共通鍵暗号の基本部品の一つである関数のことである。典型的にはブロック暗号で、平文と暗号文の相関(線形性)を壊すための仕組みとして使用され、暗号解読に耐性を有するように注意深く選択する必要がある部品である。ルックアップテーブルによって実装できる。通常は、DESのように固定テーブルとして定義されるが、暗号によっては鍵によってテーブルを動的に生成して使用するものもある。持つが、三つのS-boxは一つのS-boxの単純な変換となっている)。これはソフトウェアやハードウェアでの実装時に、スピード優先だけではなく、サイズ縮小を優先させた実装も考慮したためである。S-boxの設計は、DES作成時にはIBM大型コンピュータを何ヶ月か使ったほど設計は難しい、と言われている。Lucifer暗号はSボックスがとても弱いため、40個の選択平文で破れた。DESは設計時に差分解読法への耐性を持つことを設計方針にしていたことが後に公開された。見つかり、これらの解読法に耐性を持つことが安全なS-boxの必要条件と認識された。GF(2m)での逆変換が差分・線形解読に対して最も強いテーブルと考えられている。