Linux Base64——详解Linux中的Base64编码与解码

一、Base64概述

Base64编码是一种将二进制数据通过ASCII字符表示的方法。该编码方法是基于64个基本字符（包括大小写英文字母、数字0-9以及'+','/'），通过编码将二进制数据转换成文本（字符串）格式，使其能够在HTTP、SMTP和POP等众多应用程序中传输。

Base64编码最早是源于MIME协议，主要用于电子邮件传输，目的是对一些文本内容进行编码，使得这些文本内容不受网络传输时的限制（如特殊字符过滤、编码不同等），从而确保邮件的正确传输。

二、Base64编码原理

Base64编码原理实际上就是将所有二进制数据转换成一连串的可打印ASCII字符，对于任意输入的数据流，都能够转换成一段文本流。

具体实现过程如下：

1. 将每三个字节作为一组，一共是24个二进制位；
2. 将这24个二进制位划分成4个6位的块；
3. 将每一组6位二进制转换为10进制（0~63），并查找对应表；
4. 得到4个数字，然后按照下表将数字转成Ascii编码：

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编码与解码实例

在Linux系统中，Base64编解码涉及到很多命令，比如：base64、openssl、uuencode等。

1. base64命令的使用

Base64编码和解码可通过Linux系统中的base64命令实现。命令的语法格式如下：

    base64 [OPTION]... [FILE]

其中，FILE指的是要编码的文件或解码的文件。

下面我们来看一个实例，将文本文件message.txt进行Base64编码：

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

输出结果为：

    SGVsbG8gV29ybGQhCg==

可见，文件message.txt编码后的结果为SGVsbG8gV29ybGQhCg==，这个结果已经可以在HTTP、SMTP和POP等众多应用程序中传输。

需要注意的是，base64工具也可以用于解码，只需要使用-d或--decode选项即可，比如：

    $ echo SGVsbG8gV29ybGQhCg== | base64 -d 

输出结果为：

    Hello World!

2. openssl命令的使用

除了base64命令外，在Linux系统上还可以使用openssl命令进行Base64编码和解码。命令的语法格式如下：

    openssl [options] command [command_options] [command_args]

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

下面我们来看一个实例，将文本文件message.txt进行Base64编码：

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

输出结果为：

    SGVsbG8gV29ybGQhCg==

同样，我们可以使用openssl命令进行解码，只需要加上=d选项即可，比如：

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

输出结果为：

    Hello World!

3. uuencode命令的使用

除了base64命令和openssl命令，还可以使用uuencode命令进行Base64编码。该命令的语法格式如下：

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

其中，-m选项表示使用Base64编码，file指的是要编码的文件，name是编码后的文件名。

下面我们来看一个实例，将文件message.txt进行Base64编码：

    $ uuencode -m message.txt message.b64

执行完该命令后，在当前目录下就会生成一个名为message.b64的文件，该文件即为对message.txt文件进行Base64编码后的结果。

同样，我们也可以使用uudecode命令进行解码，只需要使用如下命令：

    $ uudecode -o message.txt message.b64 

四、小结

Base64是一种广泛应用的编码方法，尤其在网络传输中应用最为广泛，早期主要用于电子邮件的传输，目的是对文本内容进行编码，由于二进制数据在传输过程中很容易出现不同于字母数字、标点符号等的字符导致传输错误等问题，非常的适合这种需要使用ASCII字符传输的场景，Linux中提供了多种实现方式，可以根据实际需求进行选择使用。