Na úvod je nutné definovat několik základních pojmů, které s kryptologii úzce souvisí.

Kryptografický cyklus

Odesilatel svou zprávu (otevřený text) zašifruje pomocí šifrovacího algoritmu a dodatečné informace (klíč). Příjemce poté použije dešifrovací algoritmus, aby zašifrovaný textu převe-dl opět otevřený text, a zprávu mohl přečíst. Schematicky je základní kryptologický proces popsán na obrázku níže.

Symetrická a asymetrická šifra

Symetrická šifra: V případě že je klíč pro šifrování i dešifrování stejný, označujeme šifry jako symetrické. Tyto šifry mají výhodu v rychlosti šifrovacích a dešifrovacích algoritmů. Hlavní nevýhodou je znalost stejného klíče obou stran, jak příjemci, tak i odesilateli. Se znalostí, jde ruku v ruce i bezpečný způsob distribuce. Jakýkoliv přenos je zdrojem rizika napadení a odhalení a v případě úniku klíče je velmi snadné šifrovaný text rozluštit.

Asymetrická šifra: Pokud pro šifrování a dešifrování používáme dva odlišné klíče, mluvíme o asymetrické šifře. Jedná se o dvojici klíčů. Veřejný a privátní. Veřejný je, jak už název napovídá, dostupný veřejně. Tímto klíčem šifruje odesilatel svou zprávu příjemci. K veřejnému klíči existuje i tzv. privátní, soukromý klíč. Tento klíč má k dispozici pouze příjemce, který si jím přijatou zprávu dešifruje.

Výhodou je hlavně jednoduchost předávání klíče mezi oběma stranami. Odpadá problém s bezpečným přenosovým kanálem. Nevýhodou je větší výpočetní a časová složitost oproti symetrickým šifrám.

V praxi je možné využít výhody obou typů kryptografie. Zpráva se zašifruje symetricky. Symetrický šifrovací - dešifrovací klíč se zašifruje asymetricky. Získáváme rychlejší průběh na velkém počtu dat a odpadá problém s bezpečným přenosem dat. Tento přístup se nazývá hybridní kryptografie.

Substituce a transpozice

Substituce je jinými slovy záměna. Jedná se o záměnu znaků jedné abecedy do abecedy druhé. Je ale potřeba zdůraznit, že se nemusí vždycky jednat o písmena. Abeceda je označení pro nějakou povolenou skupinu, znaků nebo dokonce slov. Nejznámější substituční šifrou je Caesarova šifra, která je podrobněji vysvětlena v další kapitole.

Transpozice jednoduše řečeno změna pořadí. Znaky nebo skupiny znaků jsou v otevřeném textu přeházeny. Vznikají tak anagramy. Jako příklad je možné uvést třeba zápis do tabulky. Po řádcích se zapíše zpráva. Zpráva je poté jako šifrovaný text zapsána po sloupcích v pořadí určeném podle klíče.

Šifrování a kódování

Na konec je důležité vysvětlit rozdíl mezi pojmem šifrování a kódování. I když jsou tyto pojmy často zaměňovány, mají odlišný význam.

Kódování je proces, kdy informaci pouze převádím do jiné „formy“, většinou z důvodu přenosu, aniž se mění samotná zpráva. Nejznámějším kódováním (i když v dnešní době ne příliš používaným) je Morseova abeceda. Jednotlivá písmena jsou převedena na sekvenci dlouhých a krátkých tónů tak, aby byl umožněn snadný přesun po telegrafickém vedení.

Používanější kód je například i Braillovo slepecké písmo. Tento zápis umožňuje číst nevidomým lidem, pomocí hmatového vjemu. Každé písmeno, ale i číslo a jiné formátovací znaky jsou kódovány jako sekvence šesti bodů. Tyto body jsou vytlačeny do papíru, tak aby byli rozeznatelné pohmatem.

Některé kódy mají schopnost se sami opravit, případně pouze upozornit příjemce na chybu, která nastala při přenosu. Tyto opravné mechanismy jsou realizovány na úkor velikosti posílané zprávy.