Python Base64編碼教程

Base64編碼是一種將二進位數據轉換成文本數據的編碼方式，它可以將任意的二進位數據轉換成ASCII字符集中可列印的字元，通常用於在HTTP協議下傳輸二進位數據。在Python中，利用base64庫可以方便地進行Base64編碼和解碼操作。

一、Base64編碼和解碼的原理

Base64的編碼和解碼過程都是按照一定的規則進行的。在編碼時，將三個位元組轉換成四個可列印字元，每個可列印字元佔用6個比特位，即對應ASCII編碼表中的64個可列印字元。當最後一組不足三位位元組時，在末尾添加1至2個「=」號作為填充字元，使得編碼結果的長度為4的倍數。例如：「python」這個字元串的Base64編碼為「cHl0aG9u」。

import base64

message = b'python'
encoded = base64.b64encode(message)
print(encoded)   # b'cHl0aG9u\n'

在解碼時，將四個可列印字元轉換成三個位元組，每個可列印字元對應6個比特位。解碼時要忽略填充字元「=」號。例如：「cHl0aG9u」這個字元串的Base64解碼為「python」。

import base64

encoded = b'cHl0aG9u'
decoded = base64.b64decode(encoded)
print(decoded)   # b'python'

二、Base64編碼和解碼的應用

1. 圖片文件的Base64編碼和解碼

在web開發中，經常會用到以Base64編碼形式傳輸圖片文件的技術。將圖片文件的二進位數據先進行Base64編碼，然後將編碼結果嵌入到網頁代碼中，瀏覽器端再進行解碼顯示圖片。例如：

import base64

with open('image.jpg', 'rb') as f:
    img_data = f.read()
    img_base64 = base64.b64encode(img_data)

html_data = f''

這樣處理後，html_data字元串就包含了以Base64編碼形式嵌入的圖片數據，可以嵌入HTML中直接顯示。

2. 用戶名和密碼的Base64編碼和解碼

在HTTP協議中，通常需要進行身份驗證，通過將用戶名和密碼組成「username:password」的字元串再進行Base64編碼傳輸。例如：

import base64

username = 'admin'
password = '123456'
auth_str = f'{username}:{password}'
auth_b64 = base64.b64encode(auth_str.encode())
auth_header = {'Authorization': f'Basic {auth_b64.decode()}'}

這樣處理後，auth_header就是一個包含了Base64編碼身份驗證信息的HTTP請求頭部，用於傳輸用戶名和密碼。

三、Base64編碼和解碼的注意事項

使用Base64編碼時，需要考慮以下幾點：

1. Base64編碼並不能實現加密功能。因為Base64編碼是一種轉換編碼，只是將二進位數據轉換成可列印的文本數據，無法進行數據保護。

2. Base64編碼會將數據長度增加約1/3。因為三個位元組不一定能剛好被轉換為四個Base64編碼字元，需要添加填充字元「=」號。

3. Base64編碼和解碼時需要注意編碼規則，不能出現非法字元，否則會引發解碼錯誤。

4. Base64編碼一般常用於HTTP協議下的二進位數據傳輸和身份驗證等場合。