Base64 Kodlaması: Nasıl Çalışır

Birçok sistem, e-posta, HTTP başlıkları ve XML dahil olmak üzere, metni işleyecek şekilde tasarlanmıştı; ancak keyfi ikili verileri işleyemiyordu. 0x00 (boş değer) veya 0x1A (denetim karakteri) bayt değeri ayrıştırma hatalarına ya da veri bozulmasına yol açabilir.

Base64 kodlaması, keyfi ikili verileri metinle sınırlı sistemler için güvenli olan bir ASCII karakter alt kümesine dönüştürür; böylece görüntüler ve sertifikalar gibi ikili içerikler metin tabanlı protokollere gömülebilir.

Base64, üç adet 8 bitlik baytı (toplam 24 bit) alıp bunları dört adet 6 bitlik gruba ayırarak çalışır. Her 6 bitlik grup, 0 ile 63 arasında bir değeri temsil eder ve bu değer Base64 alfabesindeki bir karaktere karşılık gelir.

Bu 3'e 4 oranı, her 3 baytlık girdinin 4 karakterlik çıktı üretmesi ve boyutun %33 artması anlamına gelir. Hesap tam bölünür; çünkü 3 bayt = 24 bit = 6 bitlik 4 grup demektir.

Base64 alfabesinde 64 karakter bulunur: büyük harfler A-Z (0-25 indisleri), küçük harfler a-z (26-51 indisleri), rakamlar 0-9 (52-61 indisleri), artı işareti + (62. indis) ve sağa eğik çizgi / (63. indis).

Bu alfabe, metin sistemlerinde sorun çıkarabilecek tüm denetim karakterlerinden ve noktalama işaretlerinin çoğundan kaçınır. Base64 çıktısındaki her karakter, neredeyse tüm metin protokollerinde güvenle kullanılabilen yazdırılabilir bir ASCII karakteridir.

Girdi uzunluğu 3 baytın katı değilse dolgu gerekir. Bir bayt kaldığında, bu bayt 12 bitlik bir gruba doldurulur; bunun sonucunda iki Base64 karakteri ve ardından "==" gelir. İki bayt kaldığında, bunlar üç Base64 karakteri ve ardından "=" üretir.

= dolgu işaretleri kodlanmış veri değildir; son bloğun 3 bayttan kısa olduğunu kod çözücüye bildirir. Çıktı uzunluğunun her zaman 4 karakterin katı olmasını sağlarlar.

"Man" için ASCII değerleri M=77 (01001101), a=97 (01100001), n=110 (01101110) şeklindedir. Birleştirildiğinde: 010011010110000101101110.

6 bitlik gruplara ayırın: 010011 | 010110 | 000101 | 101110 = 19 | 22 | 5 | 46. Base64 alfabesindeki karşılıklarına bakıldığında: 19=T, 22=W, 5=F, 46=u. "Man", "TWFu" olarak kodlanır.

Standart Base64, URL'lerde ve dosya adlarında özel anlamları olan + ve / karakterlerini kullanır. Base64url, bu karakterleri - ve _ ile değiştirerek URL'lerde, dosya adlarında ve çerez değerlerinde güvenle kullanılabilen bir varyant oluşturur.

JWT'ler (JSON Web Belirteçleri), başlık ve yük bölümleri için Base64url kodlamasını kullanır. JOSE (JSON Object Signing and Encryption) standartları tamamen Base64url üzerine kuruludur.

Base64; e-posta MIME eklerinde (ikili dosyaları metin tabanlı e-posta için kodlamak amacıyla), JWT belirteçlerinde (JSON başlığını ve yükünü kodlamak için), HTML'deki veri URI'lerinde (görüntüleri doğrudan CSS/HTML içine gömmek için) ve X.509 sertifikalarının PEM biçiminde kullanılır.

PEM (Privacy Enhanced Mail) biçimi, DER ile kodlanmış ikili sertifikaları "-----BEGIN CERTIFICATE-----" ve "-----END CERTIFICATE-----" başlıkları arasına Base64 olarak yerleştirir.

Base64 şifreleme değildir. Anahtar kullanmayan, geri döndürülebilir bir kodlamadır. Base64 ile kodlanmış verileri gören herkes, özgürce kullanılabilen araçları veya herhangi bir programlama dilinde tek satırlık bir komutu kullanarak bunların kodunu hemen çözebilir.

Yaygın bir hata, Base64 ile kodlanmış parolaların veya belirteçlerin "gizli" olduğunu düşünmektir. Öyle değildir. Siz kodunu çözebiliyorsanız saldırgan da çözebilir. Güvenlik için kodlama değil, şifreleme gerekir.

Base64 kodunu çözmek, kodlamak kadar kolaydır. Her 4 karakterlik Base64 grubu, 6 bitlik değerlerine geri eşlenir, birleştirilir ve baytlara ayrılır. = dolgusu, son grubun kaç baytı temsil ettiğini gösterir.

Python'da: import base64; base64.b64decode("TWFu"), b"Man" değerini döndürür. Bu süreç belirlenimlidir, kayıpsızdır ve anahtar ya da gizli bilgi gerektirmez.

Base64'in %33'lük boyut ek yükü (3 girdi baytı başına 4 çıktı baytı) ve MIME'in gerektirdiği şekilde her 76 karakterde bir satır sonu eklenmesi, Base64'i büyük ikili veri aktarımları için verimsiz kılar.

İkili çerçeveleme kullanan HTTP/2 ve ikili çerçeveler kullanan WebSockets gibi modern ikili protokoller, ham baytları doğrudan işleyebilir ve yüksek performans gerektiren bağlamlarda Base64 ihtiyacını ortadan kaldırabilir.

Base32, 32 karakterlik bir alfabe (A-Z ve 2-7) kullanır. Base64'ten daha uzun çıktılar üretir; ancak büyük/küçük harfe duyarsızdır ve harf büyüklüğünün kaybolabileceği bağlamlarda kullanıma uygundur. TOTP için paylaşılan sırlar çoğunlukla Base32 ile kodlanır.

Bitcoin tarafından cüzdan adresleri için kullanılan Base58, 0, O, I ve l gibi görsel olarak belirsiz karakterleri kaldırır. Bu, adresleri kopyalarken oluşan yazım hatalarını azaltır. Bunun karşılığında Base58, 2'nin kuvveti değildir; bu nedenle kodlama biraz daha karmaşıktır.

Base64 kodlaması hakkındaki bilginizi sınayın.

Base64, bitleri 6 bitlik parçalara ayırıp bunları 64 karakterlik bir alfabeyle eşleyerek ikili verileri metne dönüştürür. %33'lük bir boyut ek yükü oluşturur ve 3 baytın katı olmayan girdiler için = dolgusu kullanır.

Base64 güvenlik sağlamaz. Gizlilik için değil, aktarım uyumluluğu için kullanılır. Base64url (-/_) URL'ler için güvenli varyanttır ve JWT'lerde kullanılır. Kod çözme anahtar gerektirmez ve milisaniyeler sürer.