doc/crypto/des_modes.pod

   1 =pod
   2
   3 =head1 NAME
   4
   5 Modes of DES - the variants of DES and other crypto algorithms of OpenSSL
   6
   7 =head1 DESCRIPTION
   8
   9 Several crypto algorithms for OpenSSL can be used in a number of modes.  Those
  10 are used for using block ciphers in a way similar to stream ciphers, among
  11 other things.
  12
  13 =head1 OVERVIEW
  14
  15 =head2 Electronic Codebook Mode (ECB)
  16
  17 Normally, this is found as the function I<algorithm>_ecb_encrypt().
  18
  19 =over 2
  20
  21 =item *
  22
  23 64 bits are enciphered at a time.
  24
  25 =item *
  26
  27 The order of the blocks can be rearranged without detection.
  28
  29 =item *
  30
  31 The same plaintext block always produces the same ciphertext block
  32 (for the same key) making it vulnerable to a 'dictionary attack'.
  33
  34 =item *
  35
  36 An error will only affect one ciphertext block.
  37
  38 =back
  39
  40 =head2 Cipher Block Chaining Mode (CBC)
  41
  42 Normally, this is found as the function I<algorithm>_cbc_encrypt().
  43 Be aware that des_cbc_encrypt() is not really DES CBC (it does
  44 not update the IV); use des_ncbc_encrypt() instead.
  45
  46 =over 2
  47
  48 =item *
  49
  50 a multiple of 64 bits are enciphered at a time.
  51
  52 =item *
  53
  54 The CBC mode produces the same ciphertext whenever the same
  55 plaintext is encrypted using the same key and starting variable.
  56
  57 =item *
  58
  59 The chaining operation makes the ciphertext blocks dependent on the
  60 current and all preceding plaintext blocks and therefore blocks can not
  61 be rearranged.
  62
  63 =item *
  64
  65 The use of different starting variables prevents the same plaintext
  66 enciphering to the same ciphertext.
  67
  68 =item *
  69
  70 An error will affect the current and the following ciphertext blocks.
  71
  72 =back
  73
  74 =head2 Cipher Feedback Mode (CFB)
  75
  76 Normally, this is found as the function I<algorithm>_cfb_encrypt().
  77
  78 =over 2
  79
  80 =item *
  81
  82 a number of bits (j) <= 64 are enciphered at a time.
  83
  84 =item *
  85
  86 The CFB mode produces the same ciphertext whenever the same
  87 plaintext is encrypted using the same key and starting variable.
  88
  89 =item *
  90
  91 The chaining operation makes the ciphertext variables dependent on the
  92 current and all preceding variables and therefore j-bit variables are
  93 chained together and can not be rearranged.
  94
  95 =item *
  96
  97 The use of different starting variables prevents the same plaintext
  98 enciphering to the same ciphertext.
  99
 100 =item *
 101
 102 The strength of the CFB mode depends on the size of k (maximal if
 103 j == k).  In my implementation this is always the case.
 104
 105 =item *
 106
 107 Selection of a small value for j will require more cycles through
 108 the encipherment algorithm per unit of plaintext and thus cause
 109 greater processing overheads.
 110
 111 =item *
 112
 113 Only multiples of j bits can be enciphered.
 114
 115 =item *
 116
 117 An error will affect the current and the following ciphertext variables.
 118
 119 =back
 120
 121 =head2 Output Feedback Mode (OFB)
 122
 123 Normally, this is found as the function I<algorithm>_ofb_encrypt().
 124
 125 =over 2
 126
 127
 128 =item *
 129
 130 a number of bits (j) <= 64 are enciphered at a time.
 131
 132 =item *
 133
 134 The OFB mode produces the same ciphertext whenever the same
 135 plaintext enciphered using the same key and starting variable.  More
 136 over, in the OFB mode the same key stream is produced when the same
 137 key and start variable are used.  Consequently, for security reasons
 138 a specific start variable should be used only once for a given key.
 139
 140 =item *
 141
 142 The absence of chaining makes the OFB more vulnerable to specific attacks.
 143
 144 =item *
 145
 146 The use of different start variables values prevents the same
 147 plaintext enciphering to the same ciphertext, by producing different
 148 key streams.
 149
 150 =item *
 151
 152 Selection of a small value for j will require more cycles through
 153 the encipherment algorithm per unit of plaintext and thus cause
 154 greater processing overheads.
 155
 156 =item *
 157
 158 Only multiples of j bits can be enciphered.
 159
 160 =item *
 161
 162 OFB mode of operation does not extend ciphertext errors in the
 163 resultant plaintext output.  Every bit error in the ciphertext causes
 164 only one bit to be in error in the deciphered plaintext.
 165
 166 =item *
 167
 168 OFB mode is not self-synchronizing.  If the two operation of
 169 encipherment and decipherment get out of synchronism, the system needs
 170 to be re-initialized.
 171
 172 =item *
 173
 174 Each re-initialization should use a value of the start variable
 175 different from the start variable values used before with the same
 176 key.  The reason for this is that an identical bit stream would be
 177 produced each time from the same parameters.  This would be
 178 susceptible to a 'known plaintext' attack.
 179
 180 =back
 181
 182 =head2 Triple ECB Mode
 183
 184 Normally, this is found as the function I<algorithm>_ecb3_encrypt().
 185
 186 =over 2
 187
 188 =item *
 189
 190 Encrypt with key1, decrypt with key2 and encrypt with key3 again.
 191
 192 =item *
 193
 194 As for ECB encryption but increases the key length to 168 bits.
 195 There are theoretic attacks that can be used that make the effective
 196 key length 112 bits, but this attack also requires 2^56 blocks of
 197 memory, not very likely, even for the NSA.
 198
 199 =item *
 200
 201 If both keys are the same it is equivalent to encrypting once with
 202 just one key.
 203
 204 =item *
 205
 206 If the first and last key are the same, the key length is 112 bits.
 207 There are attacks that could reduce the key space to 55 bit's but it
 208 requires 2^56 blocks of memory.
 209
 210 =item *
 211
 212 If all 3 keys are the same, this is effectively the same as normal
 213 ecb mode.
 214
 215 =back
 216
 217 =head2 Triple CBC Mode
 218
 219 Normally, this is found as the function I<algorithm>_ede3_cbc_encrypt().
 220
 221 =over 2
 222
 223
 224 =item *
 225
 226 Encrypt with key1, decrypt with key2 and then encrypt with key3.
 227
 228 =item *
 229
 230 As for CBC encryption but increases the key length to 168 bits with
 231 the same restrictions as for triple ecb mode.
 232
 233 =back
 234
 235 =head1 NOTES
 236
 237 This text was been written in large parts by Eric Young in his original
 238 documentation for SSLeay, the predecessor of OpenSSL.  In turn, he attributed
 239 it to:
 240
 241         AS 2805.5.2
 242         Australian Standard
 243         Electronic funds transfer - Requirements for interfaces,
 244         Part 5.2: Modes of operation for an n-bit block cipher algorithm
 245         Appendix A
 246
 247 =head1 SEE ALSO
 248
 249 L<blowfish(3)|blowfish(3)>, L<des(3)|des(3)>, L<idea(3)|idea(3)>,
 250 L<rc2(3)|rc2(3)>
 251
 252 =cut
 253