密码学习（一）——Base64

简介

　　Base64是一种非常常用的数据编码方式，标准Base64可以把所有的数据用"A~Z,a~z,0~9,+,/,="共65个字符（‘=’号仅是一个占位符，作为后缀）表示，当然在遇到的一些CTF题中也会有变种Base64作为加密算法来用，Base64运用范围是很广的，但是这里只讨论在安卓逆向中较为常见的URL编码和变种Base64

编码方式

　　在标准base64中，每行最多有76个字符（仅在Intent相关内有这个定义，如MIME，但是如果是别的领域不一定要满足这个），在每行结束的时候添加回车换行符“ ”，在windows系统中，“ ”是类似于箭头“↓”的功能，将光标向下平移。而“ ”是键盘“Home”功能，即将光标移动到首位。所以需要使用回车换行符才能达到Linux里的" "效果，即将光标往下平移至首位。还有就是在URL中，由于'+','/','='都是特定的意义，所以一般会对应的用'-','_','.'等替换。

　　标准Base64是一种编码方式而非加密方式最大的原因就是因为它的可逆，它的编码方式也很简单：

1. 1. 先将所有的字符由ASCⅡ转换为二进制串，例如：c o d转换为0110 0011(99)  0110 1111(111)  0110 0100(100)
   2. 将所有的二进制串连接，并按6个比特为一组，即011000110110111101100100
   3. 在每组比特前补上两个高位0，即：00011000  00110110  00111101 00100100
   4. 再根据下表转换，如本例中的00011000  00110110  00111101 00100100 即为24 54 61 36，即Y29k

　　　但是上述中我们也能发现不少问题，比如按我一开始说的有65个字符，那么“=”号去哪了呢？再如8*3=4*6，所以我们可以分为四组，每组六个比特，但如果我们的输入数据有4个或者5个等不可被3整除的长度呢？其实在解决办法中，这两者有联系。

　　既然有多余的长度，那就再后补零，比如上例子中，若输入数据是coda，那在cod操作之后，还剩下a，即0110 0001，同样转换为:

1. 1. 011000 01，往后补零为：011000 010000
   2. 补位00011000（24） 00010000（16）
   3. 查表转换为YQ

　　那“=”号呢？有人说等号是用来判断长度余下几位的，如余一位（4位，7位等）则用两个等号标识，若余两位，则用一个等号标识。

　　但是仔细想想就发现这个说法明显是错的，毕竟不管怎么说，若正好是三位一组的话，转为base64后也就是对应的4位一组，而除4，余下来的只可能是3和2（0和1在Base64编码里是不可能出现的），通过多余的字符数量，自然就可以知道输入数据的长度了。所以等号的用处就是：Base64规定要以4位字符为一组，所以你得加上这个等号。也就是说，如果是自己定义的话，这个等号也是可以不用加的。

变种Base64

　　既然已经知道了Base64的编码规则，那如果我们自己定义一些规则，就可以变成自己的变种base64，比如上述的“=”号，很多人都会用等号来判断是否是Base64的编码方式，但是经过分析之后就看得出，这个“=”号在编码中并不影响逆向编码，所以就可以删除最后的这个添加等号的判断；再比如标准Base64中的密码表是很规则的"A~Z...."，但是这个密码表我们可以自己改，将其中间几个元素位置打乱是不是就可以修改为自己的base64了呢。

最后附上标准base64的加解密Python代码

加密：

#来源于百度百科
def base(string:str)->str:
    oldstr = ''
    newstr = []
    base = ''
    base64_list = ['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', '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', '+', '/']
    #把原始字符串转换为二进制，用bin转换后是0b开头的，所以把b替换了，首位补0补齐8位
    for i in string:
        oldstr += '{:08}'.format(int(str(bin(ord(i))).replace('0b', '')))
    #把转换好的二进制按照6位一组分好，最后一组不足6位的后面补0
    for j in range(0, len(oldstr), 6):
        newstr.append('{:<06}'.format(oldstr[j:j + 6]))
    #在base_list中找到对应的字符，拼接
    for l in range(len(newstr)):
        base += base64_list[int(newstr[l], 2)]
    #判断base字符结尾补几个‘=’
    if len(string) % 3 == 1:
        base += '=='
    elif len(string) % 3 == 2:
        base += '='
    return  base

解密：

#我也忘了来源于哪了
base64_charset = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/"
#base64密码表
def decode(base64_str):
    base64_bytes = ['{:0>6}'.format(str(bin(base64_charset.index(s))).replace('0b', '')) for s in base64_str if
                    s != '=']
    resp = bytearray()
    nums = len(base64_bytes) // 4
    remain = len(base64_bytes) % 4
    integral_part = base64_bytes[0:4 * nums]

    while integral_part:
        tmp_unit = ''.join(integral_part[0:4])
        tmp_unit = [int(tmp_unit[x: x + 8], 2) for x in [0, 8, 16]]
        for i in tmp_unit:
            resp.append(i)
        integral_part = integral_part[4:]

    if remain:
        remain_part = ''.join(base64_bytes[nums * 4:])
        tmp_unit = [int(remain_part[i * 8:(i + 1) * 8], 2) for i in range(remain - 1)]
        for i in tmp_unit:
            resp.append(i)
    return resp