Proces šifrovania a dešifrovania informácie použitím jedného kľúča je známy pod pojmom kryptografia s tajným kľúčom alebo symetrická kryptografia. V symetrickej kryptografii môžu byť kľúče použité pri šifrovaní a dešifrovaní rovnaké (bežný prípad) alebo je medzi nimi jednoduchý matematický vzťah (menej používané algoritmy). Hlavný nedostatok takéhoto systému spočíva v nutnosti výmeny kľúčov pred samotnou komunikáciou. To súvisí s vytvorením bezpečného komunikačného kanálu pre výmenu kľúčov.
Obidve strany musia chrániť kľúč. Zverejnenie kľúča ktoroukoľvek stranou môže mať za následok ohrozenie informácií.
Proces činnosti kryptografie s verejným kľúčom je nasledovný: Používateľ A chce poslať správu používateľovi B, pričom chce zabezpečiť, aby len používateľ B mohol prečítať obsah správy. Na zaistenie prenosu používateľ A generuje tajný kľúč, šifruje správu a odosiela ju používateľovi B. Používateľ B potrebuje tajný kľúč, aby mohol správu dešifrovať. Používateľ A využije jeden z ponúkaných spôsobov doručenia tajného kľúča adresátovi B. Po tom ako používateľ B príjme tajný kľúč môže dešifrovať správu, čím získa jej pôvodný obsah.
Každý šifrovací algoritmus musí splniť nasledujúce požiadavky:
- Rozptyl (diffusion): každý bit otvoreného textu ovplyvní mnoho bitov zašifrovaného textu.
- Konfúzia (confusion): je nevyhnutné predísť akémukoľvek vzťahu medzi otvoreným a zašifrovaným textom (špeciálne linearite), na ktorom môžu byť založené známe útoky.
- Zašifrovaný text by mal mať podobu náhodne vyzerajúceho textu a mať dobré štatistické vlastnosti.
- Jednoduchosť (simplicity).
- Efektivita (efficiency): extrémne rýchly na mnohých platformách.
Hlavným problémom symetrickej kryptografie je, že proces prenosu tajného kľúča adresátovi môže spôsobiť bezpečnostné riziko. Prenos tajného kľúča prostredníctvom Internetu (napr. e-mailom) nie je bezpečný. Kľúč odovzdávať verbálnou komunikáciou cez telefónne siete, ktoré môžu byť odpočúvané je takisto riskantné. Podobne klasická pošta predstavuje riziko možného odchytu a sledovania zásielok.
Bezpečnostné riziká kryptografie s tajným kľúčom do značnej miery odstraňuje kryptografia s verejným kľúčom. Symetrická kryptografia sa často používa na šifrovanie dát pri ukladaní na pevné disky. Osoba, ktorá šifruje dáta vlastní kľúč a nevzniká žiaden problém jeho distribúcie.
Ako bolo uvedené v predchádzajúcej kapitole, významné delenie v rámci kryptografie s tajným kľúčom je na kryptografiu, ktorá využíva blokové šifry a kryptografiu s prúdovými šiframi. V dnešnej dobe sa tešia obľube hlavne blokové šifry.