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,因為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,准備一個包含64個字符的數組:
['A', 'B', 'C', ... 'a', 'b', 'c', ... '0', '1', ... '+', '/']
然后,對二進制數據進行處理,每3個字節一組,一共是3x8=24
bit,划為4組,每組正好6個bit:
這樣我們得到4個數字作為索引,然后查表,獲得相應的4個字符,就是編碼后的字符串。
所以,Base64編碼會把3字節的二進制數據編碼為4字節的文本數據,長度增加33%,好處是編碼后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,最后會剩下1個或2個字節怎么辦?Base64用\x00
字節在末尾補足后,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(b'binary\x00string') b'YmluYXJ5AHN0cmluZw==' >>> base64.b64decode(b'YmluYXJ5AHN0cmluZw==') b'binary\x00string'
由於標准的Base64編碼后可能出現字符+
和/
,在URL中就不能直接作為參數,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(b'i\xb7\x1d\xfb\xef\xff') b'abcd++//' >>> base64.urlsafe_b64encode(b'i\xb7\x1d\xfb\xef\xff') b'abcd--__' >>> base64.urlsafe_b64decode(b'abcd--__') b'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,比如數字證書簽名、Cookie的內容等。
由於=
字符也可能出現在Base64編碼中,但=
用在URL、Cookie里面會造成歧義,所以,很多Base64編碼后會把=
去掉:
# 標准Base64: 'abcd' -> 'YWJjZA==' # 自動去掉=: 'abcd' -> 'YWJjZA'
去掉=
后怎么解碼呢?因為Base64是把3個字節變為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字符串的長度變為4的倍數,就可以正常解碼了。
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。