Base64
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Base64(基底64)是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法。由于,所以每6个位元为一个单元,对应某个可打印字符。3个字节相當於24个位元,对应于4个Base64单元,即3个字节可由4个可打印字符来表示。在Base64中的可打印字符包括字母A-Z
、a-z
、数字0-9
,这样共有62个字符,此外两个可打印符号在不同的系统中而不同。一些如uuencode的其他编码方法,和之后BinHex的版本使用不同的64字符集来代表6个二进制数字,但是不被稱為Base64。
Base64常用于在通常处理文本数据的场合,表示、传输、存储一些二进制数据,包括MIME的电子邮件及XML的一些复杂数据。
十进制 | 二进制 | 字符 | 十进制 | 二进制 | 字符 | 十进制 | 二进制 | 字符 | 十进制 | 二进制 | 字符 | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | 000000 | A | 16 | 010000 | Q | 32 | 100000 | g | 48 | 110000 | w | |||
1 | 000001 | B | 17 | 010001 | R | 33 | 100001 | h | 49 | 110001 | x | |||
2 | 000010 | C | 18 | 010010 | S | 34 | 100010 | i | 50 | 110010 | y | |||
3 | 000011 | D | 19 | 010011 | T | 35 | 100011 | j | 51 | 110011 | z | |||
4 | 000100 | E | 20 | 010100 | U | 36 | 100100 | k | 52 | 110100 | 0 | |||
5 | 000101 | F | 21 | 010101 | V | 37 | 100101 | l | 53 | 110101 | 1 | |||
6 | 000110 | G | 22 | 010110 | W | 38 | 100110 | m | 54 | 110110 | 2 | |||
7 | 000111 | H | 23 | 010111 | X | 39 | 100111 | n | 55 | 110111 | 3 | |||
8 | 001000 | I | 24 | 011000 | Y | 40 | 101000 | o | 56 | 111000 | 4 | |||
9 | 001001 | J | 25 | 011001 | Z | 41 | 101001 | p | 57 | 111001 | 5 | |||
10 | 001010 | K | 26 | 011010 | a | 42 | 101010 | q | 58 | 111010 | 6 | |||
11 | 001011 | L | 27 | 011011 | b | 43 | 101011 | r | 59 | 111011 | 7 | |||
12 | 001100 | M | 28 | 011100 | c | 44 | 101100 | s | 60 | 111100 | 8 | |||
13 | 001101 | N | 29 | 011101 | d | 45 | 101101 | t | 61 | 111101 | 9 | |||
14 | 001110 | O | 30 | 011110 | e | 46 | 101110 | u | 62 | 111110 | + | |||
15 | 001111 | P | 31 | 011111 | f | 47 | 101111 | v | 63 | 111111 | / | |||
填充 | = |
示例
[编辑]Man is distinguished, not only by his reason, but by this singular passion from other animals, which is a lust of the mind, that by a perseverance of delight in the continued and indefatigable generation of knowledge, exceeds the short vehemence of any carnal pleasure.
經過Base64編碼之後變成:
TWFuIGlzIGRpc3Rpbmd1aXNoZWQsIG5vdCBvbmx5IGJ5IGhpcyByZWFzb24sIGJ1dCBieSB0aGlzIHNpbmd1bGFyIHBhc3Npb24gZnJvbSBvdGhlciBhbmltYWxzLCB3aGljaCBpcyBhIGx1c3Qgb2YgdGhlIG1pbmQsIHRoYXQgYnkgYSBwZXJzZXZlcmFuY2Ugb2YgZGVsaWdodCBpbiB0aGUgY29udGludWVkIGFuZCBpbmRlZmF0aWdhYmxlIGdlbmVyYXRpb24gb2Yga25vd2xlZGdlLCBleGNlZWRzIHRoZSBzaG9ydCB2ZWhlbWVuY2Ugb2YgYW55IGNhcm5hbCBwbGVhc3VyZS4=
编码「Man」的結果為TWFu
,詳細原理如下:
文本 | M | a | n | |||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ASCII编码 | 77 | 97 | 110 | |||||||||||||||||||||
二进制位 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
索引 | 19 | 22 | 5 | 46 | ||||||||||||||||||||
Base64编码 | T | W | F | u |
在此例中,Base64算法将3个字节编码为4个字符。
如果要编码的字节数不能被3整除,最后会多出1个或2个字节,那么可以使用下面的方法进行处理:先使用0字节值在末尾补足,使其能够被3整除,然后再进行Base64的编码。在编码后的Base64文本后加上一个或两个=
号,代表补足的字节数。也就是说,当最后剩余两个八位(待补足)字节(2个byte)时,最后一个6位的Base64字节块有四位是0值,最后附加上两个等号;如果最后剩余一个八位(待补足)字节(1个byte)时,最后一个6位的base字节块有两位是0值,最后附加一个等号。
参考下表:
文本(1 Byte) | A | |||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
二进制位 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||||||||||||
二进制位(補0) | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 留空填充 | 留空填充 | ||||||||||
Base64编码 | Q | Q | = | = | ||||||||||||||||||||
文本(2 Byte) | B | C | ||||||||||||||||||||||
二进制位 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | ||||||
二进制位(補0) | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 留空填充 | |||||
Base64编码 | Q | k | M | = |
应用
[编辑]变种
[编辑]base64编码对应的64个可打印字符在一些特定的程序或协议中可能不适合使用,特别是字符表第62位(+
)、63位(/
)和填充字符(=
),因此存在一些如下的变种:
编码 | 编码字符 | 换行的处理 | 是否解码非编码字符 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
第62位 | 第63位 | 填充 | 分隔符 | 行字符数 | 校验和 | ||
RFC 1421:用于隐私增强电邮的Base64(已弃用) | + |
/ |
= 强制
|
CR+LF | 64,末尾行可少于64 | 否 | 否 |
RFC 2045:用于MIME的Base64 | + |
/ |
= 强制
|
CR+LF | 上限 76 | 否 | 弃用 |
RFC 2152: 用于UTF-7的Base64 | + |
/ |
否 | 否 | 否 | ||
RFC 3501:用于IMAP协议邮箱命名的Base64 | + |
, |
否 | 否 | 否 | ||
RFC 4648 §4:标准base64 | + |
/ |
= 可选
|
否 | 否 | ||
RFC 4648 §5:base64url(URL和文件名安全标准) | - |
_ |
= 可选
|
否 | 否 | ||
RFC 4880:用于OpenPGP的Radix-64 | + |
/ |
= 强制
|
CR+LF | 上限 76 | Radix-64编码24位CRC | 否 |
MIME
[编辑]在MIME格式的电子邮件中,Base64可以用来将binary的字节序列数据编码成ASCII字符序列构成的文本。使用时,在传输编码方式中指定Base64。使用的字符包括大小写拉丁字母各26个、数字10个、加号+
和斜杠/
,共64个字符,等号=
用来作为填充用途。
完整的Base64定义可见RFC 1421和RFC 2045。编码后的数据比原始数据略长,为原来的。在电子邮件中,根据RFC 822规定,每76个字符,还需要加上一个回车换行。可以估算编码后数据长度大约为原长的135.1%。
转换的时候,将3字节的数据,先后放入一个24位元的缓冲区中,先来的字节占高位。数据不足3字节的话,於緩衝區中剩下的位元用0补足。每次取出6位元(因为),按照其值选择ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/
中的字符作为编码后的输出,直到全部输入数据转换完成。
若原数据长度不是3的倍數时且剩下1個輸入數據,則在編碼結果後加2個=
;若剩下2個輸入數據,則在編碼結果後加1個=
。
IRCu
[编辑]在IRCu等软件所使用的P10 IRC服务器间协议中,对客户与服务器的消息类型号(client/server numerics)和二进制IP地址采用了Base64编码。消息类型号的长度固定为3字节,故可直接编码为4个字节而不需要加填充。对IP地址进行编码时,则需要在地址前添加一些0比特,使之可以编码为整数个字节。这里所用的符号集与前述MIME的也有所不同,将+/
改成了[]
。
UTF-7
[编辑]UTF-7是一个修改版Base64(Modified Base64)。主要是将UTF-16的数据,用Base64的方法编码为可打印的ASCII字符序列。目的是传输Unicode数据。主要的区别在于不用等号=
补餘,因为该字符通常需要大量的转译。
标准可见 RFC 2152,《A Mail-Safe Transformation Format of Unicode》。
URL
[编辑]Base64编码可用于在HTTP环境下传递较长的标识信息。例如,在Java持久化系统Hibernate中,就采用了Base64来将一个较长的唯一标识符(一般为128-bit的UUID)编码为一个字符串,用作HTTP表单和HTTP GET URL中的参数。在其他应用程序中,也常常需要把二进制数据编码为适合放在URL(包括隐藏表单域)中的形式。此时,采用Base64编码不仅比较简短,同时也具有不可读性,即所编码的数据不会被人用肉眼所直接看到。
然而,标准的Base64并不适合直接放在URL裡传输,因为URL编码器会把标准Base64中的/
和+
字符变为形如%XX
的形式,而这些%
号在存入数据库时还需要再进行转换,因为ANSI SQL中已将%
号用作通配符。
为解决此问题,可采用一种用于URL的改进Base64编码,它不在末尾填充=
号,并将标准Base64中的+
和/
分别改成了-
和_
,这样就免去了在URL编解码和数据库存储时所要做的转换,避免了编码信息长度在此过程中的增加,并统一了数据库、表单等处对象标识符的格式。
另有一种用于正则表达式的改进Base64变种,它将+
和/
改成了!
和-
,因为+
,*
以及前面在IRCu中用到的[
和]
在正则表达式中都可能具有特殊含义。
此外还有一些变种,它们将+/
改为_-
或._
(用作编程语言中的标识符名称)或.-
(用于XML中的Nmtoken)甚至_:
(用于XML中的Name)。
其他
[编辑]相关事件
[编辑]- 2018年2月电子邮件程序 Exim 发现重大漏洞,编号为 CVE-2018-6789 (页面存档备份,存于互联网档案馆) 的緩衝區溢位漏洞允许攻击者在服务器上远程执行恶意代码。漏洞位于 base64 解码函数中,影响 Exim v4.90.1 之前的所有版本,多达 40 万服务器受到影响。[1][2]
参见
[编辑]参考资料
[编辑]外部链接
[编辑]- RFC 1421(Privacy Enhancement for Electronic Internet Mail)
- RFC 2045(MIME)
- RFC 3548(The Base16, Base32, and Base64 Data Encodings)在 RFC 4648 中被替代
- Online Base64 Encoding (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- Online Base64 Decoding (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- 在线Base64编码 (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- 在线Base64解码 (页面存档备份,存于互联网档案馆)
在线Base64编码
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