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 Be aware that des_cbc_encrypt() is not really DES CBC (it does
  51 not update the IV); use des_ncbc_encrypt() instead.
  52
  53 =over 2
  54
  55 =item *
  56
  57 a multiple of 64 bits are enciphered at a time.
  58
  59 =item *
  60
  61 The CBC mode produces the same ciphertext whenever the same
  62 plaintext is encrypted using the same key and starting variable.
  63
  64 =item *
  65
  66 The chaining operation makes the ciphertext blocks dependent on the
  67 current and all preceding plaintext blocks and therefore blocks can not
  68 be rearranged.
  69
  70 =item *
  71
  72 The use of different starting variables prevents the same plaintext
  73 enciphering to the same ciphertext.
  74
  75 =item *
  76
  77 An error will affect the current and the following ciphertext blocks.
  78
  79 =back
  80
  81 =head2 Cipher Feedback Mode (CFB)
  82
  83 Normally, this is found as the function I<algorithm>_cfb_encrypt().
  84
  85 =over 2
  86
  87 =item *
  88
  89 a number of bits (j) <= 64 are enciphered at a time.
  90
  91 =item *
  92
  93 The CFB mode produces the same ciphertext whenever the same
  94 plaintext is encrypted using the same key and starting variable.
  95
  96 =item *
  97
  98 The chaining operation makes the ciphertext variables dependent on the
  99 current and all preceding variables and therefore j-bit variables are
 100 chained together and can not be rearranged.
 101
 102 =item *
 103
 104 The use of different starting variables prevents the same plaintext
 105 enciphering to the same ciphertext.
 106
 107 =item *
 108
 109 The strength of the CFB mode depends on the size of k (maximal if
 110 j == k).  In my implementation this is always the case.
 111
 112 =item *
 113
 114 Selection of a small value for j will require more cycles through
 115 the encipherment algorithm per unit of plaintext and thus cause
 116 greater processing overheads.
 117
 118 =item *
 119
 120 Only multiples of j bits can be enciphered.
 121
 122 =item *
 123
 124 An error will affect the current and the following ciphertext variables.
 125
 126 =back
 127
 128 =head2 Output Feedback Mode (OFB)
 129
 130 Normally, this is found as the function I<algorithm>_ofb_encrypt().
 131
 132 =over 2
 133
 134
 135 =item *
 136
 137 a number of bits (j) <= 64 are enciphered at a time.
 138
 139 =item *
 140
 141 The OFB mode produces the same ciphertext whenever the same
 142 plaintext enciphered using the same key and starting variable.  More
 143 over, in the OFB mode the same key stream is produced when the same
 144 key and start variable are used.  Consequently, for security reasons
 145 a specific start variable should be used only once for a given key.
 146
 147 =item *
 148
 149 The absence of chaining makes the OFB more vulnerable to specific attacks.
 150
 151 =item *
 152
 153 The use of different start variables values prevents the same
 154 plaintext enciphering to the same ciphertext, by producing different
 155 key streams.
 156
 157 =item *
 158
 159 Selection of a small value for j will require more cycles through
 160 the encipherment algorithm per unit of plaintext and thus cause
 161 greater processing overheads.
 162
 163 =item *
 164
 165 Only multiples of j bits can be enciphered.
 166
 167 =item *
 168
 169 OFB mode of operation does not extend ciphertext errors in the
 170 resultant plaintext output.  Every bit error in the ciphertext causes
 171 only one bit to be in error in the deciphered plaintext.
 172
 173 =item *
 174
 175 OFB mode is not self-synchronising.  If the two operation of
 176 encipherment and decipherment get out of synchronism, the system needs
 177 to be re-initialised.
 178
 179 =item *
 180
 181 Each re-initialisation should use a value of the start variable
 182 different from the start variable values used before with the same
 183 key.  The reason for this is that an identical bit stream would be
 184 produced each time from the same parameters.  This would be
 185 susceptible to a 'known plaintext' attack.
 186
 187 =back
 188
 189 =head2 Triple ECB Mode
 190
 191 Normally, this is found as the function I<algorithm>_ecb3_encrypt().
 192
 193 =over 2
 194
 195 =item *
 196
 197 Encrypt with key1, decrypt with key2 and encrypt with key3 again.
 198
 199 =item *
 200
 201 As for ECB encryption but increases the key length to 168 bits.
 202 There are theoretic attacks that can be used that make the effective
 203 key length 112 bits, but this attack also requires 2^56 blocks of
 204 memory, not very likely, even for the NSA.
 205
 206 =item *
 207
 208 If both keys are the same it is equivalent to encrypting once with
 209 just one key.
 210
 211 =item *
 212
 213 If the first and last key are the same, the key length is 112 bits.
 214 There are attacks that could reduce the key space to 55 bit's but it
 215 requires 2^56 blocks of memory.
 216
 217 =item *
 218
 219 If all 3 keys are the same, this is effectively the same as normal
 220 ecb mode.
 221
 222 =back
 223
 224 =head2 Triple CBC Mode
 225
 226 Normally, this is found as the function I<algorithm>_ede3_cbc_encrypt().
 227
 228 =over 2
 229
 230
 231 =item *
 232
 233 Encrypt with key1, decrypt with key2 and then encrypt with key3.
 234
 235 =item *
 236
 237 As for CBC encryption but increases the key length to 168 bits with
 238 the same restrictions as for triple ecb mode.
 239
 240 =back
 241
 242 =head1 SEE ALSO
 243
 244 L<blowfish(3)|blowfish(3)>, L<des(3)|des(3)>, L<idea(3)|idea(3)>,
 245 L<rc2(3)|rc2(3)>