z3r9,

1. Вектор инициализации вполне можно передавать по открытому каналу, или вообще вместе с данными - он нужен лишь для предотвращения т.н. сhosen-plaintext attack , без ключа он не даст взломщику ничего.
2. Симметричные криптоалгоритмы действительно требуют наличия у обеих сторон ключа. Поэтому они либо применяются для криптования-декриптования данных только на одной стороне (одном компьютере) с соответствующей защитой хранимых ключей (напр., IsolatedStorage+DPAPI ), либо
3. Обе стороны хранят ключ не as is (в виде raw bytes), а в виде пароля, пароль переводится в ключ с помощью PBKDF2 (в FCL это делает класс Rfc2898DeriveBytes ). Для получения ключа по паролю дополнительно задают соль, и количество итераций (roundtrip). Эти данные также можно передавать открытыми (вместе с зашифрованными данными), т.к. они нужны только для предотвращения атаки по rainbow table . А сам пароль, разумеется, в наилучшем случае хранится только в голове.
4. Использовать связку RSA+AES: с помощью RSA шифровать ключ, и зашифрованный ключ передавать вместе с данными, зашифрованными по симметричному алгоритму этим ключом (и вместе с открытым ключом RSA).

И да, учтите: в FCL есть еще одна реализация AES - RijndaelManaged , в этой реализации есть некоторые отличия от AesCryptoServiceProvider - т.е. если одна из сторон будет пользоваться другой реализацией AES, то возможны сюрпризы.

z3r9Но это все равно не обеспечит защиты на небезопасной стороне шифрования.
На небезопасной стороне симметричный ключ нужно хранить в зашифрованном по RSA виде, и каждый раз расшифровывать для симметричного криптования.
И разумеется, закрытый несимметричный ключ ни в коем случае нельзя хранить в программе, это вскрывается на раз. Только спец. контейнеры - например, хранилища X509-сертификатов.

z3r9Я так понимаю имеется ввиду генерируемый Aes ключ который отправляется вместе с данными? То есть берем генерируем произвольный ключ Aes и шифруем его по RSA открытому ключу. Далее отправляем вместе с зашифрованными данными и ключ зашифрованный по RSA.
Расшифровываем на стороне сервера ключ Aes при помощи закрытого ключа RSA и расшифровываем данные. При отправке на сторону клиента делаем все тоже самое только в обратном порядке. Я правильно понял?
Да, именно так.