Python 加密之base64库详解.ipynb

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  {
   "cell_type": "markdown",
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   "source": [
    "## Python base64库详解"
   ]
  },
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   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "#### 介绍：<br>\n",
    "Base64是一种用64个字符来表示任意二进制数据的方法。<br>\n",
    "用记事本打开exe、jpg、pdf这些文件时，我们都会看到一大堆乱码，因为二进制文件包含很多无法显示和打印的字符，所以，如果要让记事本这样的文本处理软件能处理二进制数据，就需要一个二进制到字符串的转换方法。Base64是一种最常见的二进制编码方法。"
   ]
  },
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   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "#### Base64编码原理：<br>\n",
    "Base64的原理很简单，首先，准备一个包含64个字符的数组：['A', 'B', 'C', ... 'a', 'b', 'c', ... '0', '1', ... '+', '/']. <br>\n",
    "然后，对二进制数据进行处理，每3个字节一组，一共是3x8=24bit，划为4组，每组正好6个bit(正好表示$2^{6}=64$个字符)：\n",
    "这样我们得到4个数字位（bit）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。<br>\n",
    "所以，Base64编码会把3字节的二进制数据编码为4字节的文本数据，长度增加33%，好处是编码后的文本数据可以在邮件正文、网页等直接显示。<br>\n",
    "如果要编码的二进制数据不是3的倍数，最后会剩下1个或2个字节怎么办？Base64用\\x00字节在末尾补足后，再在编码的末尾加上1个或2个=号(Base64编码的数据特征)，表示补了多少字节，解码的时候，会自动去掉。"
   ]
  },
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   "execution_count": 7,
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   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "b'bGlpbmc=' <class 'bytes'>\n",
      "liing\n"
     ]
    }
   ],
   "source": [
    "import base64\n",
    "s_encode = base64.b64encode('liing'.encode('utf-8'))\n",
    "print(s_encode, type(s_encode))    # 字符长度不足3的倍数，补了一个\\X00，编码有一个=\n",
    "print(base64.b64decode(s_encode).decode('utf-8'))"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "由于标准的Base64编码后可能出现字符+和/，在URL中就不能直接作为参数，所以又有一种\"url safe\"的base64编码，其实就是把字符+和/分别变成-和_："
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 14,
   "metadata": {
    "scrolled": true
   },
   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "b'abcd++//'\n",
      "b'abcd--__'\n",
      "b'i\\xb7\\x1d\\xfb\\xef\\xff'\n"
     ]
    }
   ],
   "source": [
    ">>> print(base64.b64encode(b'i\\xb7\\x1d\\xfb\\xef\\xff'))\n",
    ">>> print(base64.urlsafe_b64encode(b'i\\xb7\\x1d\\xfb\\xef\\xff'))\n",
    ">>> print(base64.urlsafe_b64decode('abcd--__'))"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Base64是一种通过查表的编码方法，不能用于加密，即使使用自定义的编码表也不行。<br>\n",
    "Base64适用于小段内容的编码，比如数字证书签名、Cookie的内容等。<br>\n",
    "由于=字符也可能出现在Base64编码中，但=用在URL、Cookie里面会造成歧义，所以，很多Base64编码后会把=去掉：<br>\n",
    "去掉=后怎么解码呢？因为Base64是把3个字节变为4个字节，所以，Base64编码的长度永远是4的倍数，因此，需要加上=把Base64字符串的长度变为4的倍数，就可以正常解码了。"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Base64是一种任意二进制到文本字符串的编码方法，常用于在URL、Cookie、网页中传输少量二进制数据。"
   ]
  }
 ],
 "metadata": {
  "kernelspec": {
   "display_name": "Python 3",
   "language": "python",
   "name": "python3"
  },
  "language_info": {
   "codemirror_mode": {
    "name": "ipython",
    "version": 3
   },
   "file_extension": ".py",
   "mimetype": "text/x-python",
   "name": "python",
   "nbconvert_exporter": "python",
   "pygments_lexer": "ipython3",
   "version": "3.7.1"
  }
 },
 "nbformat": 4,
 "nbformat_minor": 2
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