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Cryptology Academy · Lección

Estructura de AES: rondas y matriz de estado

Recorra SubBytes, ShiftRows, MixColumns y AddRoundKey.

Estructura de AES: rondas y matriz de estado es una lección gratuita de Cryptology Academy en CoddyKit. Esta es la lección 2 de 4. Puedes leer la lección completa abajo gratuitamente — luego la practicas en el navegador con un editor de código integrado y un tutor de IA 24/7. Forma parte de la ruta de aprendizaje de Cryptology Academy, y tu progreso se sincroniza en la web y la app de CoddyKit. El curso de Cryptology Academy incluye 4 lecciones en total.

Introducción

AES es una red de sustitución-permutación que opera sobre una matriz de 4×4 bytes llamada Estado. Cada ronda aplica cuatro operaciones para transformar el estado.

La matriz de estado

AES carga 16 bytes de texto plano en una cuadrícula de 4×4 llamada Estado: [b0 b4 b8 b12] [b1 b5 b9 b13] [b2 b6 b10 b14] [b3 b7 b11 b15] Todas las operaciones transforman esta matriz.

Número de rondas

AES-128: 10 rondas. AES-192: 12 rondas. AES-256: 14 rondas. Cada ronda aplica SubBytes, ShiftRows, MixColumns y AddRoundKey (excepto la ronda final, que omite MixColumns).

SubBytes: sustitución no lineal

SubBytes sustituye cada byte por su valor en la caja S de AES, una tabla de consulta fija con 256 entradas construida mediante la inversión en GF(2^8). Esta es la fuente de la no linealidad y la confusión de AES.

Caja S de AES

La caja S asigna 0x00→0x63, 0x01→0x7C, ... Cada byte de entrada se asigna a un byte de salida único. La caja S inversa permite volver atrás durante el descifrado. Ningún byte se asigna a sí mismo (0x63 se asigna a 0x00 en la inversa).

ShiftRows: permutación de filas

ShiftRows desplaza cíclicamente cada fila del Estado: Fila 0: sin desplazamiento. Fila 1: 1 posición a la izquierda. Fila 2: 2 posiciones a la izquierda. Fila 3: 3 posiciones a la izquierda. Esto distribuye los bytes entre distintas columnas para el paso MixColumns siguiente.

MixColumns: difusión por columnas

MixColumns trata cada columna de 4 bytes como un polinomio sobre GF(2^8) y la multiplica por una matriz fija. Cada byte de salida depende de los 4 bytes de entrada, lo que proporciona difusión.

AddRoundKey

AddRoundKey aplica XOR entre el Estado y una clave de ronda de 16 bytes derivada de la clave original. Este es el único paso que utiliza la clave secreta y el único que proporciona confidencialidad.

Estructura de una ronda

Inicial: AddRoundKey Rondas 1..N-1: SubBytes → ShiftRows → MixColumns → AddRoundKey Ronda final: SubBytes → ShiftRows → AddRoundKey (sin MixColumns) El descifrado aplica las operaciones inversas en orden inverso.

Estrategia Wide-Trail

Los diseñadores de AES utilizaron la estrategia Wide-Trail para demostrar la resistencia al criptoanálisis diferencial y lineal. Después de 4 rondas, cualquier ataque debe examinar 2^128 posibilidades.

Compatibilidad de hardware con AES

Las CPU modernas (Intel, AMD, ARM) incluyen instrucciones AES-NI: AESENC, AESENCLAST y AESDEC. Una sola instrucción de CPU realiza una ronda de AES, lo que hace que AES sea extremadamente rápido en hardware.

Comprobación rápida

¿Qué operación de AES proporciona la no linealidad (confusión) que impide los ataques algebraicos?

Resumen

¡Comprende la estructura de AES! A continuación estudiaremos la expansión de claves: cómo una clave de 128 bits se convierte en 11 claves de ronda.

Preguntas frecuentes

¿La lección «Estructura de AES: rondas y matriz de estado» es gratis?

Sí — el texto completo de «Estructura de AES: rondas y matriz de estado» es gratis para leer aquí en la web. Para practicarla de forma interactiva (editor de código integrado y tutor de IA 24/7) y desbloquear el resto del curso de Cryptology Academy, actualiza a CoddyKit PRO. El curso de Cryptology Academy incluye 4 lecciones en total.

¿Qué aprenderé en «Estructura de AES: rondas y matriz de estado»?

Recorra SubBytes, ShiftRows, MixColumns y AddRoundKey. Practicas Cryptology Academy con código real que ejecutas directamente en el navegador, y un tutor de IA 24/7 responde tus preguntas mientras trabajas en la lección.

¿Necesito experiencia previa para empezar Cryptology Academy?

No se requiere experiencia previa. Cryptology Academy en CoddyKit está estructurado para principiantes hasta estudiantes avanzados, así que puedes empezar aquí o desde el inicio y avanzar a tu ritmo. Esta es la lección 2 de 4.

¿Cuánto tiempo toma la lección «Estructura de AES: rondas y matriz de estado»?

La mayoría de las lecciones de CoddyKit toman alrededor de 5–10 minutos. Cada una es compacta e interactiva, así que avanzas constantemente y retomas exactamente por donde dejaste en la web y la app.

¿Puedo escribir y ejecutar código en esta lección de Cryptology Academy?

Sí. Cada lección de Cryptology Academy incluye un editor de código integrado, así que escribes y ejecutas código real directamente en tu navegador y obtienes retroalimentación instantánea de IA — sin configuración local necesaria.

Todas las lecciones de este curso

  1. Conceptos del cifrado simétrico
  2. Estructura de AES: rondas y matriz de estado
  3. Expansión de claves y tamaños de clave de AES
  4. Cifrado práctico de archivos con AES
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