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。