ubBytes步骤中，矩阵中的各字节透过一个8位元的S-box进行转换。这个步骤提供了加密法非线性的变换能力。S-box与formula_1上的乘法反元素有关，已知具有良好的非线性特性。为了避免简单代数性质的攻击，S-box结合了乘法反元素及一个可逆的仿射变换矩阵建构而成。此外在建构S-box时，刻意避开了与，即以S-box替换字节的结果会相当于错排的结果。此条目有针对S-box的详细描述：
ShiftRows步骤.ShiftRows描述矩阵的列操作。在此步骤中，每一列都向左循环位