doc/crypto/des_modes.pod

   1 =pod
   2
   3 =for comment openssl_manual_section:7
   4
   5 =head1 NAME
   6
   7 des_modes - the variants of DES and other crypto algorithms of OpenSSL
   8
   9 =head1 DESCRIPTION
  10
  11 Several crypto algorithms for OpenSSL can be used in a number of modes.  Those
  12 are used for using block ciphers in a way similar to stream ciphers, among
  13 other things.
  14
  15 =head1 OVERVIEW
  16
  17 =head2 Electronic Codebook Mode (ECB)
  18
  19 Normally, this is found as the function I<algorithm>_ecb_encrypt().
  20
  21 =over 2
  22
  23 =item *
  24
  25 64 bits are enciphered at a time.
  26
  27 =item *
  28
  29 The order of the blocks can be rearranged without detection.
  30
  31 =item *
  32
  33 The same plaintext block always produces the same ciphertext block
  34 (for the same key) making it vulnerable to a 'dictionary attack'.
  35
  36 =item *
  37
  38 An error will only affect one ciphertext block.
  39
  40 =back
  41
  42 =head2 Cipher Block Chaining Mode (CBC)
  43
  44 Normally, this is found as the function I<algorithm>_cbc_encrypt().
  45 Be aware that des_cbc_encrypt() is not really DES CBC (it does
  46 not update the IV); use des_ncbc_encrypt() instead.
  47
  48 =over 2
  49
  50 =item *
  51
  52 a multiple of 64 bits are enciphered at a time.
  53
  54 =item *
  55
  56 The CBC mode produces the same ciphertext whenever the same
  57 plaintext is encrypted using the same key and starting variable.
  58
  59 =item *
  60
  61 The chaining operation makes the ciphertext blocks dependent on the
  62 current and all preceding plaintext blocks and therefore blocks can not
  63 be rearranged.
  64
  65 =item *
  66
  67 The use of different starting variables prevents the same plaintext
  68 enciphering to the same ciphertext.
  69
  70 =item *
  71
  72 An error will affect the current and the following ciphertext blocks.
  73
  74 =back
  75
  76 =head2 Cipher Feedback Mode (CFB)
  77
  78 Normally, this is found as the function I<algorithm>_cfb_encrypt().
  79
  80 =over 2
  81
  82 =item *
  83
  84 a number of bits (j) <= 64 are enciphered at a time.
  85
  86 =item *
  87
  88 The CFB mode produces the same ciphertext whenever the same
  89 plaintext is encrypted using the same key and starting variable.
  90
  91 =item *
  92
  93 The chaining operation makes the ciphertext variables dependent on the
  94 current and all preceding variables and therefore j-bit variables are
  95 chained together and can not be rearranged.
  96
  97 =item *
  98
  99 The use of different starting variables prevents the same plaintext
 100 enciphering to the same ciphertext.
 101
 102 =item *
 103
 104 The strength of the CFB mode depends on the size of k (maximal if
 105 j == k).  In my implementation this is always the case.
 106
 107 =item *
 108
 109 Selection of a small value for j will require more cycles through
 110 the encipherment algorithm per unit of plaintext and thus cause
 111 greater processing overheads.
 112
 113 =item *
 114
 115 Only multiples of j bits can be enciphered.
 116
 117 =item *
 118
 119 An error will affect the current and the following ciphertext variables.
 120
 121 =back
 122
 123 =head2 Output Feedback Mode (OFB)
 124
 125 Normally, this is found as the function I<algorithm>_ofb_encrypt().
 126
 127 =over 2
 128
 129
 130 =item *
 131
 132 a number of bits (j) <= 64 are enciphered at a time.
 133
 134 =item *
 135
 136 The OFB mode produces the same ciphertext whenever the same
 137 plaintext enciphered using the same key and starting variable.  More
 138 over, in the OFB mode the same key stream is produced when the same
 139 key and start variable are used.  Consequently, for security reasons
 140 a specific start variable should be used only once for a given key.
 141
 142 =item *
 143
 144 The absence of chaining makes the OFB more vulnerable to specific attacks.
 145
 146 =item *
 147
 148 The use of different start variables values prevents the same
 149 plaintext enciphering to the same ciphertext, by producing different
 150 key streams.
 151
 152 =item *
 153
 154 Selection of a small value for j will require more cycles through
 155 the encipherment algorithm per unit of plaintext and thus cause
 156 greater processing overheads.
 157
 158 =item *
 159
 160 Only multiples of j bits can be enciphered.
 161
 162 =item *
 163
 164 OFB mode of operation does not extend ciphertext errors in the
 165 resultant plaintext output.  Every bit error in the ciphertext causes
 166 only one bit to be in error in the deciphered plaintext.
 167
 168 =item *
 169
 170 OFB mode is not self-synchronizing.  If the two operation of
 171 encipherment and decipherment get out of synchronism, the system needs
 172 to be re-initialized.
 173
 174 =item *
 175
 176 Each re-initialization should use a value of the start variable
 177 different from the start variable values used before with the same
 178 key.  The reason for this is that an identical bit stream would be
 179 produced each time from the same parameters.  This would be
 180 susceptible to a 'known plaintext' attack.
 181
 182 =back
 183
 184 =head2 Triple ECB Mode
 185
 186 Normally, this is found as the function I<algorithm>_ecb3_encrypt().
 187
 188 =over 2
 189
 190 =item *
 191
 192 Encrypt with key1, decrypt with key2 and encrypt with key3 again.
 193
 194 =item *
 195
 196 As for ECB encryption but increases the key length to 168 bits.
 197 There are theoretic attacks that can be used that make the effective
 198 key length 112 bits, but this attack also requires 2^56 blocks of
 199 memory, not very likely, even for the NSA.
 200
 201 =item *
 202
 203 If both keys are the same it is equivalent to encrypting once with
 204 just one key.
 205
 206 =item *
 207
 208 If the first and last key are the same, the key length is 112 bits.
 209 There are attacks that could reduce the effective key strength
 210 to only slightly more than 56 bits, but these require a lot of memory.
 211
 212 =item *
 213
 214 If all 3 keys are the same, this is effectively the same as normal
 215 ecb mode.
 216
 217 =back
 218
 219 =head2 Triple CBC Mode
 220
 221 Normally, this is found as the function I<algorithm>_ede3_cbc_encrypt().
 222
 223 =over 2
 224
 225
 226 =item *
 227
 228 Encrypt with key1, decrypt with key2 and then encrypt with key3.
 229
 230 =item *
 231
 232 As for CBC encryption but increases the key length to 168 bits with
 233 the same restrictions as for triple ecb mode.
 234
 235 =back
 236
 237 =head1 NOTES
 238
 239 This text was been written in large parts by Eric Young in his original
 240 documentation for SSLeay, the predecessor of OpenSSL.  In turn, he attributed
 241 it to:
 242
 243         AS 2805.5.2
 244         Australian Standard
 245         Electronic funds transfer - Requirements for interfaces,
 246         Part 5.2: Modes of operation for an n-bit block cipher algorithm
 247         Appendix A
 248
 249 =head1 SEE ALSO
 250
 251 L<blowfish(3)>, L<des(3)>, L<idea(3)>,
 252 L<rc2(3)>
 253
 254 =head1 COPYRIGHT
 255
 256 Copyright 2000-2016 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
 257
 258 Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
 259 this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
 260 in the file LICENSE in the source distribution or at
 261 L<https://www.openssl.org/source/license.html>.
 262
 263 =cut