S390: Optimize wmemset.
[glibc.git] / manual / crypt.texi
blobfd007cfa6612fa5e11b67dc20fd9391e1030bd87
1 @c This node must have no pointers.
2 @node Cryptographic Functions
3 @c @node Cryptographic Functions, Debugging Support, System Configuration, Top
4 @chapter DES Encryption and Password Handling
5 @c %MENU% DES encryption and password handling
7 On many systems, it is unnecessary to have any kind of user
8 authentication; for instance, a workstation which is not connected to a
9 network probably does not need any user authentication, because to use
10 the machine an intruder must have physical access.
12 Sometimes, however, it is necessary to be sure that a user is authorized
13 to use some service a machine provides---for instance, to log in as a
14 particular user id (@pxref{Users and Groups}).  One traditional way of
15 doing this is for each user to choose a secret @dfn{password}; then, the
16 system can ask someone claiming to be a user what the user's password
17 is, and if the person gives the correct password then the system can
18 grant the appropriate privileges.
20 If all the passwords are just stored in a file somewhere, then this file
21 has to be very carefully protected.  To avoid this, passwords are run
22 through a @dfn{one-way function}, a function which makes it difficult to
23 work out what its input was by looking at its output, before storing in
24 the file.
26 @Theglibc{} provides a one-way function that is compatible with
27 the behavior of the @code{crypt} function introduced in FreeBSD 2.0.
28 It supports two one-way algorithms: one based on the MD5
29 message-digest algorithm that is compatible with modern BSD systems,
30 and the other based on the Data Encryption Standard (DES) that is
31 compatible with Unix systems.
33 @vindex AUTH_DES
34 @cindex FIPS 140-2
35 It also provides support for Secure RPC, and some library functions that
36 can be used to perform normal DES encryption.  The @code{AUTH_DES}
37 authentication flavor in Secure RPC, as provided by @theglibc{},
38 uses DES and does not comply with FIPS 140-2 nor does any other use of DES
39 within @theglibc{}.  It is recommended that Secure RPC should not be used
40 for systems that need to comply with FIPS 140-2 since all flavors of
41 encrypted authentication use normal DES.
43 @menu
44 * Legal Problems::              This software can get you locked up, or worse.
45 * getpass::                     Prompting the user for a password.
46 * crypt::                       A one-way function for passwords.
47 * DES Encryption::              Routines for DES encryption.
48 @end menu
50 @node Legal Problems
51 @section Legal Problems
53 Because of the continuously changing state of the law, it's not possible
54 to provide a definitive survey of the laws affecting cryptography.
55 Instead, this section warns you of some of the known trouble spots; this
56 may help you when you try to find out what the laws of your country are.
58 Some countries require that you have a licence to use, possess, or import
59 cryptography.  These countries are believed to include Byelorussia,
60 Burma, India, Indonesia, Israel, Kazakhstan, Pakistan, Russia, and Saudi
61 Arabia.
63 Some countries restrict the transmission of encrypted messages by radio;
64 some telecommunications carriers restrict the transmission of encrypted
65 messages over their network.
67 Many countries have some form of export control for encryption software.
68 The Wassenaar Arrangement is a multilateral agreement between 33
69 countries (Argentina, Australia, Austria, Belgium, Bulgaria, Canada, the
70 Czech Republic, Denmark, Finland, France, Germany, Greece, Hungary,
71 Ireland, Italy, Japan, Luxembourg, the Netherlands, New Zealand, Norway,
72 Poland, Portugal, the Republic of Korea, Romania, the Russian
73 Federation, the Slovak Republic, Spain, Sweden, Switzerland, Turkey,
74 Ukraine, the United Kingdom and the United States) which restricts some
75 kinds of encryption exports.  Different countries apply the arrangement
76 in different ways; some do not allow the exception for certain kinds of
77 ``public domain'' software (which would include this library), some
78 only restrict the export of software in tangible form, and others impose
79 significant additional restrictions.
81 The United States has additional rules.  This software would generally
82 be exportable under 15 CFR 740.13(e), which permits exports of
83 ``encryption source code'' which is ``publicly available'' and which is
84 ``not subject to an express agreement for the payment of a licensing fee or
85 royalty for commercial production or sale of any product developed with
86 the source code'' to most countries.
88 The rules in this area are continuously changing.  If you know of any
89 information in this manual that is out-of-date, please report it to
90 the bug database.  @xref{Reporting Bugs}.
92 @node getpass
93 @section Reading Passwords
95 When reading in a password, it is desirable to avoid displaying it on
96 the screen, to help keep it secret.  The following function handles this
97 in a convenient way.
99 @comment unistd.h
100 @comment BSD
101 @deftypefun {char *} getpass (const char *@var{prompt})
102 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasuterm{}}@asunsafe{@ascuheap{} @asulock{} @asucorrupt{}}@acunsafe{@acuterm{} @aculock{} @acucorrupt{}}}
103 @c This function will attempt to create a stream for terminal I/O, but
104 @c will fallback to stdio/stderr.  It attempts to change the terminal
105 @c mode in a thread-unsafe way, write out the prompt, read the password,
106 @c then restore the terminal mode.  It has a cleanup to close the stream
107 @c in case of (synchronous) cancellation, but not to restore the
108 @c terminal mode.
110 @code{getpass} outputs @var{prompt}, then reads a string in from the
111 terminal without echoing it.  It tries to connect to the real terminal,
112 @file{/dev/tty}, if possible, to encourage users not to put plaintext
113 passwords in files; otherwise, it uses @code{stdin} and @code{stderr}.
114 @code{getpass} also disables the INTR, QUIT, and SUSP characters on the
115 terminal using the @code{ISIG} terminal attribute (@pxref{Local Modes}).
116 The terminal is flushed before and after @code{getpass}, so that
117 characters of a mistyped password are not accidentally visible.
119 In other C libraries, @code{getpass} may only return the first
120 @code{PASS_MAX} bytes of a password.  @Theglibc{} has no limit, so
121 @code{PASS_MAX} is undefined.
123 The prototype for this function is in @file{unistd.h}.  @code{PASS_MAX}
124 would be defined in @file{limits.h}.
125 @end deftypefun
127 This precise set of operations may not suit all possible situations.  In
128 this case, it is recommended that users write their own @code{getpass}
129 substitute.  For instance, a very simple substitute is as follows:
131 @smallexample
132 @include mygetpass.c.texi
133 @end smallexample
135 The substitute takes the same parameters as @code{getline}
136 (@pxref{Line Input}); the user must print any prompt desired.
138 @node crypt
139 @section Encrypting Passwords
141 @comment crypt.h
142 @comment BSD, SVID
143 @deftypefun {char *} crypt (const char *@var{key}, const char *@var{salt})
144 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:crypt}}@asunsafe{@asucorrupt{} @asulock{} @ascuheap{} @ascudlopen{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
145 @c Besides the obvious problem of returning a pointer into static
146 @c storage, the DES initializer takes an internal lock with the usual
147 @c set of problems for AS- and AC-Safety.  The FIPS mode checker and the
148 @c NSS implementations of may leak file descriptors if canceled.  The
149 @c The MD5, SHA256 and SHA512 implementations will malloc on long keys,
150 @c and NSS relies on dlopening, which brings about another can of worms.
152 The @code{crypt} function takes a password, @var{key}, as a string, and
153 a @var{salt} character array which is described below, and returns a
154 printable ASCII string which starts with another salt.  It is believed
155 that, given the output of the function, the best way to find a @var{key}
156 that will produce that output is to guess values of @var{key} until the
157 original value of @var{key} is found.
159 The @var{salt} parameter does two things.  Firstly, it selects which
160 algorithm is used, the MD5-based one or the DES-based one.  Secondly, it
161 makes life harder for someone trying to guess passwords against a file
162 containing many passwords; without a @var{salt}, an intruder can make a
163 guess, run @code{crypt} on it once, and compare the result with all the
164 passwords.  With a @var{salt}, the intruder must run @code{crypt} once
165 for each different salt.
167 For the MD5-based algorithm, the @var{salt} should consist of the string
168 @code{$1$}, followed by up to 8 characters, terminated by either
169 another @code{$} or the end of the string.  The result of @code{crypt}
170 will be the @var{salt}, followed by a @code{$} if the salt didn't end
171 with one, followed by 22 characters from the alphabet
172 @code{./0-9A-Za-z}, up to 34 characters total.  Every character in the
173 @var{key} is significant.
175 For the DES-based algorithm, the @var{salt} should consist of two
176 characters from the alphabet @code{./0-9A-Za-z}, and the result of
177 @code{crypt} will be those two characters followed by 11 more from the
178 same alphabet, 13 in total.  Only the first 8 characters in the
179 @var{key} are significant.
181 The MD5-based algorithm has no limit on the useful length of the
182 password used, and is slightly more secure.  It is therefore preferred
183 over the DES-based algorithm.
185 When the user enters their password for the first time, the @var{salt}
186 should be set to a new string which is reasonably random.  To verify a
187 password against the result of a previous call to @code{crypt}, pass
188 the result of the previous call as the @var{salt}.
189 @end deftypefun
191 The following short program is an example of how to use @code{crypt} the
192 first time a password is entered.  Note that the @var{salt} generation
193 is just barely acceptable; in particular, it is not unique between
194 machines, and in many applications it would not be acceptable to let an
195 attacker know what time the user's password was last set.
197 @smallexample
198 @include genpass.c.texi
199 @end smallexample
201 The next program shows how to verify a password.  It prompts the user
202 for a password and prints ``Access granted.'' if the user types
203 @code{GNU libc manual}.
205 @smallexample
206 @include testpass.c.texi
207 @end smallexample
209 @comment crypt.h
210 @comment GNU
211 @deftypefun {char *} crypt_r (const char *@var{key}, const char *@var{salt}, {struct crypt_data *} @var{data})
212 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asucorrupt{} @asulock{} @ascuheap{} @ascudlopen{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
213 @c Compared with crypt, this function fixes the @mtasurace:crypt
214 @c problem, but nothing else.
216 The @code{crypt_r} function does the same thing as @code{crypt}, but
217 takes an extra parameter which includes space for its result (among
218 other things), so it can be reentrant.  @code{data@w{->}initialized} must be
219 cleared to zero before the first time @code{crypt_r} is called.
221 The @code{crypt_r} function is a GNU extension.
222 @end deftypefun
224 The @code{crypt} and @code{crypt_r} functions are prototyped in the
225 header @file{crypt.h}.
227 @node DES Encryption
228 @section DES Encryption
230 @cindex FIPS 46-3
231 The Data Encryption Standard is described in the US Government Federal
232 Information Processing Standards (FIPS) 46-3 published by the National
233 Institute of Standards and Technology.  The DES has been very thoroughly
234 analyzed since it was developed in the late 1970s, and no new
235 significant flaws have been found.
237 However, the DES uses only a 56-bit key (plus 8 parity bits), and a
238 machine has been built in 1998 which can search through all possible
239 keys in about 6 days, which cost about US$200000; faster searches would
240 be possible with more money.  This makes simple DES insecure for most
241 purposes, and NIST no longer permits new US government systems
242 to use simple DES.
244 For serious encryption functionality, it is recommended that one of the
245 many free encryption libraries be used instead of these routines.
247 The DES is a reversible operation which takes a 64-bit block and a
248 64-bit key, and produces another 64-bit block.  Usually the bits are
249 numbered so that the most-significant bit, the first bit, of each block
250 is numbered 1.
252 Under that numbering, every 8th bit of the key (the 8th, 16th, and so
253 on) is not used by the encryption algorithm itself.  But the key must
254 have odd parity; that is, out of bits 1 through 8, and 9 through 16, and
255 so on, there must be an odd number of `1' bits, and this completely
256 specifies the unused bits.
258 @comment crypt.h
259 @comment BSD, SVID
260 @deftypefun void setkey (const char *@var{key})
261 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:crypt}}@asunsafe{@asucorrupt{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
262 @c The static buffer stores the key, making it fundamentally
263 @c thread-unsafe.  The locking issues are only in the initialization
264 @c path; cancelling the initialization will leave the lock held, it
265 @c would otherwise repeat the initialization on the next call.
267 The @code{setkey} function sets an internal data structure to be an
268 expanded form of @var{key}.  @var{key} is specified as an array of 64
269 bits each stored in a @code{char}, the first bit is @code{key[0]} and
270 the 64th bit is @code{key[63]}.  The @var{key} should have the correct
271 parity.
272 @end deftypefun
274 @comment crypt.h
275 @comment BSD, SVID
276 @deftypefun void encrypt (char *@var{block}, int @var{edflag})
277 @safety{@prelim{}@mtunsafe{@mtasurace{:crypt}}@asunsafe{@asucorrupt{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
278 @c Same issues as setkey.
280 The @code{encrypt} function encrypts @var{block} if
281 @var{edflag} is 0, otherwise it decrypts @var{block}, using a key
282 previously set by @code{setkey}.  The result is
283 placed in @var{block}.
285 Like @code{setkey}, @var{block} is specified as an array of 64 bits each
286 stored in a @code{char}, but there are no parity bits in @var{block}.
287 @end deftypefun
289 @comment crypt.h
290 @comment GNU
291 @deftypefun void setkey_r (const char *@var{key}, {struct crypt_data *} @var{data})
292 @c @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asucorrupt{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
293 @comment crypt.h
294 @comment GNU
295 @deftypefunx void encrypt_r (char *@var{block}, int @var{edflag}, {struct crypt_data *} @var{data})
296 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asucorrupt{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
298 These are reentrant versions of @code{setkey} and @code{encrypt}.  The
299 only difference is the extra parameter, which stores the expanded
300 version of @var{key}.  Before calling @code{setkey_r} the first time,
301 @code{data->initialized} must be cleared to zero.
302 @end deftypefun
304 The @code{setkey_r} and @code{encrypt_r} functions are GNU extensions.
305 @code{setkey}, @code{encrypt}, @code{setkey_r}, and @code{encrypt_r} are
306 defined in @file{crypt.h}.
308 @comment rpc/des_crypt.h
309 @comment SUNRPC
310 @deftypefun int ecb_crypt (char *@var{key}, char *@var{blocks}, unsigned @var{len}, unsigned @var{mode})
311 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
313 The function @code{ecb_crypt} encrypts or decrypts one or more blocks
314 using DES.  Each block is encrypted independently.
316 The @var{blocks} and the @var{key} are stored packed in 8-bit bytes, so
317 that the first bit of the key is the most-significant bit of
318 @code{key[0]} and the 63rd bit of the key is stored as the
319 least-significant bit of @code{key[7]}.  The @var{key} should have the
320 correct parity.
322 @var{len} is the number of bytes in @var{blocks}.  It should be a
323 multiple of 8 (so that there is a whole number of blocks to encrypt).
324 @var{len} is limited to a maximum of @code{DES_MAXDATA} bytes.
326 The result of the encryption replaces the input in @var{blocks}.
328 The @var{mode} parameter is the bitwise OR of two of the following:
330 @vtable @code
331 @comment rpc/des_crypt.h
332 @comment SUNRPC
333 @item DES_ENCRYPT
334 This constant, used in the @var{mode} parameter, specifies that
335 @var{blocks} is to be encrypted.
337 @comment rpc/des_crypt.h
338 @comment SUNRPC
339 @item DES_DECRYPT
340 This constant, used in the @var{mode} parameter, specifies that
341 @var{blocks} is to be decrypted.
343 @comment rpc/des_crypt.h
344 @comment SUNRPC
345 @item DES_HW
346 This constant, used in the @var{mode} parameter, asks to use a hardware
347 device.  If no hardware device is available, encryption happens anyway,
348 but in software.
350 @comment rpc/des_crypt.h
351 @comment SUNRPC
352 @item DES_SW
353 This constant, used in the @var{mode} parameter, specifies that no
354 hardware device is to be used.
355 @end vtable
357 The result of the function will be one of these values:
359 @vtable @code
360 @comment rpc/des_crypt.h
361 @comment SUNRPC
362 @item DESERR_NONE
363 The encryption succeeded.
365 @comment rpc/des_crypt.h
366 @comment SUNRPC
367 @item DESERR_NOHWDEVICE
368 The encryption succeeded, but there was no hardware device available.
370 @comment rpc/des_crypt.h
371 @comment SUNRPC
372 @item DESERR_HWERROR
373 The encryption failed because of a hardware problem.
375 @comment rpc/des_crypt.h
376 @comment SUNRPC
377 @item DESERR_BADPARAM
378 The encryption failed because of a bad parameter, for instance @var{len}
379 is not a multiple of 8 or @var{len} is larger than @code{DES_MAXDATA}.
380 @end vtable
381 @end deftypefun
383 @comment rpc/des_crypt.h
384 @comment SUNRPC
385 @deftypefun int DES_FAILED (int @var{err})
386 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
387 This macro returns 1 if @var{err} is a `success' result code from
388 @code{ecb_crypt} or @code{cbc_crypt}, and 0 otherwise.
389 @end deftypefun
391 @comment rpc/des_crypt.h
392 @comment SUNRPC
393 @deftypefun int cbc_crypt (char *@var{key}, char *@var{blocks}, unsigned @var{len}, unsigned @var{mode}, char *@var{ivec})
394 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
396 The function @code{cbc_crypt} encrypts or decrypts one or more blocks
397 using DES in Cipher Block Chaining mode.
399 For encryption in CBC mode, each block is exclusive-ored with @var{ivec}
400 before being encrypted, then @var{ivec} is replaced with the result of
401 the encryption, then the next block is processed.  Decryption is the
402 reverse of this process.
404 This has the advantage that blocks which are the same before being
405 encrypted are very unlikely to be the same after being encrypted, making
406 it much harder to detect patterns in the data.
408 Usually, @var{ivec} is set to 8 random bytes before encryption starts.
409 Then the 8 random bytes are transmitted along with the encrypted data
410 (without themselves being encrypted), and passed back in as @var{ivec}
411 for decryption.  Another possibility is to set @var{ivec} to 8 zeroes
412 initially, and have the first the block encrypted consist of 8 random
413 bytes.
415 Otherwise, all the parameters are similar to those for @code{ecb_crypt}.
416 @end deftypefun
418 @comment rpc/des_crypt.h
419 @comment SUNRPC
420 @deftypefun void des_setparity (char *@var{key})
421 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
423 The function @code{des_setparity} changes the 64-bit @var{key}, stored
424 packed in 8-bit bytes, to have odd parity by altering the low bits of
425 each byte.
426 @end deftypefun
428 The @code{ecb_crypt}, @code{cbc_crypt}, and @code{des_setparity}
429 functions and their accompanying macros are all defined in the header
430 @file{rpc/des_crypt.h}.