Linux Base64——詳解Linux中的Base64編碼與解碼

一、Base64概述

Base64編碼是一種將二進位數據通過ASCII字元表示的方法。該編碼方法是基於64個基本字元（包括大小寫英文字母、數字0-9以及’+’,’/’），通過編碼將二進位數據轉換成文本（字元串）格式，使其能夠在HTTP、SMTP和POP等眾多應用程序中傳輸。

Base64編碼最早是源於MIME協議，主要用於電子郵件傳輸，目的是對一些文本內容進行編碼，使得這些文本內容不受網路傳輸時的限制（如特殊字元過濾、編碼不同等），從而確保郵件的正確傳輸。

二、Base64編碼原理

Base64編碼原理實際上就是將所有二進位數據轉換成一連串的可列印ASCII字元，對於任意輸入的數據流，都能夠轉換成一段文本流。

具體實現過程如下：

1. 將每三個位元組作為一組，一共是24個二進位位；
2. 將這24個二進位位劃分成4個6位的塊；
3. 將每一組6位二進位轉換為10進位（0~63），並查找對應表；
4. 得到4個數字，然後按照下表將數字轉成Ascii編碼：

14、15、16、17、18、19、20、21 、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63

‘A’、’B’、’C’、’D’、’E’、’F’、’G’、’H’、’I’、’J’、’K’、’L’、’M’、’N’、’O’、’P’、’Q’、’R’、 ‘S’、’T’、’U’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’、’+’、’/’

三、Base64編碼與解碼實例

在Linux系統中，Base64編解碼涉及到很多命令，比如：base64、openssl、uuencode等。

1. base64命令的使用

Base64編碼和解碼可通過Linux系統中的base64命令實現。命令的語法格式如下：

    base64 [OPTION]... [FILE]

其中，FILE指的是要編碼的文件或解碼的文件。

下面我們來看一個實例，將文本文件message.txt進行Base64編碼：

    $ cat message.txt 
    Hello World!
    $ base64 message.txt 

輸出結果為：

    SGVsbG8gV29ybGQhCg==

可見，文件message.txt編碼後的結果為SGVsbG8gV29ybGQhCg==，這個結果已經可以在HTTP、SMTP和POP等眾多應用程序中傳輸。

需要注意的是，base64工具也可以用於解碼，只需要使用-d或–decode選項即可，比如：

    $ echo SGVsbG8gV29ybGQhCg== | base64 -d 

輸出結果為：

    Hello World!

2. openssl命令的使用

除了base64命令外，在Linux系統上還可以使用openssl命令進行Base64編碼和解碼。命令的語法格式如下：

    openssl [options] command [command_options] [command_args]

其中，command表示加密/解密的命令，使用base64編碼時，可以使用openssl enc -base64命令。

下面我們來看一個實例，將文本文件message.txt進行Base64編碼：

    $ cat message.txt 
    Hello World!
    $ openssl enc -base64 -in message.txt 

輸出結果為：

    SGVsbG8gV29ybGQhCg==

同樣，我們可以使用openssl命令進行解碼，只需要加上=d選項即可，比如：

    $ echo SGVsbG8gV29ybGQhCg== | openssl enc -base64 -d  

輸出結果為：

    Hello World!

3. uuencode命令的使用

除了base64命令和openssl命令，還可以使用uuencode命令進行Base64編碼。該命令的語法格式如下：

    uuencode [-m] file name
    uuencode [-m] -o outfile file name

其中，-m選項表示使用Base64編碼，file指的是要編碼的文件，name是編碼後的文件名。

下面我們來看一個實例，將文件message.txt進行Base64編碼：

    $ uuencode -m message.txt message.b64

執行完該命令後，在當前目錄下就會生成一個名為message.b64的文件，該文件即為對message.txt文件進行Base64編碼後的結果。

同樣，我們也可以使用uudecode命令進行解碼，只需要使用如下命令：

    $ uudecode -o message.txt message.b64 

四、小結

Base64是一種廣泛應用的編碼方法，尤其在網路傳輸中應用最為廣泛，早期主要用於電子郵件的傳輸，目的是對文本內容進行編碼，由於二進位數據在傳輸過程中很容易出現不同於字母數字、標點符號等的字元導致傳輸錯誤等問題，非常的適合這種需要使用ASCII字元傳輸的場景，Linux中提供了多種實現方式，可以根據實際需求進行選擇使用。