openssl研发之base64编解码实例

一、base64编码介绍

Base64编码是一种将二进制数据转换成ASCII字符的编码方式。它主要用于在文本协议中传输二进制数据,例如电子邮件的附件、XML文档、JSON数据等。

Base64编码的特点如下:

  1. 字符集: Base64编码使用64个字符来表示二进制数据,通常使用字母(A-Z、a-z)、数字(0-9)和两个特殊字符(+ 和 /)。有时候,根据具体需求,可能会使用不同的字符集,比如URL安全的Base64编码会使用字符集 A-Za-z0-9-_,其中 “-” 和 “_” 替代了 “+” 和 “/”。

  2. 长度增加: Base64编码通常会导致编码后的数据长度略微增加。每三个字节的二进制数据编码成四个Base64字符。

  3. 填充字符: 如果最后一组不足三个字节,Base64编码会使用一个或两个等号 “=” 进行填充。

  4. 可逆性: Base64编码是可逆的,可以通过解码还原回原始的二进制数据。

  5. 广泛应用: Base64编码广泛应用于数据传输,特别是在文本协议中,以及在一些数据存储和表示的场景中。

下面是一个简单的示例,展示如何对字符串 “Hello, World!” 进行Base64编码:

原始字符串:Hello, World!

Base64编码:SGVsbG8sIFdvcmxkIQ==

二、base64编码原理

Base64编码的原理基于将二进制数据转换成一组可打印字符的过程。它是一种用64个字符来表示所有可能的6位二进制数的方法。以下是Base64编码的基本原理:

  1. 将数据划分成固定长度的块: 首先,将要编码的数据按照一定的规则划分成固定长度的块。通常是每三个字节划分为一组,因为每组有3个字节(24位),正好可以表示为4个Base64字符。

  2. 将块中的二进制数据转换为整数: 将每个块中的三个字节的二进制数据转换为一个24位的整数。这个整数的取值范围是0到2^24-1。

  3. 将整数按6位一组划分: 将上一步得到的整数按照6位一组划分成四组。因为2^6等于64,所以每组的取值范围是0到63。

  4. 将每组的值映射到Base64字符集: 将每一组得到的数值映射到Base64字符集。Base64字符集通常包含64个字符,例如字母A-Z、a-z、数字0-9,以及两个额外的字符(通常是"+“和”/")。这样就得到了四个Base64字符。

  5. 处理末尾的填充: 如果原始数据的长度不是3的倍数,那么最后一个块可能不足3个字节。在这种情况下,会使用一个或两个等号 “=” 进行填充,以保证每个块都是4个Base64字符。

举个例子,假设要编码的数据是"ABC",对应的ASCII码为65、66、67,转换成二进制分别是01000001、01000010、01000011。将这三个字节拼接在一起得到24位的二进制数,然后按照上述步骤转换为Base64编码。最后得到的Base64编码为"QUJD"。

这个过程是可逆的,也就是说,可以通过反向的过程将Base64编码解码回原始的二进制数据。在实际应用中,Base64编码常用于在文本协议中传输二进制数据,或者将二进制数据嵌入到文本文件中。

三、base64开发实例

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <openssl/bio.h>
#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/buffer.h>std::string base64_encode(const unsigned char* input, int length) {BIO* bio = BIO_new(BIO_f_base64());BIO_set_flags(bio, BIO_FLAGS_BASE64_NO_NL);BIO* bmem = BIO_new(BIO_s_mem());bio = BIO_push(bio, bmem);BIO_write(bio, input, length);BIO_flush(bio);BUF_MEM* bptr;BIO_get_mem_ptr(bio, &bptr);std::string result(bptr->data, bptr->length);BIO_free_all(bio);return result;
}std::string base64_decode(const char* input) {BIO* bio = BIO_new(BIO_f_base64());BIO_set_flags(bio, BIO_FLAGS_BASE64_NO_NL);BIO* bmem = BIO_new_mem_buf(input, -1);bio = BIO_push(bio, bmem);char buffer[1024];int length = BIO_read(bio, buffer, sizeof(buffer));BIO_free_all(bio);return std::string(buffer, length);
}int main() {const char* originalText = "Hello, Base64!";int originalLength = std::strlen(originalText);// Base64 编码std::string encodedText = base64_encode(reinterpret_cast<const unsigned char*>(originalText), originalLength);std::cout << "Base64 Encoded: " << encodedText << std::endl;// Base64 解码std::string decodedText = base64_decode(encodedText.c_str());std::cout << "Base64 Decoded: " << decodedText << std::endl;return 0;
}

编译

 g++ main.cpp -o main -lssl -lcrypto

运行结果如下:
在这里插入图片描述

四、源码地址

https://gitcode.net/arv002/qt/-/tree/master/Openssl/hash/base64

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