1.5 Who wrote this?
137
138   Current FAQ maintainer is Arno Wagner <arno@wagner.name>. Other
139   contributors are listed at the end. If you want to contribute, send
140   your article, including a descriptive headline, to the maintainer,
141   or the dm-crypt mailing list with something like "FAQ ..." in the
142   subject. You can also send more raw information and have me write
143   the section. Please note that by contributing to this FAQ, you
144   accept the license described below.
145
146   This work is under the "Attribution-Share Alike 3.0 Unported"
147   license, which means distribution is unlimited, you may create
148   derived works, but attributions to original authors and this
149   license statement must be retained and the derived work must be
150   under the same license. See
151   http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ for more details of
152   the license.
153
154   Side note: I did text license research some time ago and I think
155   this license is best suited for the purpose at hand and creates the
156   least problems.
157
158
159  * 1.5 Where is the project website?
160
161   There is the project website at http://code.google.com/p/cryptsetup/
162   Please do not post questions there, nobody will read them. Use
163   the mailing-list instead.
164
165
166  * 1.6 Is there a mailing-list?
167
168   Instructions on how to subscribe to the mailing-list are at on the
169   project website. People are generally helpful and friendly on the
170   list.
171
172   The question of how to unsubscribe from the list does crop up
173   sometimes. For this you need your list management URL, which is
174   sent to you initially and once at the start of each month. Go to
175   the URL mentioned in the email and select "unsubscribe". This page
176   also allows you to request a password reminder.
177
178   Alternatively, you can send an Email to dm-crypt-request@saout.de
179   with just the word "help" in the subject or message body. Make sure
180   to send it from your list address.
181
182   The mailing list archive is here:
183   http://dir.gmane.org/gmane.linux.kernel.device-mapper.dm-crypt
184
185
186 2. Setup 
187
188
189  * 2.1 What is the difference between "plain" and LUKS format?
190
191   First, unless you happen to understand the cryptographic background
192   well, you should use LUKS. It does protect the user from a lot of
193   common mistakes. Plain dm-crypt is for experts.
194
195   Plain format is just that: It has no metadata on disk, reads all
196   parameters from the commandline (or the defaults), derives a
197   master-key from the passphrase and then uses that to de-/encrypt
198   the sectors of the device, with a direct 1:1 mapping between
199   encrypted and decrypted sectors.
200
201   Primary advantage is high resilience to damage, as one damaged
202   encrypted sector results in exactly one damaged decrypted sector.
203   Also, it is not readily apparent that there even is encrypted data
204   on the device, as an overwrite with crypto-grade randomness (e.g.
205   from /dev/urandom) looks exactly the same on disk.
206
207   Side-note: That has limited value against the authorities. In
208   civilized countries, they cannot force you to give up a crypto-key
209   anyways. In the US, the UK and dictatorships around the world,
210   they can force you to give up the keys (using imprisonment or worse
211   to pressure you), and in the worst case, they only need a
212   nebulous "suspicion" about the presence of encrypted data. My
213   advice is to either be ready to give up the keys or to not have
214   encrypted data when traveling to those countries, especially when
215   crossing the borders.
216
217   Disadvantages are that you do not have all the nice features that
218   the LUKS metadata offers, like multiple passphrases that can be
219   changed, the cipher being stored in the metadata, anti-forensic
220   properties like key-slot diffusion and salts, etc..
221
222   LUKS format uses a metadata header and 8 key-slot areas that are
223   being placed at the beginning of the disk, see below under "What
224   does the LUKS on-disk format looks like?". The passphrases are used
225   to decrypt a single master key that is stored in the anti-forensic
226   stripes.
227
228   Advantages are a higher usability, automatic configuration of
229   non-default crypto parameters, defenses against low-entropy
230   passphrases like salting and iterated PBKDF2 passphrase hashing,
231   the ability to change passphrases, and others.
232
233   Disadvantages are that it is readily obvious there is encrypted
234   data on disk (but see side note above) and that damage to the
235   header or key-slots usually results in permanent data-loss. See
236   below under "6. Backup and Data Recovery" on how to reduce that
237   risk. Also the sector numbers get shifted by the length of the
238   header and key-slots and there is a loss of that size in capacity
239   (1MB+4096B for defaults and 2MB for the most commonly used
240   non-default XTS mode).
241
242
243  * 2.2 Can I encrypt an already existing, non-empty partition to use
244    LUKS?
245
246   There is no converter, and it is not really needed. The way to do
247   this is to make a backup of the device in question, securely wipe
248   the device (as LUKS device initialization does not clear away old
249   data), do a luksFormat, optionally overwrite the encrypted device,
250   create a new filesystem and restore your backup on the now
251   encrypted device. Also refer to sections "Security Aspects" and
252   "Backup and Data Recovery".
253
254   For backup, plain GNU tar works well and backs up anything likely
255   to be in a filesystem.
256
257
258  * 2.3 How do I use LUKS with a loop-device?
259
260   This can be very handy for experiments. Setup is just the same as
261   with any block device. If you want, for example, to use a 100MiB
262   file as LUKS container, do something like this:
263
264       head -c 100M /dev/zero > luksfile  # create empty file
265       losetup /dev/loop0 luksfile        # map luksfile to /dev/loop0
266       cryptsetup luksFormat /dev/loop0   # create LUKS on loop device
267  
268   Afterwards just use /dev/loop0 as a you would use a LUKS partition.
269   To unmap the file when done, use "losetup -d /dev/loop0".
270
271
272  * 2.4 When I add a new key-slot to LUKS, it asks for a passphrase but
273    then complains about there not being a key-slot with that
274    passphrase?
275
276   That is as intended. You are asked a passphrase of an existing
277   key-slot first, before you can enter the passphrase for the new
278   key-slot. Otherwise you could break the encryption by just adding a
279   new key-slot. This way, you have to know the passphrase of one of
280   the already configured key-slots in order to be able to configure a
281   new key-slot.
282
283
284  * 2.5 Encryption on top of RAID or the other way round?
285
286   Unless you have special needs, place encryption between RAID and
287   filesystem, i.e. encryption on top of RAID. You can do it the other
288   way round, but you have to be aware that you then need to give the
289   passphrase for each individual disk and RAID autodetection will
290   not work anymore. Therefore it is better to encrypt the RAID
291   device, e.g. /dev/dm0 .
292
293
294  * 2.6 How do I read a dm-crypt key from file?
295
296   Note that the file will still be hashed first, just like keyboard
297   input. Use the --key-file option, like this:
298
299       cryptsetup create --key-file keyfile e1 /dev/loop0
300  
301
302  * 2.7 How do I read a LUKS slot key from file?
303
304   What you really do here is to read a passphrase from file, just as
305   you would with manual entry of a passphrase for a key-slot. You can
306   add a new passphrase to a free key-slot, set the passphrase of an
307   specific key-slot or put an already configured passphrase into a
308   file. In the last case make sure no trailing newline (0x0a) is
309   contained in the key file, or the passphrase will not work because
310   the whole file is used as input.
311
312   To add a new passphrase to a free key slot from file, use something
313   like this:
314
315       cryptsetup luksAddKey /dev/loop0 keyfile
316  
317   To add a new passphrase to a specific key-slot, use something like
318   this:
319
320       cryptsetup luksAddKey --key-slot 7 /dev/loop0 keyfile
321  
322   To supply a key from file to any LUKS command, use the --key-file
323   option, e.g. like this:
324
325       cryptsetup luksOpen --key-file keyfile /dev/loop0 e1
326  
327
328  * 2.8 How do I read the LUKS master key from file?
329
330   The question you should ask yourself first is why you would want to
331   do this. The only legitimate reason I can think of is if you want
332   to have two LUKS devices with the same master key. Even then, I
333   think it would be preferable to just use key-slots with the same
334   passphrase, or to use plain dm-crypt instead. If you really have a
335   good reason, please tell me. If I am convinced, I will add how to
336   do this here.
337
338
339  * 2.9 What are the security requirements for a key read from file?
340
341   A file-stored key or passphrase has the same security requirements
342   as one entered interactively, however you can use random bytes and
343   thereby use bytes you cannot type on the keyboard. You can use any
344   file you like as key file, for example a plain text file with a
345   human readable passphrase. To generate a file with random bytes,
346   use something like this:
347
348       head -c 256 /dev/random > keyfile
349  
350
351  * 2.10 If I map a journaled file system using dm-crypt/LUKS, does it
352    still provide its usual transactional guarantees?
353
354   Yes, it does, unless a very old kernel is used. The required flags
355   come from the filesystem layer and are processed and passed onwards
356   by dm-crypt. A bit more information on the process by which
357   transactional guarantees are implemented can be found here:
358
359   http://lwn.net/Articles/400541/
360
361   Please note that these "guarantees" are weaker than they appear to
362   be. One problem is that quite a few disks lie to the OS about
363   having flushed their buffers. Some other things can go wrong as
364   well. The filesystem developers are aware of these problems and
365   typically can make it work anyways. That said, dm-crypt/LUKS will
366   not make things worse.
367
368   One specific problem you can run into though is that you can get
369   short freezes and other slowdowns due to the encryption layer.
370   Encryption takes time and forced flushes will block for that time.
371   For example, I did run into frequent small freezes (1-2 sec) when
372   putting a vmware image on ext3 over dm-crypt. When I went back to
373   ext2, the problem went away. This seems to have gotten better with
374   kernel 2.6.36 and the reworking of filesystem flush locking
375   mechanism (less blocking of CPU activity during flushes). It
376   should improve further and eventually the problem should go away.
377
378
379  * 2.11 Can I use LUKS or cryptsetup with a more secure (external)
380    medium for key storage, e.g. TPM or a smartcard?
381
382   Yes, see the answers on using a file-supplied key. You do have to
383   write the glue-logic yourself though. Basically you can have
384   cryptsetup read the key from STDIN and write it there with your
385   own tool that in turn gets the key from the more secure key
386   storage.
387
388
389  * 2.12 Can I resize a dm-crypt or LUKS partition?
390
391   Yes, you can, as neither dm-crypt nor LUKS stores partition size.
392   Whether you should is a different question. Personally I recommend
393   backup, recreation of the encrypted partition with new size,
394   recreation of the filesystem and restore. This gets around the
395   tricky business of resizing the filesystem. Resizing a dm-crypt or
396   LUKS container does not resize the filesystem in it. The backup is
397   really non-optional here, as a lot can go wrong, resulting in
398   partial or complete data loss. Using something like gparted to
399   resize an encrypted partition is slow, but typically works. This
400   will not change the size of the filesystem hidden under the
401   encryption though.
402
403   You also need to be aware of size-based limitations. The one
404   currently relevant is that aes-xts-plain should not be used for
405   encrypted container sizes larger than 2TiB. Use aes-xts-plain64
406   for that.
407
408
409 3. Common Problems 
410
411
412  * 3.1 My dm-crypt/LUKS mapping does not work! What general steps are
413    there to investigate the problem?
414
415   If you get a specific error message, investigate what it claims
416   first. If not, you may want to check the following things.
417
418   - Check that "/dev", including "/dev/mapper/control" is there. If it
419   is missing, you may have a problem with the "/dev" tree itself or
420   you may have broken udev rules.
421
422   - Check that you have the device mapper and the crypt target in your
423   kernel. The output of "dmsetup targets" should list a "crypt"
424   target. If it is not there or the command fails, add device mapper
425   and crypt-target to the kernel.
426
427   - Check that the hash-functions and ciphers you want to use are in
428   the kernel. The output of "cat /proc/crypto" needs to list them.
429
430
431  * 3.2 My dm-crypt mapping suddenly stopped when upgrading cryptsetup.
432
433   The default cipher, hash or mode may have changed (the mode changed
434   from 1.0.x to 1.1.x). See under "Issues With Specific Versions of
435   cryptsetup".
436
437
438  * 3.3 When I call cryptsetup from cron/CGI, I get errors about
439    unknown features?
440
441   If you get errors about unknown parameters or the like that are not
442   present when cryptsetup is called from the shell, make sure you
443   have no older version of cryptsetup on your system that then gets
444   called by cron/CGI. For example some distributions install
445   cryptsetup into /usr/sbin, while a manual install could go to
446   /usr/local/sbin. As a debugging aid, call "cryptsetup --version"
447   from cron/CGI or the non-shell mechanism to be sure the right
448   version gets called.
449
450
451  * 3.4 Unlocking a LUKS device takes very long. Why?
452
453   The iteration time for a key-slot (see Section 5 for an explanation
454   what iteration does) is calculated when setting a passphrase. By
455   default it is 1 second on the machine where the passphrase is set.
456   If you set a passphrase on a fast machine and then unlock it on a
457   slow machine, the unlocking time can be much longer. Also take into
458   account that up to 8 key-slots have to be tried in order to find the
459   right one.
460
461   If this is problem, you can add another key-slot using the slow
462   machine with the same passphrase and then remove the old key-slot.
463   The new key-slot will have an iteration count adjusted to 1 second
464   on the slow machine. Use luksKeyAdd and then luksKillSlot or
465   luksRemoveKey.
466
467   However, this operation will not change volume key iteration count
468   (MK iterations in output of "cryptsetup luksDump"). In order to
469   change that, you will have to backup the data in the LUKS
470   container (i.e. your encrypted data), luksFormat on the slow
471   machine and restore the data. Note that in the original LUKS
472   specification this value was fixed to 10, but it is now derived
473   from the PBKDF2 benchmark as well and set to iterations in 0.125
474   sec or 1000, whichever is larger. Also note that MK iterations
475   are not very security relevant. But as each key-slot already takes
476   1 second, spending the additional 0.125 seconds really does not
477   matter.
478
479
480  * 3.5 "blkid" sees a LUKS UUID and an ext2/swap UUID on the same
481    device. What is wrong?
482
483   Some old versions of cryptsetup have a bug where the header does
484   not get completely wiped during LUKS format and an older ext2/swap
485   signature remains on the device. This confuses blkid.
486
487   Fix: Wipe the unused header areas by doing a backup and restore of
488   the header with cryptsetup 1.1.x:
489
490       cryptsetup luksHeaderBackup --header-backup-file <file> <device>
491       cryptsetup luksHeaderRestore --header-backup-file <file> <device>
492  
493
494  * 3.6 cryptsetup segfaults on Gentoo amd64 hardened ...
495
496   There seems to be some interference between the hardening and and
497   the way cryptsetup benchmarks PBKDF2. The solution to this is
498   currently not quite clear for an encrypted root filesystem.     For
499   other uses, you can apparently specify USE="dynamic" as compile
500   flag, see http://bugs.gentoo.org/show_bug.cgi?id=283470
501
502
503 4. Troubleshooting 
504
505
506  * 4.1 I get the error "LUKS keyslot x is invalid." What does that
507    mean?
508
509   This means that the given keyslot has an offset that points
510   outside the valid keyslot area. Typically, the reason is a
511   corrupted LUKS header because something was written to the start of
512   the device the LUKS container is on. Refer to Section "Backup and
513   Data Recovery" and ask on the mailing list if you have trouble
514   diagnosing and (if still possible) repairing this.
515
516
517  * 4.2 Can a bad RAM module cause problems?
518
519   LUKS and dm-crypt can give the RAM quite a workout, especially when
520   combined with software RAID. In particular the combination RAID5 +
521   LUKS + XFS seems to uncover RAM problems that never caused obvious
522   problems before. Symptoms vary, but often the problem manifest
523   itself when copying large amounts of data, typically several times
524   larger than your main memory.
525
526   Side note: One thing you should always do on large data
527   copy/movements is to run a verify, for example with the "-d"
528   option of "tar" or by doing a set of MD5 checksums on the source
529   or target with
530
531       find . -type f -exec md5sum \{\} \; > checksum-file
532  
533   and then a "md5sum -c checksum-file" on the other side. If you get
534   mismatches here, RAM is the primary suspect. A lesser suspect is
535   an overclocked CPU. I have found countless hardware problems in
536   verify runs after copying or making backups. Bit errors are much
537   more common than most people think.
538
539   Some RAM issues are even worse and corrupt structures in one of the
540   layers. This typically results in lockups, CPU state dumps in the
541   system logs, kernel panic or other things. It is quite possible to
542   have the problem with an encrypted device, but not with an
543   otherwise the same unencrypted device. The reason for that is that
544   encryption has an error amplification property: You flip one bit
545   in an encrypted data block, and the decrypted version has half of
546   its bits flipped. This is an important security property for modern
547   ciphers. With the usual modes in cryptsetup (CBC, ESSIV, XTS), you
548   get up to a completely changed 512 byte block per bit error. A
549   corrupt block causes a lot more havoc than the occasionally
550   flipped single bit and can result in various obscure errors.
551
552   Note, that a verify run on copying between encrypted or
553   unencrypted devices will reliably detect corruption, even when the
554   copying itself did not report any problems. If you find defect
555   RAM, assume all backups and copied data to be suspect, unless you
556   did a verify.
557
558
559  * 4.3 How do I test RAM?
560
561   First you should know that overclocking often makes memory
562   problems worse. So if you overclock (which I strongly recommend
563   against in a system holding data that has some worth), run the
564   tests with the overclocking active.
565
566   There are two good options. One is Memtest86+ and the other is
567   "memtester" by Charles Cazabon. Memtest86+ requires a reboot and
568   then takes over the machine, while memtester runs from a
569   root-shell. Both use different testing methods and I have found
570   problems fast with each one that the other needed long to find. I
571   recommend running the following procedure until the first error is
572   found:
573
574   - Run Memtest86+ for one cycle
575
576   - Run memtester for one cycle (shut down as many other applications
577   as possible)
578
579   - Run Memtest86+ for 24h or more
580
581   - Run memtester for 24h or more
582
583   If all that does not produce error messages, your RAM may be sound,
584   but I have had one weak bit that Memtest86+ needed around 60 hours
585   to find. If you can reproduce the original problem reliably, a good
586   additional test may be to remove half of the RAM (if you have more
587   than one module) and try whether the problem is still there and if
588   so, try with the other half. If you just have one module, get a
589   different one and try with that. If you do overclocking, reduce
590   the settings to the most conservative ones available and try with
591   that.
592
593
594 5. Security Aspects 
595
596
597  * 5.1 Is LUKS insecure? Everybody can see I have encrypted data!
598
599   In practice it does not really matter. In most civilized countries
600   you can just refuse to hand over the keys, no harm done. In some
601   countries they can force you to hand over the keys, if they suspect
602   encryption. However the suspicion is enough, they do not have to
603   prove anything. This is for practical reasons, as even the presence
604   of a header (like the LUKS header) is not enough to prove that you
605   have any keys. It might have been an experiment, for example. Or it
606   was used as encrypted swap with a key from /dev/random. So they
607   make you prove you do not have encrypted data. Of course that is
608   just as impossible as the other way round.
609
610   This means that if you have a large set of random-looking data,
611   they can already lock you up. Hidden containers (encryption hidden
612   within encryption), as possible with Truecrypt, do not help
613   either. They will just assume the hidden container is there and
614   unless you hand over the key, you will stay locked up. Don't have
615   a hidden container? Though luck. Anybody could claim that.
616
617   Still, if you are concerned about the LUKS header, use plain
618   dm-crypt with a good passphrase. See also Section 2, "What is the
619   difference between "plain" and LUKS format?"
620
621
622  * 5.2 Should I initialize (overwrite) a new LUKS/dm-crypt partition?
623
624   If you just create a filesystem on it, most of the old data will
625   still be there. If the old data is sensitive, you should overwrite
626   it before encrypting. In any case, not initializing will leave the
627   old data there until the specific sector gets written. That may
628   enable an attacker to determine how much and where on the
629   partition data was written. If you think this is a risk, you can
630   prevent this by overwriting the encrypted device (here assumed to
631   be named "e1") with zeros like this:
632
633       dd_rescue -w /dev/zero /dev/mapper/e1
634  
635   or alternatively with one of the following more standard commands:
636
637       cat /dev/zero > /dev/mapper/e1
638       dd if=/dev/zero of=/dev/mapper/e1
639        
640
641  * 5.3 How do I securely erase a LUKS (or other) partition?
642
643   For LUKS, if you are in a desperate hurry, overwrite the LUKS
644   header and key-slot area. This means overwriting the first
645   (keyslots x stripes x keysize) + offset bytes. For the default
646   parameters, this is the 1'052'672 bytes, i.e. 1MiB + 4096 of the
647   LUKS partition. For 512 bit key length (e.g. for aes-xts-plain with
648   512 bit key) this is 2MiB. (The different offset stems from
649   differences in the sector alignment of the key-slots.) If in doubt,
650   just be generous and overwrite the first 10MB or so, it will likely
651   still be fast enough. A single overwrite with zeros should be
652   enough. If you anticipate being in a desperate hurry, prepare the
653   command beforehand. Example with /dev/sde1 as the LUKS partition
654   and default parameters:
655
656       head -c 1052672 /dev/zero > /dev/sde1; sync
657  
658   A LUKS header backup or full backup will still grant access to
659   most or all data, so make sure that an attacker does not have
660   access to backups or destroy them as well.
661
662   If you have time, overwrite the whole LUKS partition with a single
663   pass of zeros. This is enough for current HDDs. For SSDs or FLASH
664   (USB sticks) you may want to overwrite the whole drive several
665   times to be sure data is not retained by wear leveling. This is
666   possibly still insecure as SSD technology is not fully understood
667   in this regard. Still, due to the anti-forensic properties of the
668   LUKS key-slots, a single overwrite of an SSD or FLASH drive could
669   be enough. If in doubt, use physical destruction in addition. Here
670   is a link to some current research results on erasing SSDs and
671   FLASH drives:
672   http://www.usenix.org/events/fast11/tech/full_papers/Wei.pdf
673
674   Keep in mind to also erase all backups.
675
676   Example for a zero-overwrite erase of partition sde1 done with
677   dd_rescue:
678
679       dd_rescue -w /dev/zero /dev/sde1   
680  
681
682  * 5.4 How do I securely erase a backup of a LUKS partition or header?
683
684   That depends on the medium it is stored on. For HDD and SSD, use
685   overwrite with zeros. For an SSD or FLASH drive (USB stick), you
686   may want to overwrite the complete SSD several times and use
687   physical destruction in addition, see last item. For re-writable
688   CD/DVD, a single overwrite should also be enough, due to the
689   anti-forensic properties of the LUKS keyslots. For write-once
690   media, use physical destruction. For low security requirements,
691   just cut the CD/DVD into several parts. For high security needs,
692   shred or burn the medium. If your backup is on magnetic tape, I
693   advise physical destruction by shredding or burning, after
694   overwriting . The problem with magnetic tape is that it has a
695   higher dynamic range than HDDs and older data may well be
696   recoverable after overwrites. Also write-head alignment issues can
697   lead to data not actually being deleted at all during overwrites.
698
699
700  * 5.5 What about backup? Does it compromise security?
701
702   That depends. See item 6.7.
703
704
705  * 5.6 Why is all my data permanently gone if I overwrite the LUKS
706    header?
707
708   Overwriting the LUKS header in part or in full is the most common
709   reason why access to LUKS containers is lost permanently.
710   Overwriting can be done in a number of fashions, like creating a
711   new filesystem on the raw LUKS partition, making the raw partition
712   part of a raid array and just writing to the raw partition.
713
714   The LUKS header contains a 256 bit "salt" value and without that no
715   decryption is possible. While the salt is not secret, it is
716   key-grade material and cannot be reconstructed. This is a
717   cryptographically strong "cannot". From observations on the
718   cryptsetup mailing-list, people typically go though the usual
719   stages of grief (Denial, Anger, Bargaining, Depression, Acceptance)
720   when this happens to them. Observed times vary between 1 day and 2
721   weeks to complete the cycle. Seeking help on the mailing-list is
722   fine. Even if we usually cannot help with getting back your data,
723   most people found the feedback comforting.
724
725   If your header does not contain an intact salt, best go directly
726   to the last stage ("Acceptance") and think about what to do now.
727   There is one exception that I know of: If your LUKS container is
728   still open, then it may be possible to extract the master key from
729   the running system. See Item "How do I recover the master key from
730   a mapped LUKS container?" in Section "Backup and Data Recovery".
731
732
733  * 5.7 What is a "salt"?
734
735   A salt is a random key-grade value added to the passphrase before
736   it is processed. It is not kept secret. The reason for using salts
737   is as follows: If an attacker wants to crack the password for a
738   single LUKS container, then every possible passphrase has to be
739   tried. Typically an attacker will not try every binary value, but
740   will try words and sentences from a dictionary.
741
742   If an attacker wants to attack several LUKS containers with the
743   same dictionary, then a different approach makes sense: Compute the
744   resulting slot-key for each dictionary element and store it on
745   disk. Then the test for each entry is just the slow unlocking with
746   the slot key (say 0.00001 sec) instead of calculating the slot-key
747   first (1 sec). For a single attack, this does not help. But if you
748   have more than one container to attack, this helps tremendously,
749   also because you can prepare your table before you even have the
750   container to attack! The calculation is also very simple to
751   parallelize. You could, for example, use the night-time unused CPU
752   power of your desktop PCs for this.
753
754   This is where the salt comes in. If the salt is combined with the
755   passphrase (in the simplest form, just appended to it), you
756   suddenly need a separate table for each salt value. With a
757   reasonably-sized salt value (256 bit, e.g.) this is quite
758   infeasible.
759
760
761  * 5.8 Is LUKS secure with a low-entropy (bad) passphrase?
762
763   Note: You should only use the 94 printable characters from 7 bit
764   ASCII code to prevent your passphrase from failing when the
765   character encoding changes, e.g. because of a system upgrade, see
766   also the note at the very start of this FAQ under "WARNINGS".
767
768   This needs a bit of theory. The quality of your passphrase is
769   directly related to its entropy (information theoretic, not
770   thermodynamic). The entropy says how many bits of "uncertainty" or
771   "randomness" are in you passphrase. In other words, that is how
772   difficult guessing the passphrase is.
773
774   Example: A random English sentence has about 1 bit of entropy per
775   character. A random lowercase (or uppercase) character has about
776   4.7 bit of entropy.
777
778   Now, if n is the number of bits of entropy in your passphrase and t
779   is the time it takes to process a passphrase in order to open the
780   LUKS container, then an attacker has to spend at maximum
781
782       attack_time_max = 2^n * t 
783  
784   time for a successful attack and on average half that. There is no
785   way getting around that relationship. However, there is one thing
786   that does help, namely increasing t, the time it takes to use a
787   passphrase, see next FAQ item.
788
789   Still, if you want good security, a high-entropy passphrase is the
790   only option. For example, a low-entropy passphrase can never be
791   considered secure against a TLA-level (Three Letter Agency level,
792   i.e. government-level) attacker, no matter what tricks are used in
793   the key-derivation function. Use at least 64 bits for secret stuff.
794   That is 64 characters of English text (but only if randomly chosen)
795   or a combination of 12 truly random letters and digits.
796
797   For passphrase generation, do not use lines from very well-known
798   texts (religious texts, Harry potter, etc.) as they are to easy to
799   guess. For example, the total Harry Potter has about 1'500'000
800   words (my estimation). Trying every 64 character sequence starting
801   and ending at a word boundary would take only something like 20
802   days on a single CPU and is entirely feasible. To put that into
803   perspective, using a number of Amazon EC2 High-CPU Extra Large
804   instances (each gives about 8 real cores), this test costs
805   currently about 50USD/EUR, but can be made to run arbitrarily fast.
806
807   On the other hand, choosing 1.5 lines from, say, the Wheel of Time
808   is in itself not more secure, but the book selection adds quite a
809   bit of entropy. (Now that I have mentioned it here, don't use tWoT
810   either!) If you add 2 or 3 typos or switch some words around, then
811   this is good passphrase material.
812
813
814  * 5.9 What is "iteration count" and why is decreasing it a bad idea?
815
816   Iteration count is the number of PBKDF2 iterations a passphrase is
817   put through before it is used to unlock a key-slot. Iterations are
818   done with the explicit purpose to increase the time that it takes
819   to unlock a key-slot. This provides some protection against use of
820   low-entropy passphrases.
821
822   The idea is that an attacker has to try all possible passphrases.
823   Even if the attacker knows the passphrase is low-entropy (see last
824   item), it is possible to make each individual try take longer. The
825   way to do this is to repeatedly hash the passphrase for a certain
826   time. The attacker then has to spend the same time (given the same
827   computing power) as the user per try. With LUKS, the default is 1
828   second of PBKDF2 hashing.
829
830   Example 1: Lets assume we have a really bad passphrase (e.g. a
831   girlfriends name) with 10 bits of entropy. With the same CPU, an
832   attacker would need to spend around 500 seconds on average to
833   break that passphrase. Without iteration, it would be more like
834   0.0001 seconds on a modern CPU.
835
836   Example 2: The user did a bit better and has 32 chars of English
837   text. That would be about 32 bits of entropy. With 1 second
838   iteration, that means an attacker on the same CPU needs around 136
839   years. That is pretty impressive for such a weak passphrase.
840   Without the iterations, it would be more like 50 days on a modern
841   CPU, and possibly far less.
842
843   In addition, the attacker can both parallelize and use special
844   hardware like GPUs or FPGAs to speed up the attack. The attack can
845   also happen quite some time after the luksFormat operation and CPUs
846   can have become faster and cheaper. For that reason you want a
847   bit of extra security. Anyways, in Example 1 your are screwed.
848   In example 2, not necessarily. Even if the attack is faster, it
849   still has a certain cost associated with it, say 10000 EUR/USD
850   with iteration and 1 EUR/USD without iteration. The first can be
851   prohibitively expensive, while the second is something you try
852   even without solid proof that the decryption will yield something
853   useful.
854
855   The numbers above are mostly made up, but show the idea. Of course
856   the best thing is to have a high-entropy passphrase.
857
858   Would a 100 sec iteration time be even better? Yes and no.
859   Cryptographically it would be a lot better, namely 100 times better.
860   However, usability is a very important factor for security
861   technology and one that gets overlooked surprisingly often. For
862   LUKS, if you have to wait 2 minutes to unlock the LUKS container,
863   most people will not bother and use less secure storage instead. It
864   is better to have less protection against low-entropy passphrases
865   and people actually use LUKS, than having them do without
866   encryption altogether.
867
868   Now, what about decreasing the iteration time? This is generally a
869   very bad idea, unless you know and can enforce that the users only
870   use high-entropy passphrases. If you decrease the iteration time
871   without ensuring that, then you put your users at increased risk,
872   and considering how rarely LUKS containers are unlocked in a
873   typical work-flow, you do so without a good reason. Don't do it.
874   The iteration time is already low enough that users with entropy
875   low passphrases are vulnerable. Lowering it even further increases
876   this danger significantly.
877
878
879  * 5.10 Some people say PBKDF2 is insecure?
880
881   There is some discussion that a hash-function should have a "large
882   memory" property, i.e. that it should require a lot of memory to be
883   computed. This serves to prevent attacks using special programmable
884   circuits, like FPGAs, and attacks using graphics cards. PBKDF2
885   does not need a lot of memory and is vulnerable to these attacks.
886   However, the publication usually referred in these discussions is
887   not very convincing in proving that the presented hash really is
888   "large memory" (that may change, email the FAQ maintainer when it
889   does) and it is of limited usefulness anyways. Attackers that use
890   clusters of normal PCs will not be affected at all by a "large
891   memory" property. For example the US Secret Service is known to
892   use the off-hour time of all the office PCs of the Treasury for
893   password breaking. The Treasury has about 110'000 employees.
894   Assuming every one has an office PC, that is significant computing
895   power, all of it with plenty of memory for computing "large
896   memory" hashes. Bot-net operators also have all the memory they
897   want. The only protection against a resourceful attacker is a
898   high-entropy passphrase, see items 5.8 and 5.9.
899
900
901  * 5.11 What about iteration count with plain dm-crypt?
902
903   Simple: There is none. There is also no salting. If you use plain
904   dm-crypt, the only way to be secure is to use a high entropy
905   passphrase. If in doubt, use LUKS instead.
906
907
908  * 5.12 Is LUKS with default parameters less secure on a slow CPU?
909
910   Unfortunately, yes. However the only aspect affected is the
911   protection for low-entropy passphrase or master-key. All other
912   security aspects are independent of CPU speed.
913
914   The master key is less critical, as you really have to work at it
915   to give it low entropy. One possibility is to supply the master key
916   yourself. If that key is low-entropy, then you get what you
917   deserve. The other known possibility is to use /dev/urandom for
918   key generation in an entropy-starved situation (e.g. automatic
919   installation on an embedded device without network and other entropy
920   sources).
921
922   For the passphrase, don't use a low-entropy passphrase. If your
923   passphrase is good, then a slow CPU will not matter. If you insist
924   on a low-entropy passphrase on a slow CPU, use something like
925   "--iter-time=10" or higher and wait a long time on each LUKS unlock
926   and pray that the attacker does not find out in which way exactly
927   your passphrase is low entropy. This also applies to low-entropy
928   passphrases on fast CPUs. Technology can do only so much to
929   compensate for problems in front of the keyboard.
930
931
932  * 5.13 Why was the default aes-cbc-plain replaced with aes-cbc-essiv?
933
934   Note: This item applies both to plain dm-crypt and to LUKS
935
936   The problem is that cbc-plain has a fingerprint vulnerability, where
937   a specially crafted file placed into the crypto-container can be
938   recognized from the outside. The issue here is that for cbc-plain
939   the initialization vector (IV) is the sector number. The IV gets
940   XORed to the first data chunk of the sector to be encrypted. If you
941   make sure that the first data block to be stored in a sector
942   contains the sector number as well, the first data block to be
943   encrypted is all zeros and always encrypted to the same ciphertext.
944   This also works if the first data chunk just has a constant XOR
945   with the sector number. By having several shifted patterns you can
946   take care of the case of a non-power-of-two start sector number of
947   the file.
948
949   This mechanism allows you to create a pattern of sectors that have
950   the same first ciphertext block and signal one bit per sector to the
951   outside, allowing you to e.g. mark media files that way for
952   recognition without decryption. For large files this is a
953   practical attack. For small ones, you do not have enough blocks to
954   signal and take care of different file starting offsets.
955
956   In order to prevent this attack, the default was changed to
957   cbc-essiv. ESSIV uses a keyed hash of the sector number, with the
958   encryption key as key. This makes the IV unpredictable without
959   knowing the encryption key and the watermarking attack fails.
960
961
962  * 5.14 Are there any problems with "plain" IV? What is "plain64"?
963
964   First, "plain" and "plain64" are both not secure to use with CBC,
965   see previous FAQ item.
966
967   However there are modes, like XTS, that are secure with "plain" IV.
968   The next limit is that "plain" is 64 bit, with the upper 32 bit set
969   to zero. This means that on volumes larger than 2TiB, the IV
970   repeats, creating a vulnerability that potentially leaks some
971   data. To avoid this, use "plain64", which uses the full sector
972   number up to 64 bit. Note that "plain64" requires a kernel >=
973   2.6.33. Also note that "plain64" is backwards compatible for
974   volume sizes <= 2TiB, but not for those > 2TiB. Finally, "plain64"
975   does not cause any performance penalty compared to "plain".
976
977
978  * 5.15 What about XTS mode?
979
980   XTS mode is potentially even more secure than cbc-essiv (but only if
981   cbc-essiv is insecure in your scenario). It is a NIST standard and
982   used, e.g. in Truecrypt. At the moment, if you want to use it, you
983   have to specify it manually as "aes-xts-plain", i.e.
984
985       cryptsetup -c aes-xts-plain luksFormat <device>
986  
987   For volumes >2TiB and kernels >= 2.6.33 use "plain64" (see FAQ
988   item on "plain" and "plain64"):
989
990       cryptsetup -c aes-xts-plain64 luksFormat <device>
991  
992   There is a potential security issue with XTS mode and large blocks.
993   LUKS and dm-crypt always use 512B blocks and the issue does not
994   apply.
995
996
997  * 5.16 Is LUKS FIPS-140-2 certified?
998
999   No. But that is more a problem of FIPS-140-2 than of LUKS. From a
1000   technical point-of-view, LUKS with the right parameters would be
1001   FIPS-140-2 compliant, but in order to make it certified, somebody
1002   has to pay real money for that. And then, whenever cryptsetup is
1003   changed or extended, the certification lapses and has to be
1004   obtained again.
1005
1006   From the aspect of actual security, LUKS with default parameters
1007   should be as good as most things that are FIPS-140-2 certified,
1008   although you may want to make sure to use /dev/random (by
1009   specifying --use-random on luksFormat) as randomness source for
1010   the master key to avoid being potentially insecure in an
1011   entropy-starved situation.
1012
1013
1014  * 5.16 What about Plausible Deniability?
1015
1016   First let me attempt a definition for the case of encrypted
1017   filesystems: Plausible deniability is when you hide encrypted data
1018   inside an encrypted container and it is not possible to prove it is
1019   there. The idea is compelling and on first glance it seems
1020   possible to do it. And from a cryptographic point of view, it
1021   actually is possible.
1022
1023   So, does it work in practice? No, unfortunately. The reasoning used
1024   by its proponents is fundamentally flawed in several ways and the
1025   cryptographic properties fail fatally when colliding with the real
1026   world.
1027
1028   First, why should "I do not have a hidden partition" be any more
1029   plausible than "I forgot my crypto key" or "I wiped that partition
1030   with random data, nothing in there"? I do not see any reason.
1031
1032   Second, there are two types of situations: Either they cannot force
1033   you to give them the key (then you simply do not) or the can. In
1034   the second case, they can always do bad things to you, because they
1035   cannot prove that you have the key in the first place! This means
1036   they do not have to prove you have the key, or that this random
1037   looking data on your disk is actually encrypted data. So the
1038   situation will allow them to waterboard/lock-up/deport you
1039   anyways, regardless of how "plausible" your deniability is. Do not
1040   have a hidden partition you could show to them, but there are
1041   indications you may? Too bad for you. Unfortunately "plausible
1042   deniability" also means you cannot prove there is no hidden data.
1043
1044   Third, hidden partitions are not that hidden. There are basically
1045   just two possibilities: a) Make a large crypto container, but put a
1046   smaller filesystem in there and put the hidden partition into the
1047   free space. Unfortunately this is glaringly obvious and can be
1048   detected in an automated fashion. This means that the initial
1049   suspicion to put you under duress in order to make you reveal you
1050   hidden data is given. b) Make a filesystem that spans the whole
1051   encrypted partition, and put the hidden partition into space not
1052   currently used by that filesystem. Unfortunately that is also
1053   glaringly obvious, as you then cannot write to the filesystem
1054   without a high risk of destroying data in the hidden container.
1055   Have not written anything to the encrypted filesystem  in a while?
1056   Too bad, they have the suspicion they need to do unpleasant things
1057   to you.
1058
1059   To be fair, if you prepare option b) carefully and directly before
1060   going into danger, it may work. But then, the mere presence of
1061   encrypted data may already be enough to get you into trouble in
1062   those places were they can demand encryption keys.
1063
1064   Here is an additional reference for some problems with plausible
1065   deniability: http://www.schneier.com/paper-truecrypt-dfs.pdf I
1066   strongly suggest you read it.
1067
1068   So, no, I will not provide any instructions on how to do it with
1069   plain dm-crypt or LUKS. If you insist on shooting yourself in the
1070   foot, you can figure out how to do it yourself.
1071
1072
1073  * 5.17 What about SSDs or Flash Drives?
1074
1075   The problem is that you cannot reliably erase parts of these
1076   devices, mainly due to wear-leveling and possibly defect
1077   management.
1078
1079   Basically, when overwriting a sector (of 512B), what the device
1080   does is to move an internal sector (may be 128kB or even larger) to
1081   some pool of discarded, not-yet erased unused sectors, take a
1082   fresh empty sector from the empty-sector pool and copy the old
1083   sector over with the changes to the small part you wrote. This is
1084   done in some fashion so that larger writes do not cause a lot of
1085   small internal updates.
1086
1087   The thing is that the mappings between outside-adressable sectors
1088   and inside sectors is arbitrary (and the vendors are not talking).
1089   Also the discarded sectors are not necessarily erased immediately.
1090   They may linger a long time.
1091
1092   For plain dm-crypt, the consequences are that older encrypted data
1093   may be lying around in some internal pools of the device. Thus may
1094   or may not be a problem and depends on the application. Remember
1095   the same can happen with a filesystem if consecutive writes to the
1096   same area of a file can go to different sectors.
1097
1098   However, for LUKS, the worst case is that key-slots and LUKS
1099   header may end up in these internal pools. This means that password
1100   management functionality is compromised (the old passwords may
1101   still be around, potentially for a very long time) and that fast
1102   erase by overwriting the header and key-slot area is insecure.
1103
1104   Also keep in mind that the discarded/used pool may be large. For
1105   example, a 240GB SSD has about 16GB of spare area in the chips that
1106   it is free to do with as it likes. You would need to make each
1107   individual key-slot larger than that to allow reliable overwriting.
1108   And that assumes the disk thinks all other space is in use.
1109   Reading the internal pools using forensic tools is not that hard,
1110   but may involve some soldering.
1111
1112   What to do?
1113
1114   If you trust the device vendor (you probably should not...) you can
1115   try an ATA "secure erase" command for SSDs. That does not work for
1116   USB keys though. And if it finishes after a few seconds, it was
1117   possibly faked by the SSD.
1118
1119   If you can do without password management and are fine with doing
1120   physical destruction for permenently deleting data (allways after
1121   one or several full overwrites!), you can use plain dm-crypt or
1122   LUKS.
1123
1124   If you want or need the original LUKS security features to work,
1125   you can use a detached LUKS header and put that on a conventional,
1126   magnetic disk. That leaves potentially old encrypted data in the
1127   pools on the disk, but otherwise you get LUKS with the same
1128   security as on a magnetic disk.
1129
1130   If you are concerned about your laptop being stolen, you are likely
1131   fine using LUKS on an SSD. An attacker would need to have access
1132   to an old passphrase (and the key-slot for this old passphrase
1133   would actually need to still be somewhere in the SSD) for your
1134   data to be at risk. So unless you pasted your old passphrase all
1135   over the Internet or the attacker has knowledge of it from some
1136   other source and does a targetted laptop theft to get at your
1137   data, you should be fine.
1138
1139
1140 6. Backup and Data Recovery 
1141
1142
1143  * 6.1 Why do I need Backup?
1144
1145   First, disks die. The rate for well-treated (!) disk is about 5%
1146   per year, which is high enough to worry about. There is some
1147   indication that this may be even worse for some SSDs. This applies
1148   both to LUKS and plain dm-crypt partitions.
1149
1150   Second, for LUKS, if anything damages the LUKS header or the
1151   key-stripe area then decrypting the LUKS device can become
1152   impossible. This is a frequent occurrence. For example an
1153   accidental format as FAT or some software overwriting the first
1154   sector where it suspects a partition boot sector typically makes a
1155   LUKS partition permanently inaccessible. See more below on LUKS
1156   header damage.
1157
1158   So, data-backup in some form is non-optional. For LUKS, you may
1159   also want to store a header backup in some secure location. This
1160   only needs an update if you change passphrases.
1161
1162
1163  * 6.2 How do I backup a LUKS header?
1164
1165   While you could just copy the appropriate number of bytes from the
1166   start of the LUKS partition, the best way is to use command option
1167   "luksHeaderBackup" of cryptsetup. This protects also against
1168   errors when non-standard parameters have been used in LUKS
1169   partition creation. Example:
1170
1171  
1172      cryptsetup luksHeaderBackup --header-backup-file <file> <device>
1173  
1174   To restore, use the inverse command, i.e.
1175
1176      cryptsetup luksHeaderRestore --header-backup-file <file> <device>
1177  
1178
1179  * 6.3 How do I test a LUKS header?
1180
1181   Use
1182
1183      cryptsetup -v isLuks <device>
1184  
1185   on the device. Without the "-v" it just signals its result via
1186   exit-status. You can also use the more general test
1187
1188       blkid -p <device>
1189  
1190   which will also detect other types and give some more info. Omit
1191   "-p" for old versions of blkid that do not support it.
1192
1193
1194  * 6.4 How do I backup a LUKS or dm-crypt partition?
1195
1196   There are two options, a sector-image and a plain file or
1197   filesystem backup of the contents of the partition. The sector
1198   image is already encrypted, but cannot be compressed and contains
1199   all empty space. The filesystem backup can be compressed, can
1200   contain only part of the encrypted device, but needs to be
1201   encrypted separately if so desired.
1202
1203   A sector-image will contain the whole partition in encrypted form,
1204   for LUKS the LUKS header, the keys-slots and the data area. It can
1205   be done under Linux e.g. with dd_rescue (for a direct image copy)
1206   and with "cat" or "dd". Example:
1207
1208       cat /dev/sda10 > sda10.img
1209       dd_rescue /dev/sda10 sda10.img 
1210  
1211   You can also use any other backup software that is capable of making
1212   a sector image of a partition. Note that compression is
1213   ineffective for encrypted data, hence it does not make sense to
1214   use it.
1215
1216   For a filesystem backup, you decrypt and mount the encrypted
1217   partition and back it up as you would a normal filesystem. In this
1218   case the backup is not encrypted, unless your encryption method
1219   does that. For example you can encrypt a backup with "tar" as
1220   follows with GnuPG:
1221
1222       tar cjf - <path> | gpg --cipher-algo AES -c - > backup.tbz2.gpg
1223  
1224   And verify the backup like this if you are at "path":
1225
1226       cat backup.tbz2.gpg | gpg - | tar djf - 
1227  
1228   Note: Always verify backups, especially encrypted ones.
1229
1230   In both cases GnuPG will ask you interactively for your symmetric
1231   key. The verify will only output errors. Use "tar dvjf -" to get
1232   all comparison results. To make sure no data is written to disk
1233   unencrypted, turn off swap if it is not encrypted before doing the
1234   backup.
1235
1236   You can of course use different or no compression and you can use
1237   an asymmetric key if you have one and have a backup of the secret
1238   key that belongs to it.
1239
1240   A second option for a filesystem-level backup that can be used when
1241   the backup is also on local disk (e.g. an external USB drive) is
1242   to use a LUKS container there and copy the files to be backed up
1243   between both mounted containers. Also see next item.
1244
1245
1246  * 6.5 Do I need a backup of the full partition? Would the header and
1247    key-slots not be enough?
1248
1249   Backup protects you against two things: Disk loss or corruption
1250   and user error. By far the most questions on the dm-crypt mailing
1251   list about how to recover a damaged LUKS partition are related
1252   to user error. For example, if you create a new filesystem on a
1253   LUKS partition, chances are good that all data is lost
1254   permanently.
1255
1256   For this case, a header+key-slot backup would often be enough. But
1257   keep in mind that a well-treated (!) HDD has roughly a failure
1258   risk of 5% per year. It is highly advisable to have a complete
1259   backup to protect against this case.
1260
1261
1262   * *6.6 What do I need to backup if I use "decrypt_derived"?
1263
1264   This is a script in Debian, intended for mounting /tmp or swap with
1265   a key derived from the master key of an already decrypted device.
1266   If you use this for an device with data that should be persistent,
1267   you need to make sure you either do not lose access to that master
1268   key or have a backup of the data. If you derive from a LUKS
1269   device, a header backup of that device would cover backing up the
1270   master key. Keep in mind that this does not protect against disk
1271   loss.
1272
1273   Note: If you recreate the LUKS header of the device you derive from
1274   (using luksFormat), the master key changes even if you use the same
1275   passphrase(s) and you will not be able to decrypt the derived
1276   device with the new LUKS header.
1277
1278
1279  * 6.7 Does a backup compromise security?
1280
1281   Depends on how you do it. However if you do not have one, you are
1282   going to eventually lose your encrypted data.
1283
1284   There are risks introduced by backups. For example if you
1285   change/disable a key-slot in LUKS, a binary backup of the partition
1286   will still have the old key-slot. To deal with this, you have to
1287   be able to change the key-slot on the backup as well, securely
1288   erase the backup or do a filesystem-level backup instead of a binary
1289   one.
1290
1291   If you use dm-crypt, backup is simpler: As there is no key
1292   management, the main risk is that you cannot wipe the backup when
1293   wiping the original. However wiping the original for dm-crypt
1294   should consist of forgetting the passphrase and that you can do
1295   without actual access to the backup.
1296
1297   In both cases, there is an additional (usually small) risk with
1298   binary backups: An attacker can see how many sectors and which
1299   ones have been changed since the backup. To prevent this, use a
1300   filesystem level backup method that encrypts the whole backup in
1301   one go, e.g. as described above with tar and GnuPG.
1302
1303   My personal advice is to use one USB disk (low value data) or
1304   three disks (high value data) in rotating order for backups, and
1305   either use independent LUKS partitions on them, or use encrypted
1306   backup with tar and GnuPG.
1307
1308   If you do network-backup or tape-backup, I strongly recommend to
1309   go the filesystem backup path with independent encryption, as you
1310   typically cannot reliably delete data in these scenarios,
1311   especially in a cloud setting. (Well, you can burn the tape if it
1312   is under your control...)
1313
1314
1315  * 6.8 What happens if I overwrite the start of a LUKS partition or
1316    damage the LUKS header or key-slots?
1317
1318   There are two critical components for decryption: The salt values
1319   in the header itself and the key-slots. If the salt values are
1320   overwritten or changed, nothing (in the cryptographically strong
1321   sense) can be done to access the data, unless there is a backup
1322   of the LUKS header. If a key-slot is damaged, the data can still
1323   be read with a different key-slot, if there is a remaining
1324   undamaged and used key-slot. Note that in order to make a key-slot
1325   unrecoverable in a cryptographically strong sense, changing about
1326   4-6 bits in random locations of its 128kiB size is quite enough.
1327
1328
1329  * 6.9 What happens if I (quick) format a LUKS partition?
1330
1331   I have not tried the different ways to do this, but very likely you
1332   will have written a new boot-sector, which in turn overwrites the
1333   LUKS header, including the salts, making your data permanently
1334   irretrievable, unless you have a LUKS header backup. You may also
1335   damage the key-slots in part or in full. See also last item.
1336
1337
1338  * 6.10 How do I recover the master key from a mapped LUKS container?
1339
1340   This is typically only needed if you managed to damage your LUKS
1341   header, but the container is still mapped, i.e. "luksOpen"ed. It
1342   also helps if you have a mapped container that you forgot or do not
1343   know a passphrase for (e.g. on a long running server.)
1344
1345   WARNING: Things go wrong, do a full backup before trying this!
1346
1347   WARNING: This exposes the master key of the LUKS container. Note
1348   that both ways to recreate a LUKS header with the old master key
1349   described below will write the master key to disk. Unless you are
1350   sure you have securely erased it afterwards, e.g. by writing it to
1351   an encrypted partition, RAM disk or by erasing the filesystem you
1352   wrote it to by a complete overwrite, you should change the master
1353   key afterwards.    Changing the master key requires a full data
1354   backup, luksFormat and then restore of the backup.
1355
1356   First, there is a script by Milan that automates    the whole
1357   process, except generating a new LUKS header with the old master
1358   key (it prints the command for that though):
1359
1360 http://code.google.com/p/cryptsetup/source/browse/misc/luks-header-from-active
1361
1362   You can also do this manually. Here is how:
1363
1364   - Get the master key from the device mapper. This is done by the
1365   following command. Substitute c5 for whatever you mapped to:
1366
1367       # dmsetup table --target crypt --showkey /dev/mapper/c5
1368       Result:
1369       0 200704 crypt aes-cbc-essiv:sha256 
1370       a1704d9715f73a1bb4db581dcacadaf405e700d591e93e2eaade13ba653d0d09 
1371       0 7:0 4096
1372  
1373   The result is actually one line, wrapped here for clarity. The long
1374   hex string is the master key.
1375
1376   - Convert the master key to a binary file representation. You can
1377   do this manually, e.g. with hexedit. You can also use the tool
1378   "xxd" from vim like this:
1379
1380       echo "a1704d9....53d0d09" | xxd -r -p > <master-key-file>
1381  
1382   - Do a luksFormat to create a new LUKS header.
1383
1384     NOTE: If your header is intact and you just forgot the
1385   passphrase, you can just set a new passphrase, see next
1386   sub-item.
1387
1388   Unmap the device before you do that (luksClose). Then do
1389
1390       cryptsetup luksFormat --master-key-file=<master-key-file> <luks device>
1391  
1392   Note that if the container was created with other than the default
1393   settings of the cryptsetup version you are using, you need to give
1394   additional parameters specifying the deviations. If in doubt, try
1395   the script by Milan. It does recover the other parameters as well.
1396
1397   Side note: This is the way the decrypt_derived script gets at the
1398   master key. It just omits the conversion and hashes the master key
1399   string.
1400
1401   - If the header is intact and you just forgot the passphrase, just
1402   set a new passphrase like this:
1403
1404       cryptsetup luksAddKey --master-key-file=<master-key-file> <luks device>
1405  
1406   You may want to disable the old one afterwards.
1407
1408
1409  * 6.11 What does the on-disk structure of dm-crypt look like?
1410
1411   There is none. dm-crypt takes a block device and gives encrypted
1412   access to each of its blocks with a key derived from the passphrase
1413   given. If you use a cipher different than the default, you have to
1414   specify that as a parameter to cryptsetup too. If you want to
1415   change the password, you basically have to create a second
1416   encrypted device with the new passphrase and copy your data over.
1417   On the plus side, if you accidentally overwrite any part of a
1418   dm-crypt device, the damage will be limited to the are you
1419   overwrote.
1420
1421
1422  * 6.12 What does the on-disk structure of LUKS look like?
1423
1424   A LUKS partition consists of a header, followed by 8 key-slot
1425   descriptors, followed by 8 key slots, followed by the encrypted
1426   data area.
1427
1428   Header and key-slot descriptors fill the first 592 bytes. The
1429   key-slot size depends on the creation parameters, namely on the
1430   number of anti-forensic stripes, key material offset and master
1431   key size.
1432
1433   With the default parameters, each key-slot is a bit less than
1434   128kiB in size. Due to sector alignment of the key-slot start,
1435   that means the key block 0 is at offset 0x1000-0x20400, key
1436   block 1 at offset 0x21000-0x40400, and key block 7 at offset
1437   0xc1000-0xe0400. The space to the next full sector address is
1438   padded with zeros. Never used key-slots are filled with what the
1439   disk originally contained there, a key-slot removed with
1440   "luksRemoveKey" or "luksKillSlot" gets filled with 0xff. Due to
1441   2MiB default alignment, start of the data area for cryptsetup 1.3
1442   and later is at 2MiB, i.e. at 0x200000. For older versions, it is
1443   at 0x101000, i.e. at 1'052'672 bytes, i.e. at 1MiB + 4096 bytes
1444   from the start of the partition. Incidentally, "luksHeaderBackup"
1445   for a LUKS container created with default parameters dumps exactly
1446   the first 2MiB (or 1'052'672 bytes for   headers created with
1447   cryptsetup versions < 1.3) to file and "luksHeaderRestore" restores
1448   them.
1449
1450   For non-default parameters, you have to figure out placement
1451   yourself. "luksDump" helps. See also next item. For the most common
1452   non-default settings, namely aes-xts-plain with 512 bit key, the
1453   offsets are: 1st keyslot 0x1000-0x3f800, 2nd keyslot
1454   0x40000-0x7e000, 3rd keyslot 0x7e000-0xbd800, ..., and start of
1455   bulk data at 0x200000.
1456
1457   The exact specification of the format is here:
1458   http://code.google.com/p/cryptsetup/wiki/Specification
1459
1460
1461  * 6.13 What is the smallest possible LUKS container?
1462
1463   Note: From cryptsetup 1.3 onwards, alignment is set to 1MB. With
1464   modern Linux partitioning tools that also align to 1MB, this will
1465   result in alignment to 2k sectors and typical Flash/SSD sectors,
1466   which is highly desirable for a number of reasons. Changing the
1467   alignment is not recommended.
1468
1469   That said, with default parameters, the data area starts at
1470   exactly 2MB offset (at 0x101000 for cryptsetup versions before
1471   1.3). The smallest data area you can have is one sector of 512
1472   bytes. Data areas of 0 bytes can be created, but fail on mapping.
1473
1474   While you cannot put a filesystem into something this small, it may
1475   still be used to contain, for example, key. Note that with current
1476   formatting tools, a partition for a container this size will be
1477   3MiB anyways. If you put the LUKS container into a file (via
1478   losetup and a loopback device), the file needs to be 2097664 bytes
1479   in size, i.e. 2MiB + 512B.
1480
1481   There two ways to influence the start of the data area are key-size
1482   and alignment.
1483
1484   For alignment, you can go down to 1 on the parameter. This will
1485   still leave you with a data-area starting at 0x101000, i.e.
1486   1MiB+4096B (default parameters) as alignment will be rounded up to
1487   the next multiple of 8 (i.e. 4096 bytes) If in doubt, do a dry-run
1488   on a larger file and dump the LUKS header to get actual
1489   information.
1490
1491   For key-size, you can use 128 bit (e.g. AES-128 with CBC), 256 bit
1492   (e.g. AES-256 with CBC) or 512 bit (e.g. AES-256 with XTS mode).
1493   You can do 64 bit (e.g. blowfish-64 with CBC), but anything below
1494   128 bit has to be considered insecure today.
1495
1496   Example 1 - AES 128 bit with CBC:
1497
1498       cryptsetup luksFormat -s 128 --align-payload=8 <device>
1499  
1500   This results in a data offset of 0x81000, i.e. 516KiB or 528384
1501   bytes. Add one 512 byte sector and the smallest LUKS container size
1502   with these parameters is 516KiB + 512B or 528896 bytes.
1503
1504   Example 2 - Blowfish 64 bit with CBC (WARNING: insecure):
1505
1506       cryptsetup luksFormat -c blowfish -s 64 --align-payload=8 /dev/loop0
1507  
1508   This results in a data offset of 0x41000, i.e. 260kiB or 266240
1509   bytes, with a minimal LUKS container size of 260kiB + 512B or
1510   266752 bytes.
1511
1512
1513  * 6.14 I think this is overly complicated. Is there an alternative?
1514
1515   Not really. Encryption comes at a price. You can use plain
1516   dm-crypt to simplify things a bit. It does not allow multiple
1517   passphrases, but on the plus side, it has zero on disk description
1518   and if you overwrite some part of a plain dm-crypt partition,
1519   exactly the overwritten parts are lost (rounded up to sector
1520   borders).
1521
1522
1523  * 6.15 Can I clone a LUKS container?
1524
1525   You can, but it breaks security, because the cloned container has
1526   the same header and hence the same master key. You cannot change
1527   the master key on a LUKS container, even if you change the
1528   passphrase(s), the master key stays the same. That means whoever
1529   has access to one of the clones can decrypt them all, completely
1530   bypassing the passphrases.
1531
1532   The right way to do this is to first luksFormat the target
1533   container, then to clone the contents of the source container, with
1534   both containers mapped, i.e. decrypted. You can clone the decrypted
1535   contents of a LUKS container in binary mode, although you may run
1536   into secondary issues with GUIDs in filesystems, partition tables,
1537   RAID-components and the like. These are just the normal problems
1538   binary cloning causes.
1539
1540   Note that if you need to ship (e.g.) cloned LUKS containers with a
1541   default passphrase, that is fine as long as each container was
1542   individually created (and hence has its own master key). In this
1543   case, changing the default passphrase will make it secure again.
1544
1545
1546 7. Interoperability with other Disk Encryption Tools  
1547
1548
1549  * 7.1 What is this section about?
1550
1551   Cryptsetup for plain dm-crypt can be used to access a number of
1552   on-disk formats created by tools like loop-aes patched into
1553   losetup. This sometimes works and sometimes does not.    This
1554   section collects insights into what works, what does not and where
1555   more information is required.
1556
1557   Additional information may be found in the mailing-list archives,
1558   mentioned at the start of this FAQ document. If you have a
1559   solution working that is not yet documented here and think a wider
1560   audience may be interested, please email the FAQ maintainer.
1561
1562
1563  * 7.2 loop-aes: General observations.
1564
1565   One problem is that there are different versions of losetup around.
1566   loop-aes is a patch for losetup. Possible problems and deviations
1567   from cryptsetup option syntax include:
1568
1569   - Offsets specified in bytes (cryptsetup: 512 byte sectors)
1570
1571   - The need to specify an IV offset
1572
1573   - Encryption mode needs specifying (e.g. "-c twofish-cbc-plain")
1574
1575   - Key size needs specifying (e.g. "-s 128" for 128 bit keys)
1576
1577   - Passphrase hash algorithm needs specifying
1578
1579   Also note that because plain dm-crypt and loop-aes format does not
1580   have metadata, autodetection, while feasible in most cases, would
1581   be a lot of work that nobody really wants to do. If you still have
1582   the old set-up, using a verbosity option (-v) on mapping with the
1583   old tool or having a look into the system logs after setup could
1584   give you the information you need.
1585
1586
1587  * 7.3 loop-aes patched into losetup on Debian 5.x, kernel 2.6.32
1588
1589   In this case, the main problem seems to be that this variant of
1590   losetup takes the offset (-o option) in bytes, while cryptsetup
1591   takes it in sectors of 512 bytes each. Example: The losetup command
1592
1593   losetup -e twofish -o 2560 /dev/loop0 /dev/sdb1 
1594   mount /dev/loop0 mount-point
1595  
1596   translates to
1597
1598   cryptsetup create -c twofish -o 5 --skip 5 e1 /dev/sdb1
1599   mount /dev/mapper/e1 mount-point
1600  
1601
1602  * 7.4 loop-aes with 160 bit key
1603
1604   This seems to be sometimes used with twofish and blowfish and
1605   represents a 160 bit ripemed160 hash output padded to 196 bit key
1606   length. It seems the corresponding options for cryptsetup are
1607
1608   --cipher twofish-cbc-null -s 192 -h ripemd160:20
1609  
1610
1611 8. Issues with Specific Versions of cryptsetup 
1612
1613
1614  * 8.1 When using the create command for plain dm-crypt with
1615    cryptsetup 1.1.x, the mapping is incompatible and my data is not
1616    accessible anymore!
1617
1618   With cryptsetup 1.1.x, the distro maintainer can define different
1619   default encryption modes for LUKS and plain devices. You can check
1620   these compiled-in defaults using "cryptsetup --help". Moreover, the
1621   plain device default changed because the old IV mode was
1622   vulnerable to a watermarking attack.
1623
1624   If you are using a plain device and you need a compatible mode, just
1625   specify cipher, key size and hash algorithm explicitly. For
1626   compatibility with cryptsetup 1.0.x defaults, simple use the
1627   following:
1628
1629     cryptsetup create -c aes-cbc-plain -s 256 -h ripemd160 <name> <dev>
1630  
1631   LUKS stores cipher and mode in the metadata on disk, avoiding this
1632   problem.
1633
1634
1635  * 8.2 cryptsetup on SLED 10 has problems...
1636
1637   SLED 10 is missing an essential kernel patch for dm-crypt, which
1638   is broken in its kernel as a result. There may be a very old
1639   version of cryptsetup (1.0.x) provided by SLED, which should also
1640   not be used anymore as well. My advice would be to drop SLED 10.
1641
1642  A. Contributors In no particular order:
1643
1644   - Arno Wagner
1645
1646   - Milan Broz
1647