doc/crypto/des_modes.pod

   1 =pod
   2
   3 =head1 NAME
   4
   5 Modes of DES and other crypto algorithms of OpenSSL
   6
   7 =head1 DESCRIPTION
   8
   9 Several crypto algorithms fo OpenSSL can be used in a number of modes.  The
  10 following text has been written in large parts by Eric Young in his original
  11 documentation for SSLeay, the predecessor of OpenSSL.  In turn, he attributed
  12 it to:
  13
  14         AS 2805.5.2
  15         Australian Standard
  16         Electronic funds transfer - Requirements for interfaces,
  17         Part 5.2: Modes of operation for an n-bit block cipher algorithm
  18         Appendix A
  19
  20 =head1 OVERVIEW
  21
  22 =head2 Electronic Codebook Mode (ECB)
  23
  24 Normally, this is found as the function I<algorithm>_ecb_encrypt().
  25
  26 =over 2
  27
  28 =item *
  29
  30 64 bits are enciphered at a time.
  31
  32 =item *
  33
  34 The order of the blocks can be rearranged without detection.
  35
  36 =item *
  37
  38 The same plaintext block always produces the same ciphertext block
  39 (for the same key) making it vulnerable to a 'dictionary attack'.
  40
  41 =item *
  42
  43 An error will only affect one ciphertext block.
  44
  45 =back
  46
  47 =head2 Cipher Block Chaining Mode (CBC)
  48
  49 Normally, this is found as the function I<algorithm>_cbc_encrypt().
  50
  51 =over 2
  52
  53 =item *
  54
  55 a multiple of 64 bits are enciphered at a time.
  56
  57 =item *
  58
  59 The CBC mode produces the same ciphertext whenever the same
  60 plaintext is encrypted using the same key and starting variable.
  61
  62 =item *
  63
  64 The chaining operation makes the ciphertext blocks dependent on the
  65 current and all preceding plaintext blocks and therefore blocks can not
  66 be rearranged.
  67
  68 =item *
  69
  70 The use of different starting variables prevents the same plaintext
  71 enciphering to the same ciphertext.
  72
  73 =item *
  74
  75 An error will affect the current and the following ciphertext blocks.
  76
  77 =back
  78
  79 =head2 Cipher Feedback Mode (CFB)
  80
  81 Normally, this is found as the function I<algorithm>_cfb_encrypt().
  82
  83 =over 2
  84
  85 =item *
  86
  87 a number of bits (j) <= 64 are enciphered at a time.
  88
  89 =item *
  90
  91 The CFB mode produces the same ciphertext whenever the same
  92 plaintext is encrypted using the same key and starting variable.
  93
  94 =item *
  95
  96 The chaining operation makes the ciphertext variables dependent on the
  97 current and all preceding variables and therefore j-bit variables are
  98 chained together and can not be rearranged.
  99
 100 =item *
 101
 102 The use of different starting variables prevents the same plaintext
 103 enciphering to the same ciphertext.
 104
 105 =item *
 106
 107 The strength of the CFB mode depends on the size of k (maximal if
 108 j == k).  In my implementation this is always the case.
 109
 110 =item *
 111
 112 Selection of a small value for j will require more cycles through
 113 the encipherment algorithm per unit of plaintext and thus cause
 114 greater processing overheads.
 115
 116 =item *
 117
 118 Only multiples of j bits can be enciphered.
 119
 120 =item *
 121
 122 An error will affect the current and the following ciphertext variables.
 123
 124 =back
 125
 126 =head2 Output Feedback Mode (OFB)
 127
 128 Normally, this is found as the function I<algorithm>_ofb_encrypt().
 129
 130 =over 2
 131
 132
 133 =item *
 134
 135 a number of bits (j) <= 64 are enciphered at a time.
 136
 137 =item *
 138
 139 The OFB mode produces the same ciphertext whenever the same
 140 plaintext enciphered using the same key and starting variable.  More
 141 over, in the OFB mode the same key stream is produced when the same
 142 key and start variable are used.  Consequently, for security reasons
 143 a specific start variable should be used only once for a given key.
 144
 145 =item *
 146
 147 The absence of chaining makes the OFB more vulnerable to specific attacks.
 148
 149 =item *
 150
 151 The use of different start variables values prevents the same
 152 plaintext enciphering to the same ciphertext, by producing different
 153 key streams.
 154
 155 =item *
 156
 157 Selection of a small value for j will require more cycles through
 158 the encipherment algorithm per unit of plaintext and thus cause
 159 greater processing overheads.
 160
 161 =item *
 162
 163 Only multiples of j bits can be enciphered.
 164
 165 =item *
 166
 167 OFB mode of operation does not extend ciphertext errors in the
 168 resultant plaintext output.  Every bit error in the ciphertext causes
 169 only one bit to be in error in the deciphered plaintext.
 170
 171 =item *
 172
 173 OFB mode is not self-synchronising.  If the two operation of
 174 encipherment and decipherment get out of synchronism, the system needs
 175 to be re-initialised.
 176
 177 =item *
 178
 179 Each re-initialisation should use a value of the start variable
 180 different from the start variable values used before with the same
 181 key.  The reason for this is that an identical bit stream would be
 182 produced each time from the same parameters.  This would be
 183 susceptible to a 'known plaintext' attack.
 184
 185 =back
 186
 187 =head2 Triple ECB Mode
 188
 189 Normally, this is found as the function I<algorithm>_ecb3_encrypt().
 190
 191 =over 2
 192
 193 =item *
 194
 195 Encrypt with key1, decrypt with key2 and encrypt with key3 again.
 196
 197 =item *
 198
 199 As for ECB encryption but increases the key length to 168 bits.
 200 There are theoretic attacks that can be used that make the effective
 201 key length 112 bits, but this attack also requires 2^56 blocks of
 202 memory, not very likely, even for the NSA.
 203
 204 =item *
 205
 206 If both keys are the same it is equivalent to encrypting once with
 207 just one key.
 208
 209 =item *
 210
 211 If the first and last key are the same, the key length is 112 bits.
 212 There are attacks that could reduce the key space to 55 bit's but it
 213 requires 2^56 blocks of memory.
 214
 215 =item *
 216
 217 If all 3 keys are the same, this is effectively the same as normal
 218 ecb mode.
 219
 220 =back
 221
 222 =head2 Triple CBC Mode
 223
 224 Normally, this is found as the function I<algorithm>_ede3_cbc_encrypt().
 225
 226 =over 2
 227
 228
 229 =item *
 230
 231 Encrypt with key1, decrypt with key2 and then encrypt with key3.
 232
 233 =item *
 234
 235 As for CBC encryption but increases the key length to 168 bits with
 236 the same restrictions as for triple ecb mode.
 237
 238 =back
 239
 240 =head1 SEE ALSO
 241
 242 L<blowfish(3)|blowfish(3)>, L<des(3)|des(3)>, L<idea(3)|idea(3)>,
 243 L<rc2(3)|rc2(3)>