Se requieren soluciones criptográficas ligeras para garantizar la seguridad de la omnipresencia del Internet de las Cosas (IoT). Este trabajo propone el diseño de una caja de sustitución (S-box) no lineal, ligera y segura de 4 x 4, adecuada para aplicaciones de Internet de las Cosas (IoT). La estructura de la S-box de 4 x 4 se elabora en los campos finitos GF (24) y GF ((22)2). La S-box del campo finito se realiza mediante inversión multiplicativa seguida de una transformación afín. La arquitectura de inversión multiplicativa emplea el algoritmo euclidiano para la inversión en el campo compuesto GF ((22)2). La transformación afín se lleva a cabo en el campo GF (24). El mapeo isomórfico entre los campos GF (24) y GF ((22)2) se basa en el elemento primitivo en el campo de orden superior GF (24). La arquitectura de la S-box del campo finito recomendada es combinacional y permite sub-pipelining. El análisis criptográfico lineal y diferencial valida que la S-box propuesta se encuentra dentro del límite máximo de seguridad. Se observa que hay un 86.5% menos de conteo de puertas para la realización de operaciones de subcampo en el campo compuesto GF ((22)2) en comparación con el campo GF (24). En la estructura del cifrado ligero PRESENT con la arquitectura de bucle básico, la S-box propuesta demuestra una reducción del 5% en el área equivalente de puertas en comparación con la S-box basada en tabla de búsqueda con tecnología TSMC de 180 nm.