[암호 프로토콜] Base64 인코딩 구현하기

https://blog.minamiland.com/465

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인코딩이란?

 Base64 인코딩에 대해 알아보기전에 먼저 인코딩이란게 무엇인지 간략하게 알아보자. 

인코딩(encoding)은 정보의 형태나 형식을 표준화, 보안, 처리 속도 향상, 저장 공간 절약 등을 위해서 다른 형태나 형식으로 변환하는 처리 혹은 그 처리 방식을 말한다. 동영상이나 이미지영역에서도 많이 사용되는 용어지만 우리는 Binary Data를 Text로 바꿔주는 Base64 인코딩에 대해서 알아볼 것이기 때문에 나머지는 생략하도록 하겠다.

 

다양한 특징들을 알고 싶다면 ? 아래 블로그 참고하기.

lucete1230-cyberpolice.tistory.com/95 

인코딩(ascii, html, url, base 64 ..)

 

 

 

Base 64 인코딩이란?

컴퓨터 분야에서 쓰이는 Base 64 (베이스 육십사)란 8비트 이진 데이터(예를 들어 실행 파일이나, ZIP 파일 등)를 문자 코드에 영향을 받지 않는 공통 ASCII 영역의 문자들로만 이루어진 일련의 문자열로 바꾸는 인코딩 방식을 가리키는 개념이다.

원래 Base 64를 글자 그대로 번역하여 보면 64진법이란 뜻이다. 특별히 64진법이 컴퓨터에서 흥미로운 것은, 64가 2의 제곱수(64 = 26)이며, 2의 제곱수들에 기반한 진법들 중에서 화면에 표시되는 ASCII 문자들을 써서 표현할 수 있는 가장 큰 진법이기 때문이다. 즉, 다음 제곱수인 128진법에는 128개의 기호가 필요한데 화면에 표시되는 ASCII 문자들은 128개가 되지 않는다.

그런 까닭에 이 인코딩은 전자 메일을 통한 이진 데이터 전송 등에 많이 쓰이고 있다. Base 64에는 어떤 문자와 기호를 쓰느냐에 따라 여러 변종이 있지만, 잘 알려진 것은 모두 처음 62개는 알파벳 A-Z, a-z와 0-9를 사용하고 있으며 마지막 두 개를 어떤 기호를 쓰느냐의 차이만 있다.

 

 

 

위키 백과에서 base64를 검색해보면 아래와 같이 예시가 나온다. 이를 직접 구현한 코드로 실습해보도록 하겠다.

 

 

100% 완벽하진 않지만, 알고리즘을 구현하는 것을 목표로 두었다.

 

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Tue Mar 23 00:01:31 2021

@author: 이하은
"""
import re
word = {'000000': 'A', '000001': 'B', '000010': 'C', '000011': 'D', 
       '000100': 'E', '000101': 'F', '000110': 'G', '000111': 'H', 
       '001000': 'I', '001001': 'J', '001010': 'K', '001011': 'L',
       '001100': 'M', '001101': 'N', '001110': 'O', '001111': 'P', 
       '010000': 'Q', '010001': 'R', '010010': 'S', '010011': 'T', 
       '010100': 'U', '010101': 'V', '010110': 'W', '010111': 'X', 
       '011000': 'Y', '011001': 'Z', '011010': 'a', '011011': 'b', 
       '011100': 'c', '011101': 'd', '011110': 'e', '011111': 'f',
       '100000': 'g', '100001': 'h', '100010': 'I', '100011': 'j',
       '100100': 'k', '100101': 'l', '100110': 'm', '100111': 'n',
       '101000': 'o', '101001': 'p', '101010': 'q', '101011': 'r',
       '101100': 's', '101101': 't', '101110': 'u', '101111': 'v',
       '110000': 'w', '110001': 'x', '110010': 'y', '110011': 'z',
       '110100': '0', '110101': '1', '110110': '2', '110111': '3',
       '111000': '4', '111001': '5', '111010': '6', '111011': '7',
       '111100': '8', '111101': '9', '111110': '+', '111111': '/'}

aaa = []
def base64_enc(msg):
    string = ''
    zz=[]
    result_enc =''    
    #문자를 8bit로 표현하기.
    for i in range(len(msg)):
        a = bin(msg[i])
        #print(a)
        aaa.append(int(a,2))
        if(len(a)!=9):
            a = '0'+a
            string += a
        else:
            string+=a

    string = re.sub("b","",string)
    
    #길이 나누는 부분 > base64 encoding 은 6byte로 나눠줌.
    length=6 
    for i in range(0, len(string),length):
        zz.append(string[i:i+length])
    
    
    
    #padding처리
    for i in range(len(zz)):
        z = len(zz[i])
        # = 은 한개 혹은 2개 밖에 나올 수 없음.
        if(z == 4):
            zd = zz[i];zd +='00';zz[i] =zd;zz.append("=")
        if(z == 2):
            zd = zz[i];zd +='0000';zz[i] =zd;zz.append("==")
    
    # base64인코딩 표를 가져와서, key출력하기.
    for i in zz:  
        for key, value in word.items(): #mydict에 아이템을 하나씩 접근해서, key, value를 각각 name, age에 저장
            if i == str(key):
                result_enc += word[key]
        if i == "=":
            result_enc += i
        elif i == "==":
            result_enc += i
            
    return result_enc   


def base64_dec():
    ans = ''
    for i in aaa:
        ans += chr(i)
    return ans
    

def main():
    msg = input("변경할 문자열을 입력하시오 : ")
    print("+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++")
    enc = base64_enc(msg.encode()) #값은 인코딩해서 보내기~
    dec = base64_dec()
    print("base 64 Encoding : ",enc)
    print("---------------------------------------------------------")
    print("base 64 Deciding : ",dec)
    print("+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++")

main()

 

 

참고로 base 64 표는 가져올 수가 없어서 직접 지정해주었다.

 

아래는 아직 예외처리를 끝마치지 않은 코드이지만, 다른 방법의 코드이다. (decoding부분)

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Mon Mar 22 23:56:37 2021

@author: 이하은
"""


import re
        
word = {'000000': 'A', '000001': 'B', '000010': 'C', '000011': 'D', 
       '000100': 'E', '000101': 'F', '000110': 'G', '000111': 'H', 
       '001000': 'I', '001001': 'J', '001010': 'K', '001011': 'L',
       '001100': 'M', '001101': 'N', '001110': 'O', '001111': 'P', 
       '010000': 'Q', '010001': 'R', '010010': 'S', '010011': 'T', 
       '010100': 'U', '010101': 'V', '010110': 'W', '010111': 'X', 
       '011000': 'Y', '011001': 'Z', '011010': 'a', '011011': 'b', 
       '011100': 'c', '011101': 'd', '011110': 'e', '011111': 'f',
       '100000': 'g', '100001': 'h', '100010': 'I', '100011': 'j',
       '100100': 'k', '100101': 'l', '100110': 'm', '100111': 'n',
       '101000': 'o', '101001': 'p', '101010': 'q', '101011': 'r',
       '101100': 's', '101101': 't', '101110': 'u', '101111': 'v',
       '110000': 'w', '110001': 'x', '110010': 'y', '110011': 'z',
       '110100': '0', '110101': '1', '110110': '2', '110111': '3',
       '111000': '4', '111001': '5', '111010': '6', '111011': '7',
       '111100': '8', '111101': '9', '111110': '+', '111111': '/'}



def base64_enc(msg):
    string = ''
    zz=[]
    result_enc =''
    #문자를 8bit로 표현하기.
    for i in range(len(msg)):
        a = bin(msg[i])
        #print(a)
        if(len(a)!=9):
            a = '0'+a   
            string += a
        else:
            string+=a
    string = re.sub("b","",string)
    
    #길이 나누는 부분 > base64 encoding 은 6byte로 나눠줌.
    length=6 
    for i in range(0, len(string),length):
        zz.append(string[i:i+length])
                       
    #padding처리
    for i in range(len(zz)):
        z = len(zz[i])
        # = 은 한개 혹은 2개 밖에 나올 수 없음.
        if(z == 4):
            zd = zz[i];zd +='00';zz[i] =zd;zz.append("=")
        if(z == 2):
            zd = zz[i];zd +='0000';zz[i] =zd;zz.append("==")
    
    # base64인코딩 표를 가져와서, key출력하기.
    for i in zz:  
        for key, value in word.items(): #mydict에 아이템을 하나씩 접근해서, key, value를 각각 name, age에 저장
            if i == str(key):
                result_enc += word[key]
        if i == "=":
            result_enc += i
        elif i == "==":
            result_enc += i

    return result_enc


def base64_dec(enc):
    dic =''
    dic2 = {v:k for k,v in word.items()} #값 뒤집기.
    for i in enc:
        if(i == '='):
            dic += i
            dic = dic.replace("00=", "")
        elif(i == "=="):
            dic += i
            dic = dic.replace("0000==", "")
        else :
            dic += dic2.get(i)

    box=[]
    length = 8 #길이를 다시 8글자로 늘려서 ascii코드로 바꿀 준비.
    for i in range(0, len(dic),length):
        box.append("b"+dic[i:i+length])

    aes=[]
    result=''
    for i in range(len(box)):
        aes.append(box[i].replace("b0","0b"))
        result += chr(int(aes[i],2))

    return result
    
    
def main():
    msg = input("변경할 문자열을 입력하시오 : ")
    enc = base64_enc(msg.encode()) #값은 인코딩해서 보내기~
    dec = base64_dec(enc)
    print("==================================================")
    print("base 64 Encoding : ",enc)
    print("base 64 Deciding : ",dec)
    print("==================================================")
main()

 

 

출력결과를 살펴보면 다음과 같다.

 

문제가 없는지 확인하고 싶다면 아래 인코딩/디코딩 사이트를 이용해서 체크해보도록 하자!

www.convertstring.com/ko/EncodeDecode/Base64Encode

Base64로 인코딩 - 온라인 Base64로 인코더

 

값이 동일하게 인코딩 되는 것을 확인할 수 있다.

 

원리는 다음과 같이 문자 한개 (8bit)를 이진수로 표현하여, 이를 6bit씩 쪼개고 해당하는 base64표의 값을 넣어주면

base64 인코딩이 완료된다. 마지막 비트가 빈다면 패딩 처리를 해주는데, 이때 패딩 처리를 해주었던 0의 개수를 기반으로

'=' 을 추가해주면 되는 것이다.

 

위에서 위키백과에서 나왔던 예시도 한번 넣어보았다

 

결과가 문제없이 동일하게 출력되는 것을 확인할 수 있다.