対称暗号方式では、暗号化と復号の両方に単一の共有秘密鍵を使用します。これは、鍵ペア（公開鍵/秘密鍵）を使用する非対称暗号方式とは対照的です。対称アルゴリズム（AES、ChaCha20など）は効率的で、大量のデータの暗号化に適していますが、両者が同じ秘密鍵を所有する必要があるため、鍵配布のための安全な方法が必要です。ハッシュ化はデフォルトでは鍵付き操作ではありません（ただし、HMACは鍵付きです）。ハッシュ化は任意のデータを固定サイズのダイジェストにマッピングし、主に整合性チェック、フィンガープリント、パスワードハッシュ構造に使用されます。パディングは、平文をブロックサイズに合わせるために使用されるデータフォーマット技術（例：PKCS#7）であり、鍵を使用する暗号化「操作」ではありません。したがって、当事者間で共有される1つの鍵を使用する暗号化操作は、対称暗号化です。実際のシステムでは、対称暗号化は鍵交換のための非対称方式や、整合性のためのMAC/AEADと組み合わされることが多く、TLSやIPsecなどのプロトコルで使用される標準的なハイブリッド方式が実現されます。

CTR（カウンター）モードは、暗号化されたカウンターブロックからキーストリームを生成することで、ブロック暗号をストリームのような暗号化方式に変換します。基本的な考え方は、nonce（メッセージ/セッションごとに一意）とインクリメントされるカウンターを使用して入力ブロックのシーケンスを構築することです。nonce||counterの各ブロックは、共有キーの下でブロック暗号によって暗号化されます。出力は擬似乱数ブロックであり、平文とXOR演算されて暗号文が生成されます。復号化では、同じキーストリーム生成と暗号文とのXOR演算を繰り返して平文を復元します。CTRには実用的な利点があります。並列処理が高度に可能であり、キーストリームブロックの事前計算をサポートし、以前のブロックを必要とせずに任意のブロックにランダムにアクセスできます（CBCとは異なります）。ECBとCBCは、nonce+counterキーストリーム生成を使用しないブロックモードです。CFBは、ストリームのように動作できるフィードバックモードですが、CTRの特徴である明示的なカウンター/nonce構築は使用しません。 CTRのセキュリティは、同じキーで同じnonce/カウンタシーケンスを再利用しないことに依存しています。なぜなら、同じnonce/カウンタシーケンスを再利用するとキーストリームが再利用され、XORベースの平文復元が可能になってしまうからです。したがって、正しいモードはCounter（CTR）です。

対称暗号方式では、暗号化と復号の両方に単一の共有秘密鍵を使用します。これは、鍵ペア（公開鍵/秘密鍵）を使用する非対称暗号方式とは対照的です。対称アルゴリズム（AES、ChaCha20など）は効率的で、大量のデータの暗号化に適していますが、両者が同じ秘密鍵を所有する必要があるため、鍵配布のための安全な方法が必要です。ハッシュ化はデフォルトでは鍵付き操作ではありません（ただし、HMACは鍵付きです）。ハッシュ化は任意のデータを固定サイズのダイジェストにマッピングし、主に整合性チェック、フィンガープリント、パスワードハッシュ構造に使用されます。パディングは、平文をブロックサイズに合わせるために使用されるデータフォーマット技術（例：PKCS#7）であり、鍵を使用する暗号化「操作」ではありません。
したがって、当事者間で共有される単一の鍵を使用する暗号化操作は、対称暗号化と呼ばれます。実際のシステムでは、対称暗号化は鍵交換のための非対称方式や、完全性を確保するためのMAC/AEADと組み合わされることが多く、TLSやIPsecなどのプロトコルで使用される標準的なハイブリッド方式が実現されています。

デジタル署名は、非対称鍵ペアを使用することで、完全性、真正性、そして通常は否認防止機能を提供します。署名者は秘密鍵を使用してメッセージ（通常はハッシュ）に署名を作成します。
（メッセージのダイジェスト）。秘密鍵は秘密に保持されるため、正当な署名者のみが有効な署名を生成できます。対応する公開鍵を持っている人は誰でも署名を検証できます。つまり、署名が公開鍵のメッセージダイジェストと一致し、署名されたデータが改ざんされていないことを確認します。これが、公開鍵が広く配布される理由です（多くの場合、X の内部に）。
509証明書）とは異なり、秘密鍵は署名者によって保護されなければなりません。公開鍵を使用して署名すると、誰でも署名を偽造できてしまいます。一方、検証に秘密鍵が必要な場合、署名者しか検証できず、公開検証の目的が損なわれてしまいます。したがって、正しい鍵の役割は、署名には秘密鍵、署名検証には公開鍵を使用することです。

TLSはSSLの現代版です。SSL（特にSSL 2.0とSSL 3.0）は、HTTPSなどのアプリケーションに暗号化、完全性、エンドポイント認証を提供する、ネットワーク通信を保護するための初期のプロトコルファミリーでした。時間の経過とともに、SSLの設計と、それと併用される暗号化メカニズムに弱点が発見されました。TLSは、改良され標準化された進化形として導入されました（SSL 3.0をベースに重要な修正を加えたTLS 1.0から始まりました）。後のバージョン（TLS 1.2とTLS 1.3）では、脆弱な暗号の削除、鍵交換の改善、ハンドシェイクとレコードの保護の強化により、セキュリティが大幅に強化されました。実際には、今日「SSL」と言う場合、多くの場合「TLS」を意味しますが、真のSSLは非推奨であり、使用すべきではありません。SSLはTLSの代替ではなく、セキュリティ面でも両者は同一ではありません。TLSバージョンには大幅な改善と最新の暗号化のベストプラクティスが取り入れられています。また、SSLは電子メールに限定されず、Webトラフィックやその他のプロトコルにも広く使用されていました。したがって、正しい関係性は、セキュリティを向上させるためにTLSがSSLに取って代わった、というものである。