Python Base64 编码

0x00 Base64简介

0x01 常用场景举例

0x02 编、解码流程

0x03 Python中Base64编码与解码

0x00 Base64简介

我们知道在计算机中任何数据都是按ascii码存储的，而ascii码的128～255之间的值是不可见字符。而在网络上交换数据时，比如说从A地传到B地，往往要经过多个路由设备，由于不同的设备对字符的处理方式有一些不同，这样那些不可见字符就有可能被处理错误，这是不利于传输的。所以就先把数据先做一个Base64编码，统统变成可见字符，这样出错的可能性就大降低了。

此处摘自：https://www.zhihu.com/question/36306744/answer/71626823

编码取值范围：大写字母(A-Z)，小写字母(a-z)，数字(0-9)，特殊字符：'+' 和 '/'  一共64个字符。

0x01 常用场景举例

举例1 ：Base64编码最常见于邮件与网页传输中，比如QQ邮箱查看邮件原文就看到邮件原文中的 Content-Transfer-Encoding:base64，邮件最结尾便是base64编码后的内容，比如：

Content-Type:text/html; charset="UTF-8"
Content-Transfer-Encoding:base64
X-SMTPAPI:
List-Unsubscribe:<http://sctrack.sendcloud.net/track/unsubscribe.do?p=eyJ1c2VTk1%3D>

5oKo5Zyo5Y2a5a6i5Zut5L2/55So5LqG5a+G56CB6YeN572u5Yqf6IO9LCDor7fpgJrov4fkuIvp
naLnmoTlnLDlnYDkv67mlLnlr4bnoIE6PGJyLz48YSBocmVmPSJodHRwczovL3Bhc3Nwb3J0LmNu
YmxvZ3MuY29tL1Jlc2V0U******dvcmQuYXNweD9pZD1mOGIyMzUwMDUwNDM0YzAwYjU2MDZkOWMz
ZTY0MTZkYzIwMTcxMDIxMTgwMjU5ODgxMTkzODIyMjQ2*****+***HM6Ly9wYXNzcG9ydC5jbmJs
b2dzLmNvbS9SZXNldFBhc3N3b3JkLmFzcHg/aWQ9ZjhiMjM1MDA1MDQzNGMwMGI1NjA2ZDljM2U2
NDE2ZGMyMDE3MTAyMTE4MDI1OTg4MTE5MzgyMjI0NjE8L2E+PGJyLz4=

邮件原文：

您在博客园使用了密码重置功能, 请通过下面的地址修改密码:
https://passport.cnblogs.com/ResetPassword.aspx?id=f8b23500******00b5606d9c3e6416dc201710211802598811938222461

举例2：网站 http://pythontutor.com/visualize.html#mode=edit，在网页传输中就使用了base64编码传输图片数据：

此处网页协议传输中就使用了base64来传输图片数据，图片数据原文：

GIF89a!,L;

0x02 编、解码流程

Base64索引表：

数值	字符		数值	字符		数值	字符		数值	字符
0	A		16	Q		32	g		48	w
1	B		17	R		33	h		49	x
2	C		18	S		34	i		50	y
3	D		19	T		35	j		51	z
4	E		20	U		36	k		52	0
5	F		21	V		37	l		53	1
6	G		22	W		38	m		54	2
7	H		23	X		39	n		55	3
8	I		24	Y		40	o		56	4
9	J		25	Z		41	p		57	5
10	K		26	a		42	q		58	6
11	L		27	b		43	r		59	7
12	M		28	c		44	s		60	8
13	N		29	d		45	t		61	9
14	O		30	e		46	u		62	+
15	P		31	f		47	v		63	/

这里用两个字母 'ab' 来分析base64 详细的编码流程：

文本	a								b
ASCII编码	97								98
二进制位	0	1	1	0	0	0	0	1	0	1	1	0	0	0	1	0
索引	24						22						8
Base64编码	Y						W						I						=

编码后： YWI=

编码流程：

• base64 将两个字节的 'ab ' 看做是3个字节的文本数据
• 将 'a' 和 'b' 通过ASCII码转为10进制，为别是 97、98、0（补1个0）
• 将10进制再转换为2进制，分别对应：01100001、01100010、00000000
• 将3个8位的2进制按每6位分割为4个6位的2进制，分割后：011000、010110、001000    (0010尾部补0凑足6位)
• 将3个有效的6位2进制转为10进制，即base64编码标的索引号，分别对应：24，22，8
• 依次将3个10进制的索引号转为对应的字符，便是编码结果：Y、W、I
• 但是只返回了3个字节的编码结果，所以补上去一个空字节，最终用 '=' 填补上空位，最终组合成4字节字符：YWI=

文本字符 --> 十进制 --> 二进制 --> 每6位切割 --> 切割后的值转为10进制(索引值) --> 转字符

ipython 下测试编码字母 'a'：

In [9]: ord('a')
Out[9]: 97

In [10]: bin(97)
Out[10]: '0b1100001'

In [11]: '{:>08b}'.format(97)   #转2进制
Out[11]: ''

In [12]: int('',2)   #取前6位前面补0再转位10进制，即是base64表索引值24对应字符: Y
Out[12]: 24

解码流程：

编码 --> 转为base64索引值 --> 索引值转6位的2进制 --> 每8位切割转2进制 --> 转10进制 --> 转原文本

0x03 Python中Base64编码与解码

需要导入python 的 base64 库

在python 3 以上版本中需要将字符转位bytes类型，再对其编码或解码

In [1]: import base64

In [2]: str = 'ab'

In [3]: base64.b64encode(str.encode())
Out[3]: b'YWI='

In [4]: str2 = b'YWI='

In [5]: base64.b64decode(str2.decode())
Out[5]: b'ab'

In [6]: base64.b64decode(str2.decode()).decode()
Out[6]: 'ab'

总结：

借助base64编码又回顾了一下 ascii 、2进制、10进制、16进制，对计算机之间和网络数据传输又增深了了解，对之后的网络编程课程部分有很大的帮助。