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Base64是一種用64個字符來表示任意二進制數據的方法。
用記事本打開exe、jpg、pdf這些文件時,我們都會看到一大堆亂碼,因爲二進制文件包含很多無法顯示和打印的字符,所以,如果要讓記事本這樣的文本處理軟件能處理二進制數據,就需要一個二進制到字符串的轉換方法。Base64是一種最常見的二進制編碼方法。
Base64的原理很簡單,首先,準備一個包含64個字符的數組:
['A', 'B', 'C', ... 'a', 'b', 'c', ... '0', '1', ... '+', '/']
然後,對二進制數據進行處理,每3個字節一組,一共是3x8=24bit,劃爲4組,每組正好6個bit:
這樣我們得到4個數字作爲索引,然後查表,獲得相應的4個字符,就是編碼後的字符串。
所以,Base64編碼會把3字節的二進制數據編碼爲4字節的文本數據,長度增加33%,好處是編碼後的文本數據可以在郵件正文、網頁等直接顯示。
如果要編碼的二進制數據不是3的倍數,最後會剩下1個或2個字節怎麼辦?Base64用\x00字節在末尾補足後,再在編碼的末尾加上1個或2個=號,表示補了多少字節,解碼的時候,會自動去掉。
Python內置的base64可以直接進行base64的編解碼:
>>> import base64
>>> base64.b64encode('binary\x00string')
'YmluYXJ5AHN0cmluZw=='
>>> base64.b64decode('YmluYXJ5AHN0cmluZw==')
'binary\x00string'
由於標準的Base64編碼後可能出現字符+和/,在URL中就不能直接作爲參數,所以又有一種"url safe"的base64編碼,其實就是把字符+和/分別變成-和_:
>>> base64.b64encode('i\xb7\x1d\xfb\xef\xff')
'abcd++//'
>>> base64.urlsafe_b64encode('i\xb7\x1d\xfb\xef\xff')
'abcd--__'
>>> base64.urlsafe_b64decode('abcd--__')
'i\xb7\x1d\xfb\xef\xff'
還可以自己定義64個字符的排列順序,這樣就可以自定義Base64編碼,不過,通常情況下完全沒有必要。
Base64是一種通過查表的編碼方法,不能用於加密,即使使用自定義的編碼表也不行。
Base64適用於小段內容的編碼,比如數字證書籤名、Cookie的內容等。
由於=字符也可能出現在Base64編碼中,但=用在URL、Cookie裏面會造成歧義,所以,很多Base64編碼後會把=去掉:
# 標準Base64:
'abcd' -> 'YWJjZA=='
# 自動去掉=:
'abcd' -> 'YWJjZA'
去掉=後怎麼解碼呢?因爲Base64是把3個字節變爲4個字節,所以,Base64編碼的長度永遠是4的倍數,因此,需要加上=把Base64字符串的長度變爲4的倍數,就可以正常解碼了。
請寫一個能處理去掉=的base64解碼函數:
>>> base64.b64decode('YWJjZA==')
'abcd'
>>> base64.b64decode('YWJjZA')
Traceback (most recent call last):
...
TypeError: Incorrect padding
>>> safe_b64decode('YWJjZA')
'abcd'
小結
Base64是一種任意二進制到文本字符串的編碼方法,常用於在URL、Cookie、網頁中傳輸少量二進制數據。
非常感謝你的閱讀
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