Analizando operaciones con AESphere (Parte 1: SubBytes)

   En una entrada anterior se ha hablado del programa de cifrado AESphere.

  Este programa, principalmente de uso educativo, cifra y descifra textos en formato ECA {Estándar de Cifrado Avanzado ["Advanced Encryption Standard" ("AES"), en inglés]}, que es un algoritmo de cifrado simétrico de bloques, que cifra bloques de 128 bits usando claves de 128, 192 o 256 bits, repitiendo un proceso de sustitución, transposición y mezcla en múltiples rondas para lograr alta seguridad y velocidad, convirtiéndose en un estándar abierto para aplicaciones públicas y privadas.

  Este algoritmo utiliza varias operaciones, una de las cuales es la SubBytes.

SUBBYTES

  SubBytes es una operación fundamental en el cifrado ECA que sustituye cada byte del bloque de datos por otro byte diferente, utilizando una tabla de consulta predefinida (S-Box) para introducir no linealidad y complejidad, dificultando el análisis criptográfico y protegiendo los datos al reemplazar patrones repetitivos por otros, una etapa crucial dentro de las rondas de este tipo cifrado.

  Sigue los siguientes pasos:

1.   Matriz de Estado: El bloque de datos de 128 bits se organiza en una matriz de 4x4 bytes, llamada "estado".
2.   Sustitución byte a byte: Cada uno de los 16 bytes de esta matriz se reemplaza por un valor único que se encuentra en una tabla fija (la S-Box).
3.   Tabla S-Box: Esta tabla se genera mediante transformaciones matemáticas en un Campo de Galois (GF(2⁸)), asegurando que la sustitución sea no lineal y compleja.
4.   Propósito: Al sustituir bytes, SubBytes rompe la relación lineal entre el texto plano y el cifrado, haciendo que un pequeño cambio en la entrada afecte a muchos bits de salida, un concepto conocido como difusión y confusión.

REVISIÓN DE SUBBYTES EN AESPHERE

  En la pantalla de operaciones se pulsa sobre el recuadro de SubBytes.

  Aparece una nueva ventana donde se puede comprobar el funcionamiento de la fase de SubBytes, durante la cual se realiza una sustitución no lineal donde cada byte es reemplazado con otro de acuerdo a una tabla de búsqueda.

  En esta ventana hay un menú, en la parte superior izquierda con las opciones: "Archivo" (permite salir de la pantalla), "Edición" (permite acceder a distintas operaciones relativas al copiado de matrices), "Ayuda" (opciones para acceder al archivo de ayuda).

  Para comprobar el funcionamiento de esta operación, en los campos de la sección "ENTRADA" el usuario puede introducir cada celda de la matriz como pareja de valores hexadecimales. Para introducir estos valores se puede hacer manualmente o bien pegar el contenido del portapapeles o bien generar una matriz aleatoria pulsando el botón "Aleatorio" (como se ha hecho en este ejemplo).

  Seguidamente, se pulsa en el botón "Ejecutar", con el que el programa comprobará que los valores son correctos y, de ser así, se realizará la transformación, apareciendo el resultado en los campos de la sección "SALIDA".

    Por otra parte, si se pulsa el botón "Atrás" se regresará a la pantalla de operaciones. También hay un botón de ayuda en la parte superior derecha de la ventana (un círculo azul con un signo de cierre de interrogación blanco).

  Aguardo que la presente entrada haya sido interesante para el lector; si es así, espero que éste la comente y/o la comparta, por favor.