Base64 Encode

Base64 نقشی حیاتی در محاسبات مدرن و فناوری های اینترنتی ایفا می کند. این سنگ بنای راه حل های انتقال و ذخیره سازی داده ها در پلتفرم های دیجیتال مختلف است.

رمزگذاری Base64 در OpenSSL، اسرار Kubernetes، برنامه های ایمیل و بسیاری از فناوری های دیگر استفاده می شود. داده های باینری را می توان به کاراکترهای ASCII تبدیل کرد, مانند تصاویر و اسناد, با خیال راحت از طریق کانال های مبتنی بر متن مانند ایمیل و URLs.SMTP رله در Base64 به دلیل آن طراحی شده بود برای انتقال کاراکترهای ASCII 7 بیتی برای ارسال پیوست های ایمیل.

مقدمه

رمزگذاری Base64 تکنیکی است که داده های باینری را به کاراکترهای ASCII تبدیل می کند. برای انتقال داده ها از طریق کانال هایی که از متن پشتیبانی می کنند، مانند ایمیل یا URL مفید است. 

این "Base64" نامگذاری شد زیرا از 64 مقدار ممکن برای نمایش داده های باینری استفاده می کند. این بدان معناست که شش بیت برای نمایش یک کاراکتر Base64 وجود دارد (2⁶ = 64).

در این مقاله نحوه عملکرد رمزگذاری base64، نحوه رمزگذاری و رمزگشایی داده ها با استفاده از base64 و برخی از کاربردهای رایج رمزگذاری base64 را توضیح خواهیم داد.

تاریخچه رمزگذاری base64

مفهوم رمزگذاری Base64 منابع خود را به روزهای اولیه محاسبات باز می گرداند، زمانی که داده های باینری نیاز به انتقال از طریق کانال هایی داشتند که فقط از متن پشتیبانی می کردند. این تکنیک برای اولین بار در دهه 1970 به عنوان بخشی از مشخصات برنامه های افزودنی ایمیل اینترنتی چند منظوره (MIME) معرفی شد که پیام های ایمیل و پیوست های آنها را استاندارد می کرد. در ابتدا، رمزگذاری Base64 کاربرد اصلی خود را در سیستم های ایمیل پیدا کرد. نیاز به یک روش قابل اعتماد برای رمزگذاری داده های باینری برای انتقال ایمن با گسترش اینترنت آشکار شد. Base64 به بخشی جدایی ناپذیر از پروتکل های مختلف اینترنتی از جمله HTTP تبدیل شد که در آن برای انتقال داده هایی مانند تصاویر در برنامه های وب استفاده می شود. با افزایش توسعه وب و استفاده گسترده از برنامه های کاربردی فشرده داده، رمزگذاری Base64 برجستگی پیدا کرد. سادگی و کارایی آن منجر به پذیرش آن در فناوری های وب برای کارهایی مانند جاسازی مستقیم تصاویر در فایل های HTML و CSS، کاهش تعداد درخواست های سرور و بهبود عملکرد وب سایت شد. در طول سال ها، رمزگذاری Base64 در کنار فناوری های ارتباطات دیجیتال تکامل یافته است. تطبیق پذیری آن ارتباط مداوم آن را تضمین کرده است و آن را به جنبه ای اساسی از انتقال، ذخیره سازی و پردازش داده ها در عصر دیجیتال تبدیل کرده است. 

رمزگذاری Base64 چگونه کار می کند؟

رمزگذاری Base64 روشی است که برای تبدیل داده های باینری به فرمت مبتنی بر متن استفاده می شود و آن را برای انتقال ایمن در سیستم هایی که متن را مدیریت می کنند مناسب می کند. در این فرآیند، هر سه بایت (24 بیت) از داده های باینری در چهار تکه 6 بیتی گروه بندی می شوند. سپس این تکه های 6 بیتی به 64 کاراکتر ASCII نگاشت می شوند، از جمله حروف بزرگ و کوچک، اعداد 0-9 و نمادهای "+" و "/". هر کاراکتر یک الگوی 6 بیتی خاص را نشان می دهد. با ترکیب این الگوها، Base64 می تواند هر دنباله ای از داده های باینری را نشان دهد. کاراکترهای بالشتک ، معمولا "=" ، در انتهای متن رمزگذاری شده اضافه می شوند اگر داده های باینری بر 3 بخش پذیر نباشند و از خروجی با طول ثابت اطمینان حاصل کنند.

چرا Base64 به جای ASCII؟

رمزگذاری Base64 به جای ASCII برای اهداف خاص استفاده می شود که در آن داده های باینری باید در قالب متنی نمایش داده شوند که هم جمع و جور و هم ایمن برای انتقال در سیستم های مختلف باشد. در اینجا دلیل این است که Base64 در سناریوهای خاص به ASCII ترجیح داده می شود:

1. نمایش داده های باینری: ASCII فقط می تواند طیف محدودی از کاراکترها، در درجه اول حروف انگلیسی، ارقام و نمادهای اساسی را نشان دهد. از سوی دیگر، Base64 می تواند هر داده باینری، از جمله کاراکترهای غیر متنی و خاص را نشان دهد و آن را برای رمزگذاری تصاویر، فایل های صوتی یا داده های رمزگذاری شده مناسب می کند.
2. فشردگی: رمزگذاری Base64 از مجموعه بزرگتری از کاراکترها (64 در مقایسه با 128 ASCII) برای نشان دادن همان مقدار داده استفاده می کند. این منجر به نمایش فشرده تر داده های باینری می شود و آن را در ذخیره سازی و انتقال کارآمدتر می کند.
3. ایمنی در انتقال: برخی از کانال ها، به ویژه آنهایی که برای متن طراحی شده اند، می توانند برخی از کاراکترهای کنترل ASCII را در حین انتقال اشتباه تفسیر یا تغییر دهند. رمزگذاری Base64 عبور ایمن داده ها از طریق این کانال ها را تضمین می کند، زیرا داده های باینری را تنها با استفاده از کاراکترهای ASCII قابل چاپ نشان می دهد و خطر سوء تعبیر را از بین می برد.
4. تبدیل باینری به متن: Base64 به طور خاص برای تبدیل داده های باینری به فرمت متنی طراحی شده است. در حالی که ASCII در درجه اول کاراکترهای متنی را نشان می دهد، Base64 در مدیریت اطلاعات باینری ماهر است، و آن را در سناریوهایی که نمایش متنی کافی نیست، ارزشمند می کند.
5. استاندارد: رمزگذاری Base64 به طور گسترده ای در پلتفرم ها و زبان های برنامه نویسی مختلف استاندارد و سازگار است. این سازگاری تضمین می کند که داده های کدگذاری شده در Base64 می توانند به درستی توسط هر سیستمی که از استاندارد Base64 پیروی می کنند رمزگشایی شوند و قابلیت همکاری را ارتقا دهند.

به طور خلاصه، Base64 به جای ASCII انتخاب می شود، زمانی که نیاز به نمایش داده های باینری به صورت دقیق، کارآمد و ایمن به شکل متنی وجود دارد، به ویژه در زمینه هایی که یکپارچگی، فشردگی و استانداردسازی داده ها از اهمیت بالایی برخوردار است.

چگونه رمزگذاری Base64 را در پایتون انجام دهیم؟

در پایتون، رمزگذاری Base64 را با ماژول 'base64' انجام می دهیم. بیایید کد را مرحله به مرحله تجزیه کنیم.

import base64
msg = "Hello world!"
encoded = base64.b64encode(bytes(msg, encoding='utf-8'))
print(encoded.decode('utf-8'))

ایمپورت ماژول base64

import base64

کد با وارد کردن ماژول base64 شروع می شود که عملکردهایی را برای رمزگذاری و رمزگشایی داده ها در قالب Base64 فراهم می کند.

تعریف رشته ورودی

msg = "Hello world!"

در این تصویر، پیام ورودی "Hello world!" یک رشته نمونه است که هدف ما رمزگذاری آن در قالب Base64 است. لطفا پیام را متناسب با نیازهای خاص خود تغییر دهید.

رمزگذاری رشته در Base64

encoded = base64.b64encode(bytes(msg, encoding='utf-8'))

در این خط، تابع bytes() مقدار متغیر msg را با استفاده از رمزگذاری UTF-8 به بایت تبدیل می کند. سپس، تابع base64.b64encode() این بایت ها را در قالب Base64 رمزگذاری می کند. داده های کدگذاری شده Base64 به دست آمده در متغیر کدگذاری شده ذخیره می شوند.

رمزگشایی و چاپ داده Base64

print(encoded.decode('utf-8'))

در نهایت، داده های کدگذاری شده Base64 با استفاده از encoded.decode('utf-8') به یک رشته UTF-8 رمزگشایی شده و چاپ می شوند. این مرحله برای نمایش یا استفاده از داده های Base64 به عنوان یک رشته در برنامه پایتون شما ضروری است.

هنگامی که این کد را اجرا می کنید، نمایش Base64 رشته ورودی "Hello world!" را خروجی می دهد. این داده های رمزگذاری شده را می توان از طریق کانال های مبتنی بر متن منتقل کرد یا در پایگاه های داده ای ذخیره کرد که فقط داده های متنی را می پذیرند.

چگونه رمزگذاری Base64 را در PHP انجام دهیم؟

در این مثال PHP، مفهوم رمزگذاری Base64 را بررسی می کنیم، تکنیکی که به طور گسترده در توسعه وب و پردازش داده ها استفاده می شود. بیایید کد را مرحله به مرحله تجزیه کنیم.

<?php
$msg = "Hello world!";
$encoded = base64_encode($msg);
echo $encoded;
?>

در این اسکریپت PHP، متغیر $msg رشته ورودی "Hello world!" را که می خواهیم رمزگذاری کنیم، نگه می دارد. سپس از تابع base64_encode() برای رمزگذاری این رشته به فرمت Base64 استفاده می شود و نتیجه در متغیر $encoded ذخیره می شود.

رمزگذاری Base64 در Go (Golang)

رمزگذاری Base64 در Go (یا Golang) به لطف بسته داخلی 'encoding/base64' ساده است. رمزگذاری Base64 هنگام نمایش داده های باینری در قالب متنی مهم است که اغلب در توسعه وب و سناریوهای مختلف انتقال داده استفاده می شود. بیایید نحوه اجرای رمزگذاری Base64 در Go را با توضیحات دقیق بررسی کنیم.

package main

import (
    "encoding/base64"
    "fmt"
)

func main() {
    // The string to be encoded
    message := "Hello, Golang Base64 Encoding!"

    // Convert the string to bytes
    messageBytes := []byte(message)

    // Encode the bytes to Base64
    encodedMessage := base64.StdEncoding.EncodeToString(messageBytes)

    // Print the encoded Base64 string
    fmt.Println(encodedMessage)
}

ایمپورت بسته رمزگذاری/base64

ابتدا بسته 'encoding/base64' را در کد Go خود وارد کنید. این بسته عملکردهایی را برای رمزگذاری و رمزگشایی Base64 ارائه می دهد.

import (
    "encoding/base64"
    "fmt"
)

تبدیل رشته به بایت

قبل از رمزگذاری، رشته شما باید به یک برش بایت تبدیل شود، زیرا رمزگذاری Base64 روی داده های باینری کار می کند. برای این منظور از تابع تبدیل []byte() استفاده کنید.

message := "Hello, Golang Base64 Encoding!"
messageBytes := []byte(message)

در این مرحله، پیام رشته ای است که می خواهید رمزگذاری کنید. messageBytes اکنون نمایش بایت رشته ورودی شما را نگه می دارد.

رمزگذاری به Base64

از base64 استفاده کنید. StdEncoding.EncodeToString() را برای رمزگذاری برش بایت در یک رشته Base64 انجام دهد. StdEncoding یک طرح رمزگذاری استاندارد است که توسط Base64 تعریف شده است.

encodedMessage := base64.StdEncoding.EncodeToString(messageBytes)

در اینجا، encodedMessage رشته رمزگذاری شده Base64 حاصل را ذخیره می کند.

چاپ رشته رمزگذاری شده

در نهایت، می توانید رشته رمزگذاری شده Base64 را چاپ کنید.

fmt.Println(encodedMessage)

کد بالا را کپی کرده و برنامه Go خود را اجرا کنید. نمایش Base64 رشته ورودی شما را خروجی می دهد. این داده های رمزگذاری شده را می توان در زمینه های مختلف مانند جاسازی تصاویر در HTML، ارسال از طریق API ها یا ذخیره داده های باینری در پایگاه های داده استفاده کرد. با درک این مراحل، می توانید به طور موثر از رمزگذاری Base64 در برنامه های Go خود استفاده کنید. رمزگذاری Base64 یک راه حل همه کاره برای مدیریت داده های باینری به عنوان متن ارائه می دهد، چه با آپلود فایل، انتقال داده ها یا عملیات رمزنگاری سروکار داشته باشد. پیاده سازی رمزگذاری Base64 در Go به شما این امکان را می دهد که به طور یکپارچه با داده های باینری در محیط های مبتنی بر متن کار کنید و انعطاف پذیری و قابلیت همکاری برنامه های خود را افزایش دهید.

نتیجه

در این مقاله، ما در مورد تاریخچه Base64، نحوه عملکرد آن و نحوه پیاده سازی رمزگذار base64 در پایتون و PHP آشنا شده ایم.