e830a191ccaf04a598975433df814a829490b2e6
[openssl.git] / doc / crypto / EVP_EncryptInit.pod
1 =pod
2
3 =head1 NAME
4
5 EVP_EncryptInit, EVP_EncryptUpdate, EVP_EncryptFinal, EVP_DecryptInit,
6 EVP_DecryptUpdate, EVP_DecryptFinal, EVP_CipherInit, EVP_CipherUpdate,
7 EVP_CipherFinal, EVP_CIPHER_CTX_set_key_length, EVP_CIPHER_CTX_ctrl,
8 EVP_CIPHER_CTX_cleanup, EVP_get_cipherbyname, EVP_get_cipherbynid,
9 EVP_get_cipherbyobj, EVP_CIPHER_nid, EVP_CIPHER_block_size,
10 EVP_CIPHER_key_length, EVP_CIPHER_iv_length, EVP_CIPHER_flags,
11 EVP_CIPHER_mode, EVP_CIPHER_type, EVP_CIPHER_CTX_cipher, EVP_CIPHER_CTX_nid,
12 EVP_CIPHER_CTX_block_size, EVP_CIPHER_CTX_key_length, EVP_CIPHER_CTX_iv_length,
13 EVP_CIPHER_CTX_get_app_data, EVP_CIPHER_CTX_set_app_data, EVP_CIPHER_CTX_type,
14 EVP_CIPHER_CTX_flags, EVP_CIPHER_CTX_mode, EVP_CIPHER_param_to_asn1,
15 EVP_CIPHER_asn1_to_param, EVP_CIPHER_CTX_set_padding - EVP cipher routines
16
17 =head1 SYNOPSIS
18
19  #include <openssl/evp.h>
20
21  int EVP_EncryptInit(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const EVP_CIPHER *type,
22          unsigned char *key, unsigned char *iv);
23  int EVP_EncryptUpdate(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
24          int *outl, unsigned char *in, int inl);
25  int EVP_EncryptFinal(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
26          int *outl);
27
28  int EVP_DecryptInit(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const EVP_CIPHER *type,
29          unsigned char *key, unsigned char *iv);
30  int EVP_DecryptUpdate(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
31          int *outl, unsigned char *in, int inl);
32  int EVP_DecryptFinal(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *outm,
33          int *outl);
34
35  int EVP_CipherInit(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const EVP_CIPHER *type,
36          unsigned char *key, unsigned char *iv, int enc);
37  int EVP_CipherUpdate(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
38          int *outl, unsigned char *in, int inl);
39  int EVP_CipherFinal(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *outm,
40          int *outl);
41
42  int EVP_CIPHER_CTX_set_padding(EVP_CIPHER_CTX *x, int padding);
43  int EVP_CIPHER_CTX_set_key_length(EVP_CIPHER_CTX *x, int keylen);
44  int EVP_CIPHER_CTX_ctrl(EVP_CIPHER_CTX *ctx, int type, int arg, void *ptr);
45  int EVP_CIPHER_CTX_cleanup(EVP_CIPHER_CTX *a);
46
47  const EVP_CIPHER *EVP_get_cipherbyname(const char *name);
48  #define EVP_get_cipherbynid(a) EVP_get_cipherbyname(OBJ_nid2sn(a))
49  #define EVP_get_cipherbyobj(a) EVP_get_cipherbynid(OBJ_obj2nid(a))
50
51  #define EVP_CIPHER_nid(e)              ((e)->nid)
52  #define EVP_CIPHER_block_size(e)       ((e)->block_size)
53  #define EVP_CIPHER_key_length(e)       ((e)->key_len)
54  #define EVP_CIPHER_iv_length(e)                ((e)->iv_len)
55  #define EVP_CIPHER_flags(e)            ((e)->flags)
56  #define EVP_CIPHER_mode(e)             ((e)->flags) & EVP_CIPH_MODE)
57  int EVP_CIPHER_type(const EVP_CIPHER *ctx);
58
59  #define EVP_CIPHER_CTX_cipher(e)       ((e)->cipher)
60  #define EVP_CIPHER_CTX_nid(e)          ((e)->cipher->nid)
61  #define EVP_CIPHER_CTX_block_size(e)   ((e)->cipher->block_size)
62  #define EVP_CIPHER_CTX_key_length(e)   ((e)->key_len)
63  #define EVP_CIPHER_CTX_iv_length(e)    ((e)->cipher->iv_len)
64  #define EVP_CIPHER_CTX_get_app_data(e) ((e)->app_data)
65  #define EVP_CIPHER_CTX_set_app_data(e,d) ((e)->app_data=(char *)(d))
66  #define EVP_CIPHER_CTX_type(c)         EVP_CIPHER_type(EVP_CIPHER_CTX_cipher(c))
67  #define EVP_CIPHER_CTX_flags(e)                ((e)->cipher->flags)
68  #define EVP_CIPHER_CTX_mode(e)         ((e)->cipher->flags & EVP_CIPH_MODE)
69
70  int EVP_CIPHER_param_to_asn1(EVP_CIPHER_CTX *c, ASN1_TYPE *type);
71  int EVP_CIPHER_asn1_to_param(EVP_CIPHER_CTX *c, ASN1_TYPE *type);
72
73 =head1 DESCRIPTION
74
75 The EVP cipher routines are a high level interface to certain
76 symmetric ciphers.
77
78 EVP_EncryptInit() initializes a cipher context B<ctx> for encryption
79 with cipher B<type>. B<type> is normally supplied by a function such
80 as EVP_des_cbc() . B<key> is the symmetric key to use and B<iv> is the
81 IV to use (if necessary), the actual number of bytes used for the
82 key and IV depends on the cipher. It is possible to set all parameters
83 to NULL except B<type> in an initial call and supply the remaining
84 parameters in subsequent calls, all of which have B<type> set to NULL.
85 This is done when the default cipher parameters are not appropriate.
86
87 EVP_EncryptUpdate() encrypts B<inl> bytes from the buffer B<in> and
88 writes the encrypted version to B<out>. This function can be called
89 multiple times to encrypt successive blocks of data. The amount
90 of data written depends on the block alignment of the encrypted data:
91 as a result the amount of data written may be anything from zero bytes
92 to (inl + cipher_block_size - 1) so B<outl> should contain sufficient
93 room. The actual number of bytes written is placed in B<outl>.
94
95 If padding is enabled (the default) then EVP_EncryptFinal() encrypts
96 the "final" data, that is any data that remains in a partial block.
97 It uses L<standard block padding|/NOTES> (aka PKCS padding). The encrypted
98 final data is written to B<out> which should have sufficient space for
99 one cipher block. The number of bytes written is placed in B<outl>. After
100 this function is called the encryption operation is finished and no further
101 calls to EVP_EncryptUpdate() should be made.
102
103 If padding is disabled then EVP_EncryptFinal() will not encrypt any more
104 data and it will return an error if any data remains in a partial block:
105 that is if the total data length is not a multiple of the block size. 
106
107 EVP_DecryptInit(), EVP_DecryptUpdate() and EVP_DecryptFinal() are the
108 corresponding decryption operations. EVP_DecryptFinal() will return an
109 error code if padding is enabled and the final block is not correctly
110 formatted. The parameters and restrictions are identical to the encryption
111 operations except that if padding is enabled the decrypted data buffer B<out>
112 passed to EVP_DecryptUpdate() should have sufficient room for
113 (B<inl> + cipher_block_size) bytes unless the cipher block size is 1 in
114 which case B<inl> bytes is sufficient.
115
116 EVP_CipherInit(), EVP_CipherUpdate() and EVP_CipherFinal() are functions
117 that can be used for decryption or encryption. The operation performed
118 depends on the value of the B<enc> parameter. It should be set to 1 for
119 encryption, 0 for decryption and -1 to leave the value unchanged (the
120 actual value of 'enc' being supplied in a previous call).
121
122 EVP_CIPHER_CTX_cleanup() clears all information from a cipher context.
123 It should be called after all operations using a cipher are complete
124 so sensitive information does not remain in memory.
125
126 EVP_get_cipherbyname(), EVP_get_cipherbynid() and EVP_get_cipherbyobj()
127 return an EVP_CIPHER structure when passed a cipher name, a NID or an
128 ASN1_OBJECT structure.
129
130 EVP_CIPHER_nid() and EVP_CIPHER_CTX_nid() return the NID of a cipher when
131 passed an B<EVP_CIPHER> or B<EVP_CIPHER_CTX> structure.  The actual NID
132 value is an internal value which may not have a corresponding OBJECT
133 IDENTIFIER.
134
135 EVP_CIPHER_CTX_set_padding() enables or disables padding. By default
136 encryption operations are padded using standard block padding and the
137 padding is checked and removed when decrypting. If the B<pad> parameter
138 is zero then no padding is performed, the total amount of data encrypted
139 or decrypted must then be a multiple of the block size or an error will
140 occur.
141
142 EVP_CIPHER_key_length() and EVP_CIPHER_CTX_key_length() return the key
143 length of a cipher when passed an B<EVP_CIPHER> or B<EVP_CIPHER_CTX>
144 structure. The constant B<EVP_MAX_KEY_LENGTH> is the maximum key length
145 for all ciphers. Note: although EVP_CIPHER_key_length() is fixed for a
146 given cipher, the value of EVP_CIPHER_CTX_key_length() may be different
147 for variable key length ciphers.
148
149 EVP_CIPHER_CTX_set_key_length() sets the key length of the cipher ctx.
150 If the cipher is a fixed length cipher then attempting to set the key
151 length to any value other than the fixed value is an error.
152
153 EVP_CIPHER_iv_length() and EVP_CIPHER_CTX_iv_length() return the IV
154 length of a cipher when passed an B<EVP_CIPHER> or B<EVP_CIPHER_CTX>.
155 It will return zero if the cipher does not use an IV.  The constant
156 B<EVP_MAX_IV_LENGTH> is the maximum IV length for all ciphers.
157
158 EVP_CIPHER_block_size() and EVP_CIPHER_CTX_block_size() return the block
159 size of a cipher when passed an B<EVP_CIPHER> or B<EVP_CIPHER_CTX>
160 structure. The constant B<EVP_MAX_IV_LENGTH> is also the maximum block
161 length for all ciphers.
162
163 EVP_CIPHER_type() and EVP_CIPHER_CTX_type() return the type of the passed
164 cipher or context. This "type" is the actual NID of the cipher OBJECT
165 IDENTIFIER as such it ignores the cipher parameters and 40 bit RC2 and
166 128 bit RC2 have the same NID. If the cipher does not have an object
167 identifier or does not have ASN1 support this function will return
168 B<NID_undef>.
169
170 EVP_CIPHER_CTX_cipher() returns the B<EVP_CIPHER> structure when passed
171 an B<EVP_CIPHER_CTX> structure.
172
173 EVP_CIPHER_mode() and EVP_CIPHER_CTX_mode() return the block cipher mode:
174 EVP_CIPH_ECB_MODE, EVP_CIPH_CBC_MODE, EVP_CIPH_CFB_MODE or
175 EVP_CIPH_OFB_MODE. If the cipher is a stream cipher then
176 EVP_CIPH_STREAM_CIPHER is returned.
177
178 EVP_CIPHER_param_to_asn1() sets the AlgorithmIdentifier "parameter" based
179 on the passed cipher. This will typically include any parameters and an
180 IV. The cipher IV (if any) must be set when this call is made. This call
181 should be made before the cipher is actually "used" (before any
182 EVP_EncryptUpdate(), EVP_DecryptUpdate() calls for example). This function
183 may fail if the cipher does not have any ASN1 support.
184
185 EVP_CIPHER_asn1_to_param() sets the cipher parameters based on an ASN1
186 AlgorithmIdentifier "parameter". The precise effect depends on the cipher
187 In the case of RC2, for example, it will set the IV and effective key length.
188 This function should be called after the base cipher type is set but before
189 the key is set. For example EVP_CipherInit() will be called with the IV and
190 key set to NULL, EVP_CIPHER_asn1_to_param() will be called and finally
191 EVP_CipherInit() again with all parameters except the key set to NULL. It is
192 possible for this function to fail if the cipher does not have any ASN1 support
193 or the parameters cannot be set (for example the RC2 effective key length
194 is not supported.
195
196 EVP_CIPHER_CTX_ctrl() allows various cipher specific parameters to be determined
197 and set. Currently only the RC2 effective key length and the number of rounds of
198 RC5 can be set.
199
200 =head1 RETURN VALUES
201
202 EVP_EncryptInit(), EVP_EncryptUpdate() and EVP_EncryptFinal() return 1 for success
203 and 0 for failure.
204
205 EVP_DecryptInit() and EVP_DecryptUpdate() return 1 for success and 0 for failure.
206 EVP_DecryptFinal() returns 0 if the decrypt failed or 1 for success.
207
208 EVP_CipherInit() and EVP_CipherUpdate() return 1 for success and 0 for failure.
209 EVP_CipherFinal() returns 1 for a decryption failure or 1 for success.
210
211 EVP_CIPHER_CTX_cleanup() returns 1 for success and 0 for failure.
212
213 EVP_get_cipherbyname(), EVP_get_cipherbynid() and EVP_get_cipherbyobj()
214 return an B<EVP_CIPHER> structure or NULL on error.
215
216 EVP_CIPHER_nid() and EVP_CIPHER_CTX_nid() return a NID.
217
218 EVP_CIPHER_block_size() and EVP_CIPHER_CTX_block_size() return the block
219 size.
220
221 EVP_CIPHER_key_length() and EVP_CIPHER_CTX_key_length() return the key
222 length.
223
224 EVP_CIPHER_CTX_set_padding() always returns 1.
225
226 EVP_CIPHER_iv_length() and EVP_CIPHER_CTX_iv_length() return the IV
227 length or zero if the cipher does not use an IV.
228
229 EVP_CIPHER_type() and EVP_CIPHER_CTX_type() return the NID of the cipher's
230 OBJECT IDENTIFIER or NID_undef if it has no defined OBJECT IDENTIFIER.
231
232 EVP_CIPHER_CTX_cipher() returns an B<EVP_CIPHER> structure.
233
234 EVP_CIPHER_param_to_asn1() and EVP_CIPHER_asn1_to_param() return 1 for 
235 success or zero for failure.
236
237 =head1 CIPHER LISTING
238
239 All algorithms have a fixed key length unless otherwise stated.
240
241 =over 4
242
243 =item EVP_enc_null()
244
245 Null cipher: does nothing.
246
247 =item EVP_des_cbc(void), EVP_des_ecb(void), EVP_des_cfb(void), EVP_des_ofb(void)
248
249 DES in CBC, ECB, CFB and OFB modes respectively. 
250
251 =item EVP_des_ede_cbc(void), EVP_des_ede(), EVP_des_ede_ofb(void),  EVP_des_ede_cfb(void)
252
253 Two key triple DES in CBC, ECB, CFB and OFB modes respectively.
254
255 =item EVP_des_ede3_cbc(void), EVP_des_ede3(), EVP_des_ede3_ofb(void),  EVP_des_ede3_cfb(void)
256
257 Three key triple DES in CBC, ECB, CFB and OFB modes respectively.
258
259 =item EVP_desx_cbc(void)
260
261 DESX algorithm in CBC mode.
262
263 =item EVP_rc4(void)
264
265 RC4 stream cipher. This is a variable key length cipher with default key length 128 bits.
266
267 =item EVP_rc4_40(void)
268
269 RC4 stream cipher with 40 bit key length. This is obsolete and new code should use EVP_rc4()
270 and the EVP_CIPHER_CTX_set_key_length() function.
271
272 =item EVP_idea_cbc() EVP_idea_ecb(void), EVP_idea_cfb(void), EVP_idea_ofb(void), EVP_idea_cbc(void)
273
274 IDEA encryption algorithm in CBC, ECB, CFB and OFB modes respectively.
275
276 =item EVP_rc2_cbc(void), EVP_rc2_ecb(void), EVP_rc2_cfb(void), EVP_rc2_ofb(void)
277
278 RC2 encryption algorithm in CBC, ECB, CFB and OFB modes respectively. This is a variable key
279 length cipher with an additional parameter called "effective key bits" or "effective key length".
280 By default both are set to 128 bits.
281
282 =item EVP_rc2_40_cbc(void), EVP_rc2_64_cbc(void)
283
284 RC2 algorithm in CBC mode with a default key length and effective key length of 40 and 64 bits.
285 These are obsolete and new code should use EVP_rc2_cbc(), EVP_CIPHER_CTX_set_key_length() and
286 EVP_CIPHER_CTX_ctrl() to set the key length and effective key length.
287
288 =item EVP_bf_cbc(void), EVP_bf_ecb(void), EVP_bf_cfb(void), EVP_bf_ofb(void);
289
290 Blowfish encryption algorithm in CBC, ECB, CFB and OFB modes respectively. This is a variable key
291 length cipher.
292
293 =item EVP_cast5_cbc(void), EVP_cast5_ecb(void), EVP_cast5_cfb(void), EVP_cast5_ofb(void)
294
295 CAST encryption algorithm in CBC, ECB, CFB and OFB modes respectively. This is a variable key
296 length cipher.
297
298 =item EVP_rc5_32_12_16_cbc(void), EVP_rc5_32_12_16_ecb(void), EVP_rc5_32_12_16_cfb(void), EVP_rc5_32_12_16_ofb(void)
299
300 RC5 encryption algorithm in CBC, ECB, CFB and OFB modes respectively. This is a variable key length
301 cipher with an additional "number of rounds" parameter. By default the key length is set to 128
302 bits and 12 rounds.
303
304 =back
305
306 =head1 NOTES
307
308 Where possible the B<EVP> interface to symmetric ciphers should be used in
309 preference to the low level interfaces. This is because the code then becomes
310 transparent to the cipher used and much more flexible.
311
312 PKCS padding works by adding B<n> padding bytes of value B<n> to make the total 
313 length of the encrypted data a multiple of the block size. Padding is always
314 added so if the data is already a multiple of the block size B<n> will equal
315 the block size. For example if the block size is 8 and 11 bytes are to be
316 encrypted then 5 padding bytes of value 5 will be added.
317
318 When decrypting the final block is checked to see if it has the correct form.
319
320 Although the decryption operation can produce an error if padding is enabled,
321 it is not a strong test that the input data or key is correct. A random block
322 has better than 1 in 256 chance of being of the correct format and problems with
323 the input data earlier on will not produce a final decrypt error.
324
325 If padding is disabled then the decryption operation will always succeed if
326 the total amount of data decrypted is a multiple of the block size.
327
328 The functions EVP_EncryptInit(), EVP_EncryptUpdate(), EVP_EncryptFinal(),
329 EVP_DecryptInit(), EVP_DecryptUpdate(), EVP_CipherInit() and EVP_CipherUpdate()
330 and EVP_CIPHER_CTX_cleanup() did not return errors in OpenSSL version 0.9.5a or
331 earlier. Software only versions of encryption algorithms will never return
332 error codes for these functions, unless there is a programming error (for example
333 and attempt to set the key before the cipher is set in EVP_EncryptInit() ).
334
335 =head1 BUGS
336
337 For RC5 the number of rounds can currently only be set to 8, 12 or 16. This is
338 a limitation of the current RC5 code rather than the EVP interface.
339
340 EVP_MAX_KEY_LENGTH and EVP_MAX_IV_LENGTH only refer to the internal ciphers with
341 default key lengths. If custom ciphers exceed these values the results are
342 unpredictable. This is because it has become standard practice to define a 
343 generic key as a fixed unsigned char array containing EVP_MAX_KEY_LENGTH bytes.
344
345 The ASN1 code is incomplete (and sometimes inaccurate) it has only been tested
346 for certain common S/MIME ciphers (RC2, DES, triple DES) in CBC mode.
347
348 =head1 EXAMPLES
349
350 Get the number of rounds used in RC5:
351
352  int nrounds;
353  EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_GET_RC5_ROUNDS, 0, &nrounds);
354
355 Get the RC2 effective key length:
356
357  int key_bits;
358  EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_GET_RC2_KEY_BITS, 0, &key_bits);
359
360 Set the number of rounds used in RC5:
361
362  int nrounds;
363  EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_SET_RC5_ROUNDS, nrounds, NULL);
364
365 Set the effective key length used in RC2:
366
367  int key_bits;
368  EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_SET_RC2_KEY_BITS, key_bits, NULL);
369
370 Encrypt a string using blowfish:
371
372  int do_crypt(char *outfile)
373         {
374         unsigned char outbuf[1024];
375         int outlen, tmplen;
376         /* Bogus key and IV: we'd normally set these from
377          * another source.
378          */
379         unsigned char key[] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15};
380         unsigned char iv[] = {1,2,3,4,5,6,7,8};
381         char intext[] = "Some Crypto Text";
382         EVP_CIPHER_CTX ctx;
383         FILE *out;
384         EVP_EncryptInit(&ctx, EVP_bf_cbc(), key, iv);
385
386         if(!EVP_EncryptUpdate(&ctx, outbuf, &outlen, intext, strlen(intext)))
387                 {
388                 /* Error */
389                 return 0;
390                 }
391         /* Buffer passed to EVP_EncryptFinal() must be after data just
392          * encrypted to avoid overwriting it.
393          */
394         if(!EVP_EncryptFinal(&ctx, outbuf + outlen, &tmplen))
395                 {
396                 /* Error */
397                 return 0;
398                 }
399         outlen += tmplen;
400         EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
401         /* Need binary mode for fopen because encrypted data is
402          * binary data. Also cannot use strlen() on it because
403          * it wont be null terminated and may contain embedded
404          * nulls.
405          */
406         out = fopen(outfile, "wb");
407         fwrite(outbuf, 1, outlen, out);
408         fclose(out);
409         return 1;
410         }
411
412 The ciphertext from the above example can be decrypted using the B<openssl>
413 utility with the command line:
414  
415  S<openssl bf -in cipher.bin -K 000102030405060708090A0B0C0D0E0F -iv 0102030405060708 -d>
416
417 General encryption, decryption function example using FILE I/O and RC2 with an
418 80 bit key:
419
420  int do_crypt(FILE *in, FILE *out, int do_encrypt)
421         {
422         /* Allow enough space in output buffer for additional block */
423         inbuf[1024], outbuf[1024 + EVP_MAX_BLOCK_LENGTH];
424         int inlen, outlen;
425         /* Bogus key and IV: we'd normally set these from
426          * another source.
427          */
428         unsigned char key[] = "0123456789";
429         unsigned char iv[] = "12345678";
430         /* Don't set key or IV because we will modify the parameters */
431         EVP_CipherInit(&ctx, EVP_rc2(), NULL, NULL, do_encrypt);
432         EVP_CIPHER_CTX_set_key_length(&ctx, 10);
433         /* We finished modifying parameters so now we can set key and IV */
434         EVP_CipherInit(&ctx, NULL, key, iv, do_encrypt);
435
436         for(;;) 
437                 {
438                 inlen = fread(inbuf, 1, 1024, in);
439                 if(inlen <= 0) break;
440                 if(!EVP_CipherUpdate(&ctx, outbuf, &outlen, inbuf, inlen))
441                         {
442                         /* Error */
443                         return 0;
444                         }
445                 fwrite(outbuf, 1, outlen, out);
446                 }
447         if(!EVP_CipherFinal(&ctx, outbuf, &outlen))
448                 {
449                 /* Error */
450                 return 0;
451                 }
452         fwrite(outbuf, 1, outlen, out);
453
454         EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
455         return 1;
456         }
457
458
459 =head1 SEE ALSO
460
461 L<evp(3)|evp(3)>
462
463 =head1 HISTORY
464
465 =cut