マスクは、火星の植民について10人強の小さなグループからスタートするだろうと想定している。この小さな拠点が時間とともに成長し、やがては自給自足可能な社会を作り上げ、100万人以上の人々が暮らす世界となることを夢見ている。マスクは100万人という人口は途方もない数と感じるだろうが、これは火星に産業基盤を再構築する必要があるためである。移住者は地球より厳しい環境の中で、様々な素材から必要な鉱石やオイルを得る必要がある。しかし、ここでは植物は育たず、酸素も窒素もなく、石油もない。自然な人口増を考えない場合、一度に100人を運べるとしても、100万人を実現するには1万回の輸送が必要である。しかしこれらの人々は大量の物資も必要とする。人員に対する物資の比率は極めて高く、人間1につき物資10が必要な場合、必要な輸送回数は10万回となる。さらに、この10万回というのは巨大な宇宙船での話である。火星への旅は平均で115日かかる。 マスクは最終的に輸送コストを50万ドルのオーダーに引き下げたいとしている。火星に人々を送り込む前に、居住施設や物資を送り込むための数回の無人ミッションが行われる。 こうした初期のミッションで送られる設備としては、肥料を生産する装置や、火星大気の窒素と二酸化炭素それに地下の水の氷からメタンと酸素を生産する装置、また作物を育てるための透明なドームを作る建築資材が挙げられる。
宇宙機のもう一つのバージョンが、ITSタンカー (ITS tanker) と呼ばれる燃料輸送用のタンカーである。インタープラネタリー・スペースシップと同じように、タンカーもITSの打ち上げ機における2段目として機能する。タンカーは地球低軌道でのスペースシップへの燃料補給に特化していて、打ち上げと短期間の飛行を行うようデザインされている。打ち上げ後は、軌道上で待機しているスペースシップからの操作でランデブーを行い、最大380トンの液体メタンと液体酸素を給油する。インタープラネタリー・スペースシップは最大で1,900トンの燃料を搭載可能なため、燃料を満載する必要があるような長期間の宇宙飛行の場合は、最大5機のタンカーが必要となる。ITSタンカーの寸法はインタープラネタリー・スペースシップ同じ全長49.5 m、直径17 mである。宇宙機は推進用6基、マニューバ用3基の計9基のラプターエンジンを搭載する。このラプターは真空下に最適化されたバージョンとなる予定で、1基当たりの推進力は3 MN (670,000 lbf) となる。給油ミッションの完了後は、タンカーは大気圏再突入を行い着陸、新たな給油ミッションへと再使用される。
インタープラネタリー・スペースシップ (Interplanetary spaceship) は、全長が49.5 m、直径が最大の部分で17 mという大型の宇宙船で、450トンの貨物と乗客を火星に運ぶ能力を持つ計画であった。 初期の打ち上げでは、乗客は少数に留め機材が大半を占めることが予想される。 宇宙放射線を遮蔽するために水の内層を持つ可能性があり、また室内の酸素分圧は地球の大気の最大2倍になる。マスクは当初この宇宙機を、1段目のBFRから派生してBFS (Big F***ing Spaceship) の名称で呼んでいた。マスクは、この宇宙機は火星における人類の最初の居住地として効率的なものだと語っている。ITS発表当時、宇宙機もインタープラネタリー・スペースシップと呼ばれるのみで、特別な名称は与えられなかった。しかしマスクは、火星に向かう最初の宇宙船の名が、銀河ヒッチハイク・ガイドに搭乗する宇宙船に因んだHeart of Goldになるかもしれないと語っている。
ITSの超大型打ち上げ機は、火星軌道に450トン（軌道上での燃料補給を含む）、地球低軌道に380トン（ITSタンカー単独）もの打ち上げ能力を持つ計画であった。ITS発表当時、このロケットには正式な名称が与えられなかったが、マスクは自身のTwitterでミレニアム (Millenium) という名称を提案していた。 それ以前は、1993年のビデオゲームDOOMに搭乗する最強武器BFG 9000からBFRなどとも呼ばれていた（2017年以後はこのBFRの名称が公式に用いられた）。 2016年9月の公式発表では、機体の各要素はインタープラネタリー・ブースター (Interplanetary booster)、インタープラネタリー・スペースシップ (Interplanetary spaceship)、タンカー (Tanker) として言及された。ITSの打ち上げ機は、1段目2段目とも液体メタン/液体酸素を燃料とするラプターロケットエンジンを使用する。 これら燃料の場合、タンクの圧力は自動的に調整されるため、手間のかかるヘリウムによる加圧を行う必要がない。打ち上げ機の再使用には、スペースXが2016年当時ファルコン9とファルコンヘビーで開発中の再使用技術が用いられる予定であった。
暗号の安全性について数理的分析を行ったのは、シャノンによる1949年の論文「秘匿系での通信理論」が始まりとされる。シャノンは、暗号が情報理論的な意味で無条件に安全であるためには「平文サイズ≦鍵サイズ」を満たすことが必要十分条件であることを示した。この条件を満たすワンタイムパッドは、情報理論的に安全であるので、どれだけの暗号文を集めても、無限大の計算能力を持ってしても、解読できない。しかし、平文と同じサイズの秘密鍵を事前に通信者間で共有する必要があり、情報理論的に安全な暗号を維持運用にするには多くの費用がかかる。このため、情報理論的に安全な暗号は特別な用途を除いてあまり広くは使用されない。一方、計算量的安全性では、暗号の解読や署名の偽造などを計算問題として定式化し、これを解く最も効率のよいアルゴリズムの計算量をもって暗号の安全性の評価尺度とする。そして、暗号解読に必要な計算量が利用できる計算機の能力に比較して膨大であり、現実的時間では実行不可能である場合に計算量的に安全と考える。計算機の能力は時間と共に向上するため（ムーアの法則）、新型のコンピュータが登場することによって利用可能な計算機能力は増加する。この計算機の計算能力の増大はある程度予測可能であるため、新たな暗号標準を採用する際には、計算機能力の増大に備えた十分なマージンを持たせ、所定期間内に暗号解読が現実化することのないような値を選択する。このため、計算量的に安全な暗号は、計算時間を無限にすれば原理的には解読可能であり、前提とした利用可能な計算機とは異なる能力の計算機が開発された場合には安全性が失われる可能性はある。場合によっては、特定の暗号解読に特化したハードウェアが開発されることで安全性が激減することもある。