ในวิทยาการเข้ารหัสลับช่องทางที่ปลอดภัย (Secure Channel ) คือวิธีการส่งข้อมูลที่ป้องกันการดักฟังและการดัดแปลงแก้ไขได้ช่องทางที่เป็นความลับ (Confidential Channel ) คือวิธีการส่งข้อมูลที่ป้องกันการดักฟังหรือการแอบฟัง (เช่น การอ่านเนื้อหา) แต่ไม่จำเป็นต้องป้องกันการดัดแปลงแก้ไข (เช่น การเปลี่ยนแปลงเนื้อหา) ช่องทางที่แท้จริง (Authentic Channel ) คือวิธีการส่งข้อมูลที่ป้องกันการดัดแปลงแก้ไขได้ แต่ไม่จำเป็นต้องป้องกันการดักฟัง

ตรงข้ามกับช่องทางการสื่อสารที่ปลอดภัยช่องทางการสื่อสารที่ไม่ปลอดภัยนั้นไม่ได้เข้ารหัสและอาจถูกดักฟังหรือดัดแปลงได้การสื่อสารที่ปลอดภัยนั้นเป็นไปได้ผ่านช่องทางการสื่อสารที่ไม่ปลอดภัย หากเนื้อหาที่จะสื่อสารได้รับการเข้ารหัสก่อนการส่ง

ในโลกแห่งความเป็นจริง ไม่มีช่องทางใดที่ปลอดภัยอย่างสมบูรณ์แบบ มีเพียงวิธีที่จะทำให้ช่องทางที่ไม่ปลอดภัย (เช่น พนักงานส่งของนกพิราบสื่อสารกระเป๋าทางการทูตฯลฯ) มีความปลอดภัยน้อยลงเท่านั้น เช่นการใช้กุญแจล็อค (ระหว่างข้อมือของพนักงานส่งของกับกระเป๋าเอกสาร) การทดสอบความภักดีการสืบสวนด้านความปลอดภัย การพกปืนสำหรับพนักงานส่งของการคุ้มครองทางการทูตสำหรับกระเป๋าทางการทูต และอื่นๆ

ในปี 1976 นักวิจัยสองคนได้เสนอเทคนิคการแลกเปลี่ยนกุญแจ (ซึ่งปัจจุบันตั้งชื่อตามพวกเขา) คือการแลกเปลี่ยนกุญแจ Diffie–Hellman (DH) โปรโตคอลนี้อนุญาตให้สองฝ่ายสร้างกุญแจที่รู้เฉพาะพวกเขาเท่านั้น ภายใต้สมมติฐานที่ว่าปัญหาทางคณิตศาสตร์บางอย่าง (เช่นปัญหา Diffie–Hellmanในข้อเสนอของพวกเขา) นั้นไม่สามารถแก้ได้ด้วยวิธีการคำนวณ (กล่าวคือ ยากมาก ๆ) และทั้งสองฝ่ายสามารถเข้าถึงช่องทางการสื่อสารที่แท้จริงได้ กล่าวโดยสรุปคือ ผู้ดักฟัง—ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า 'อีฟ' ผู้ที่สามารถฟังข้อความทั้งหมดที่แลกเปลี่ยนกันระหว่างสองฝ่าย แต่ไม่สามารถแก้ไขข้อความได้—จะไม่รู้กุญแจที่แลกเปลี่ยนกัน การแลกเปลี่ยนกุญแจดังกล่าวเป็นไปไม่ได้ด้วยวิธีการเข้ารหัสลับใด ๆ ที่รู้จักกันก่อนหน้านี้ซึ่งใช้การเข้ารหัสแบบสมมาตรเนื่องจากวิธีการเหล่านั้นจำเป็นต้องให้สองฝ่ายแลกเปลี่ยนกุญแจลับในเวลาใดเวลาหนึ่งก่อนหน้านี้ ดังนั้นพวกเขาจึงต้องการช่องทางการสื่อสารที่เป็นความลับในเวลานั้น ซึ่งเป็นสิ่งที่เรากำลังพยายามสร้างขึ้น

เทคนิคการเข้ารหัสส่วนใหญ่สามารถถูกเจาะได้ง่ายหากไม่มีการแลกเปลี่ยนกุญแจอย่างปลอดภัย หรือหากมีการแลกเปลี่ยนอย่างปลอดภัยแล้ว กุญแจเหล่านั้นก็อาจรั่วไหลออกมาด้วยวิธีอื่น (เช่น การโจรกรรมหรือการขู่กรรโชก) จึงไม่จำเป็นต้องมีช่องทางการสื่อสารที่ปลอดภัยอย่างแท้จริง หากสามารถใช้ช่องทางที่ไม่ปลอดภัยในการแลกเปลี่ยนกุญแจได้อย่างปลอดภัย และหากไม่มีการโจรกรรม การติดสินบน หรือการข่มขู่ ปัญหาที่ยังคงอยู่มาโดยตลอด แม้จะมีโปรโตคอลการแลกเปลี่ยนกุญแจที่ทันสมัยแล้วก็ตาม คือ จะรู้ได้อย่างไรว่าช่องทางที่ไม่ปลอดภัยนั้นทำงานได้อย่างปลอดภัย (หรือในทางกลับกัน และอาจสำคัญกว่านั้นคือ เมื่อใดที่มันไม่ได้ผล) และมีใครถูกติดสินบน ถูกข่มขู่ หรือเพียงแค่ทำสมุดบันทึก (หรือคอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊ก) ที่มีข้อมูลสำคัญหายไป เหล่านี้เป็นปัญหาที่ยากในโลกแห่งความเป็นจริง และยังไม่มีวิธีแก้ปัญหาที่แน่ชัด มีเพียงวิธีการเฉพาะหน้าการแก้ไขแบบชั่วคราวและวิธีหลีกเลี่ยงเท่านั้น

นักวิจัยได้เสนอและสาธิตการเข้ารหัสควอนตัมเพื่อสร้างช่องทางที่ปลอดภัยการกระจายคีย์ควอนตัม (QKD) สร้างช่องทางที่ปลอดภัยที่พิสูจน์ได้ทางคณิตศาสตร์ แต่เนื่องจากสัญญาณรบกวนทำให้เทคนิคนี้ทำซ้ำได้ยากในขณะนี้ ซึ่งจำกัดการใช้งานเฉพาะในแอปพลิเคชันพิเศษเท่านั้น โปรโตคอลที่เป็นที่รู้จักดีที่สุดคือ BB84 และ E91 ^{[ 1 ]}

ในขณะที่การนำอัลกอริธึมการเข้ารหัสแบบคลาสสิกมาใช้ได้รับการตรวจสอบอย่างเข้มงวดจากทั่วโลกมาหลายปีแล้ว แต่การวิจัยสาธารณะเพื่อประเมินความปลอดภัยของการนำระบบการเข้ารหัสควอนตัมมาใช้ในปัจจุบันนั้นมีจำนวนจำกัด ส่วนใหญ่เป็นเพราะระบบเหล่านี้ยังไม่เป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในปี 2014

นิยามด้านความปลอดภัยสำหรับช่องทางการสื่อสารที่ปลอดภัยนั้นพยายามจำลองคุณสมบัติของช่องทางนั้นโดยไม่ขึ้นอยู่กับการใช้งานจริง ความเข้าใจที่ดีเกี่ยวกับคุณสมบัติเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นก่อนที่จะออกแบบช่องทางการสื่อสารที่ปลอดภัย และก่อนที่จะสามารถประเมินความเหมาะสมในการนำไปใช้ในโปรโตคอลการเข้ารหัสได้ นี่เป็นหัวข้อของความปลอดภัยที่พิสูจน์ได้นิยามของช่องทางการสื่อสารที่ปลอดภัยซึ่งยังคงปลอดภัยแม้จะใช้ในโปรโตคอลการเข้ารหัสใดๆ ก็ตาม เป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับการเข้ารหัส ที่สามารถประกอบเข้าด้วยกันได้อย่างครอบคลุม

สามารถสร้างช่องทางการตรวจสอบความถูกต้องที่สามารถประกอบได้ทั่วโลกโดยใช้ลายเซ็นดิจิทัลและโครงสร้างพื้นฐานกุญแจสาธารณะ^{[ 2 ]}

ช่องทางลับที่ประกอบขึ้นได้ทั่วโลกเป็นที่ทราบกันว่ามีอยู่ภายใต้สมมติฐานความยากในการคำนวณโดยอาศัยการเข้ารหัสแบบไฮบริดและโครงสร้างพื้นฐานกุญแจสาธารณะ^{[ 3 ]}

• คริปโตแชนแนล
• การเข้ารหัสแบบไฮบริด
• การสื่อสารที่ปลอดภัย