Base64 是用 64 个可打印字符表示 8 位二进制数据 (含无法显示 打印字符) 的编码方式。
完整的 base64 定义可见 PEM (Privacy Enhancement for Internet Electronic Mail) 和 MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) 。
Base64 以 4 字符存储 3 字节二进制数据,因此长度增加 1/3。
Base64 包含下列字符:
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/
或
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789-_
Base64 要求把每三个 8Bit 字节转换为四个 6Bit 字节 (3*8 = 4*6 = 24),然后再向每 6Bit 字节 (2 6 = 64) 添两高位 0,组成四个 8Bit 字节。
转换前 | 转换后 | 十进制 | Base64 |
---|---|---|---|
10101101 10111010 01110110 | 00101011 00011011 00101001 00110110 | 43 27 41 54 | r b p 2 |
01110011 00110001 00110011 | 00011100 00110011 00000100 00110011 | 28 51 04 51 | c z E z |
以这 4 个数字作为索引,然后查表获得相应的 4 个字符,就是编码后的字符串。
若要编码的二进制数据不是 3 的倍数,最后剩下 1 或 2 个字节,Base64 用 \x00 字节在末尾补足后,再在编码的末尾加上 1 或最多 2 个 = 号。
值 | 编码 | 值 | 编码 | 值 | 编码 | 值 | 编码 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | A | 17 | R | 34 | i | 51 | z |
1 | B | 18 | S | 35 | j | 52 | 0 |
2 | C | 19 | T | 36 | k | 53 | 1 |
3 | D | 20 | U | 37 | l | 54 | 2 |
4 | E | 21 | V | 38 | m | 55 | 3 |
5 | F | 22 | W | 39 | n | 56 | 4 |
6 | G | 23 | X | 40 | o | 57 | 5 |
7 | H | 24 | Y | 41 | p | 58 | 6 |
8 | I | 25 | Z | 42 | q | 59 | 7 |
9 | J | 26 | a | 43 | r | 60 | 8 |
10 | K | 27 | b | 44 | s | 61 | 9 |
11 | L | 28 | c | 45 | t | 62 | + |
12 | M | 29 | d | 46 | u | 63 | / |
13 | N | 30 | e | 47 | v | (pad) | = |
14 | O | 31 | f | 48 | w | ||
15 | P | 32 | g | 49 | x | ||
16 | Q | 33 | h | 50 | y |
值 | 编码 | 值 | 编码 | 值 | 编码 | 值 | 编码 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | A | 17 | R | 34 | i | 51 | z |
1 | B | 18 | S | 35 | j | 52 | 0 |
2 | C | 19 | T | 36 | k | 53 | 1 |
3 | D | 20 | U | 37 | l | 54 | 2 |
4 | E | 21 | V | 38 | m | 55 | 3 |
5 | F | 22 | W | 39 | n | 56 | 4 |
6 | G | 23 | X | 40 | o | 57 | 5 |
7 | H | 24 | Y | 41 | p | 58 | 6 |
8 | I | 25 | Z | 42 | q | 59 | 7 |
9 | J | 26 | a | 43 | r | 60 | 8 |
10 | K | 27 | b | 44 | s | 61 | 9 |
11 | L | 28 | c | 45 | t | 62 | - |
12 | M | 29 | d | 46 | u | 63 | _ |
13 | N | 30 | e | 47 | v | (pad) | = |
14 | O | 31 | f | 48 | w | ||
15 | P | 32 | g | 49 | x | ||
16 | Q | 33 | h | 50 | y |
在 MIME 格式的电子邮件中, base64 可以将 binary 字节序列数据编码成 ASCII 字符序列构成的文本。
在电子邮件中, 根据 RFC822 规定每 76 个字符还需要加上一回车换行。 编码后数据长度大约为原长的 135.1%。
标准的 Base64 并不适合直接放在 URL 里传输, 因为 URL 编码器会把标准 Base64 中的 / 和 + 字符转变成 %XX 形式, 而 % 号在存入数据库时还需再转换 (ANSI SQL 已将 % 号用作通配符)。
可采用 Base62 , 或在 URL 末尾填充 = 号, 将标准 Base64 中的 + 和 / 分别改成了 - 和 _, 这样可避免 URL 编解码和数据库存储时的转换, 不增加数据长度, 还统一了数据库 表单等处标识符格式。
注意:
在正则表达式中, + 和 / 具有特殊含义。
把 + 和 / 用作编程语言标识符或关键词, 会产生异常。
把 + 和 / 用于传统文本搜索 索引工具, 会被视为断词。
string 中的字符, 都必须在 ASCII 字符集范围内。
def base(string:str)->str: base, old_string, new_string = "", "", [] base64_list = ["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", "+", "/"] #把原始字符串转换为二进制,bin 转换后是 0b 开头的,所以把 b 替换了,首位补 0 补齐 8 位 for i in string: old_string += "{:08}".format(int(str(bin(ord(i))).replace("0b", ""))) #把转换好的二进制按照 6 位一组分好,最后一组不足 6 位的后面补 0 for j in range(0, len(old_string), 6): new_string.append("{:<06}".format(old_string[j:j + 6])) #在 base_list 中找到对应的字符,拼接 for l in range(len(new_string)): base += base64_list[int(new_string[l], 2)] #判断base字符结尾补几个 = if len(string) % 3 == 1: base += "==" elif len(string) % 3 == 2: base += "=" return base
if (!Shotgun) var Shotgun = {}; if (!Shotgun.Js) Shotgun.Js = {}; Shotgun.Js.Base64 = { _table: [ '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', '+', '/' ], encode: function (bin) { var codes = []; var un = 0; un = bin.length % 3; if (un == 1) bin.push(0, 0); else if (un == 2) bin.push(0); for (var i = 2; i < bin.length; i += 3) { var c = bin[i - 2] << 16; c |= bin[i - 1] << 8; c |= bin[i]; codes.push(this._table[c >> 18 & 0x3f]); codes.push(this._table[c >> 12 & 0x3f]); codes.push(this._table[c >> 6 & 0x3f]); codes.push(this._table[c & 0x3f]); } if (un >= 1) { codes[codes.length - 1] = "="; bin.pop(); } if (un == 1) { codes[codes.length - 2] = "="; bin.pop(); } return codes.join(""); }, decode: function (base64Str) { var i = 0; var bin = []; var x = 0, code = 0, eq = 0; while (i < base64Str.length) { var c = base64Str.charAt(i++); var idx = this._table.indexOf(c); if (idx == -1) { switch (c) { case '=': idx = 0; eq++; break; case ' ': case '\n': case "\r": case '\t': continue; default: throw { "message": "\u0062\u0061\u0073\u0065\u0036\u0034\u002E\u0074\u0068\u0065\u002D\u0078\u002E\u0063\u006E\u0020\u0045\u0072\u0072\u006F\u0072\u003A\u65E0\u6548\u7F16\u7801\uFF1A" + c }; } } if (eq > 0 && idx != 0) throw { "message": "\u0062\u0061\u0073\u0065\u0036\u0034\u002E\u0074\u0068\u0065\u002D\u0078\u002E\u0063\u006E\u0020\u0045\u0072\u0072\u006F\u0072\u003A\u7F16\u7801\u683C\u5F0F\u9519\u8BEF\uFF01" }; code = code << 6 | idx; if (++x != 4) continue; bin.push(code >> 16); bin.push(code >> 8 & 0xff); bin.push(code & 0xff) code = x = 0; } if (code != 0) throw { "message": "\u0062\u0061\u0073\u0065\u0036\u0034\u002E\u0074\u0068\u0065\u002D\u0078\u002E\u0063\u006E\u0020\u0045\u0072\u0072\u006F\u0072\u003A\u7F16\u7801\u6570\u636E\u957F\u5EA6\u9519\u8BEF" }; if (eq == 1) bin.pop(); else if (eq == 2) { bin.pop(); bin.pop(); } else if (eq > 2) throw { "message": "\u0062\u0061\u0073\u0065\u0036\u0034\u002E\u0074\u0068\u0065\u002D\u0078\u002E\u0063\u006E\u0020\u0045\u0072\u0072\u006F\u0072\u003A\u7F16\u7801\u683C\u5F0F\u9519\u8BEF\uFF01" }; return bin; } };
输入数据 | 十六进制 | 二进制 | 六进制 | 十进制 | 输出 |
---|---|---|---|---|---|
0x14fb9c03d97e | 1 4 f b 9 c 0 3 d 9 7 e | 00010100 11111011 10011100 00000011 11011001 11111110 | 000101 001111 101110 011100 000000 111101 100111 111110 | 5 15 46 28 0 61 37 62 | F P u c A 9 l + |
0x14fb9c03d9 | 1 4 f b 9 c 0 3 d 9 | 00010100 11111011 10011100 00000011 11011001 | 000101 001111 101110 011100 000000 111101 100100 | 5 15 46 28 0 61 36 | F P u c A 9 k = |
0x14fb9c03 | 1 4 f b 9 c 0 3 | 00010100 11111011 10011100 00000011 | 000101 001111 101110 011100 000000 110000 | 5 15 46 28 0 48 | F P u c A w = = |
采用 数字 IDE Shell 进行快速交互测试:
# Python2.7 >>> import base64 >>> base64.b64encode("binary\x00string") 'YmluYXJ5AHN0cmluZw==' >>> base64.b64decode("YmluYXJ5AHN0cmluZw==") 'binary\x00string' # Python3.6 >>> base64.b64encode("binary\x00string".encode("utf-8")) b'YmluYXJ5AHN0cmluZw==' >>> base64.b64decode(b"YmluYXJ5AHN0cmluZw==") 'binary\x00string' # Python3.6 >>> base64.b64encode("简体中文".encode("utf-8")) b'566A5L2T5Lit5paH' >>> base64.b64decode(b"566A5L2T5Lit5paH") b'\xe7\xae\x80\xe4\xbd\x93\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87' >>> base64.b64decode(b"566A5L2T5Lit5paH").decode("utf-8") '简体中文' >>> base64.b64encode("简体中文".encode("gb18030")) b'vPLM5dbQzsQ='
# Python2.7 >>> 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'
由于 = 字符可能出现在 Base64 编码中, 但 = 在 URL Cookie 里会造成歧义, 所以, 可以把 = 去掉:
# Python2.7 >>> base64.b64decode("YWJjZA==") 'abcd' >>> base64.b64decode("YWJjZA") Traceback (most recent call last): ... TypeError: Incorrect padding >>> base64.safe_b64decode("YWJjZA") 'abcd'
# Python3.6 >>> string = "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." >>> from base64 import b64encode >>> b64encode(string.encode("utf-8")) TWFuIGlzIGRpc3Rpbmd1aXNoZWQsIG5vdCBvbmx5IGJ5IGhpcyByZWFzb24sIGJ1dCBieSB0aGlz IHNpbmd1bGFyIHBhc3Npb24gZnJvbSBvdGhlciBhbmltYWxzLCB3aGljaCBpcyBhIGx1c3Qgb2Yg dGhlIG1pbmQsIHRoYXQgYnkgYSBwZXJzZXZlcmFuY2Ugb2YgZGVsaWdodCBpbiB0aGUgY29udGlu dWVkIGFuZCBpbmRlZmF0aWdhYmxlIGdlbmVyYXRpb24gb2Yga25vd2xlZGdlLCBleGNlZWRzIHRo ZSBzaG9ydCB2ZWhlbWVuY2Ugb2YgYW55IGNhcm5hbCBwbGVhc3VyZS4=
另请参阅:
Domain Name System Security Extensions
MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions)