Base64 编码原理 - HolaSecurity

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总有一些开发的童鞋搞不懂编码与加密的区别。每次都对密码、手机号等信息随便做个 Base64 之后就觉得是加密或者脱敏后的数据了。
实际上，编码之后的数据，依然属于明文！！！

编码与加密的区别

编码就好像家里的大门，砰，关上了。结果就是，可以隔绝小猫、小狗、小苍蝇，但是只要是个正常人，咔，一推，就开了。
加密就好像家里的大门，砰，管上了，咔咔咔，锁上了。结果就是，除非你带钥匙，否则一般人是打不开的（开锁匠、小偷、砸门的，那叫黑客）。

这个比喻，形象不？他们最大的区别其实就是在于这个钥匙，也就是Key。加密，是有 Key 的，也称之为密钥。而编码，是没有 key 的。

有没有人有疑问？那 MD5 加密就没有 Key 呢…

话说，MD5 加密那只是大家习惯的一种叫法而已，准确的来说，MD5 它叫消息摘要算法，属于哈希算法的一种，它也不是加密算法，而且，很多公司也是明确禁止将 MD5 用作加密用途的。

编码其实就是相当于翻译，就像是把“你好”翻译成了“Hello”，你能说它加密了吗？对于一部分人来说，确实看不懂了，但是对于业内大部分人来说，哪怕是只知道 ABCD 的小朋友，只要脑子里有“英语”这个概念，就算去查字典，也很容易就能查到 “Hello” 其实就等同于 “你好”。

了解了编码与加密的区别，那就直接开始本文的重点——手撕 Base64 编码，十分钟彻底弄懂 Base64 编码原理！

手撕 Base64

以下面这行字符串为例（注意：逗号后面有个空格）

Hello, World!

1. 分组。

将字符串分为 3 个字符一组，最后一组不够三个的用 = 补充

Hel lo, Wo rld !==

2. 转换。

将每组的每个字符转换为对应的 ASCII 编码

H 对应 72
e 对应 101
l 对应 108

以此类推，同上，三个一组

72 101 108

108 111 44

32 87 111

114 108 100

33 = =

3. 转二进制

将 ASCII 编码转为对应的 8 位二进制

01001000 01100101 01101100

01101100 01101111 00101100

00100000 01010111 01101111

01110010 01101100 01100100

00100001 = =

4. 重组

将 8 位二进制码重新组合，原本的每组的 8 3 个二进制数字组成 6 4 形式

010010 000110 010101 101100

011011 000110 111100 101100

001000 000101 011101 101111

011100 100110 110001 100100

001000 01 = =

5. 恢复十进制

将 6 位二进制，依次转为十进制

18 6 21 44 27 6 60 44 8 5 29 47 28 38 49 36 8 16 = =

6. 恢复字符形式

Base64 编码表，共包含 64 个字符（大小写字母 52 个，数字 10 个，特殊字符 2 个），依次（按顺序）分别是：A-Z a-z 0-9 + /

按照上一步中的数字对应转换：

18 对应 S
6 对应 G
21 对应 V
以此类推，得到：

S G V s b G 8 s I F d v c m x k I Q = =

这就是 Hello, World! 的 Base64 编码结果。

代码实现

 ## 代码中关于占位符没有处理
 
BASE_CHARS = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 
              'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P', 
              'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W', 'X', 
              'Y', 'Z', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 
              'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n', 
              'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 
              'w', 'x', 'y', 'z', '0', '1', '2', '3', 
              '4', '5', '6', '7', '8', '9', '+', '/']
 
def split_string(string, group_size = 6):
    return [string[i:i+group_size] for i in range(0, len(string), group_size)]
 
def encode(text):
    binary_str = ''.join(format(ord(c), '08b') for c in text)
    # print(binary_str)
    str = split_string(binary_str, 6)
    result = ''
    right_padding = ''
    i = 0
    for a in str:
        i = i+1
        # print(i % 4)
        if(i % 4 == 2): right_padding = "=="
        if(i % 4 == 1): right_padding = "="
        c = int(format(a, '06'), 2)
        cc = BASE_CHARS[c]
        result += cc
    result += right_padding
    return result
 
def decode(text):
    result = ''
    text = text.replace('=', '')
    binary_str = ''.join("{:06d}".format(int(bin(BASE_CHARS.index(t))[2:])) for t in text)
    print(binary_str)
    str = split_string(binary_str, 8)
    for a in str:
        c = chr(int(format(a, '08'), 2))
        result += c
    ...
    return result
 
###################################
 
text = "Hello, World!"
result = encode(text)
print(result)
 
result = decode(result)
print(result)