base64加密原理以及C语言实现

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按照二进制学习的路线,了解二进制程序常用的加密方式以及对应的汇编、伪代码特征是很必要的。我在CSDN上看了很多篇方法都不一样,而且很冗长,于是打算自己用C实现一下。

0x00 base64的原理

编码方式

计算机储存数据以字节为单位,一个位有八个字节,比如“abc”字符串,这是底层的数据结构

a               b              c
01100001     01100010       01100011

三个字符对应3×8=24个位,同时24可以看成6×4的积,故把三个字节组合后,以六个字节为一组分割可以分割出4组,但是为了符合计算机的储存结构,每组空出来的两个高位要补上0。

00011000    00010110    00001001    00100011

同时,新的四个字节每个可以表示一个整数,如果将这些整数映射到一张特定的码表上,便会得到一个新的字符串。例如这是标准base64的码表:

base64加密原理以及C语言实现
由于base64有效位只有6位,意味着最大可以表示64个元素,故码表为0至63

那么刚刚新的四个字节就被表示成了:

Y(24)      W(22)      J(9)      Z(25)

于是一串base64码就出来了:abc->YWJj

假如加密内容长度不是3的倍数怎么办?

我们可以通过补全字节的方法用0补全字节数到3的倍数,然后在base64码后用‘=’表明补全字节的数量。例如“abcd”字符串:

a               b              c            d        
01100001     01100010       01100011     01100100
00011000(Y)    00010110(W)    00001001(J)    00100011(j)    00011001(Z)     00000000(A)     00000000(A)    00000000(A)
//最后两个A要替换为=,因为转换后具有有效信息的只是前6个字节

得到base64码YWJjZA==

代码实现

利用3变4,不够3补为3的逻辑,我们可以利用C语言以三个字节为一组利用位运算符进行base64转换(个人认为三个字节一组循环处理是最高效的)

这是编码部分的C程序,标明了一些细节:

void base64_encode(char *src,char *result){
    int fill_bit=0;
    int data_length;
    int result_length;
    int index;
    bool full=true;
    data_length=strlen(src);
    //printf("length:%d\n",data_length);
    fill_bit=((3-strlen(src)%3)%3); //计算未满字节,注意除去3的情况
    for(int k=0;k<fill_bit;k++){
        src[data_length+k]='\0';
    }
    int j=0;
    for(int i=0;i<data_length;i+=3){
        index=src[i]>>2;
        result[j++]=table[index];
        index=((src[i]&3)<<4)+(src[i+1]>>4);
        result[j++]=table[index];
        index=((src[i+1]&15)<<2)+(src[i+2]>>6);
        result[j++]=table[index];
        index=(src[i+2]&63);
        result[j++]=table[index];
        //<< >> 运算符的优先级低于+ -,注意加括号
    }
    result_length=strlen(result);
    for(int k=0;k<fill_bit;k++){
        result[result_length-1-k]=padding_char; //把多余的A字符替换为=
    }
}

解码方式

按照上面的思维,很容易想到只要把=替换为A并且把4个字节合并为3个字节即可还原出原码。不过这里有个容易搞错的东西,解码时每个字符字节对应的二进制数据并不是这个字符的ASCII码,而是这个字符在码表中的下标。(在这里出了bug卡了一下,所以有点印象)

下面是C的实现方法:

int findchr(char *array,char ch){
    for(int i=0;i<strlen(array);i++){
        if(array[i]==ch){
            return i;
        }
    }
    return 0;
}
void base64_decode(char *src,char *result){
    int base_len;
    int j=0;
    base_len=strlen(src);
    //printf("length:%d\n",base_len);
    for(int i=0;i<base_len;i++){
        if(src[i]==padding_char)
            src[i]='A';
    }
    //printf("%s\n",src);
    for(int i=0;i<base_len;i+=4){
        result[j++]=(findchr(table,src[i])<<2)+(findchr(table,src[i+1])>>4);
        result[j++]=(findchr(table,src[i+1])<<4)+(findchr(table,src[i+2])>>2);
        result[j++]=((findchr(table,src[i+2])&3)<<6)+(findchr(table,src[i+3]));
        //注意编码是table对应的编码,不是原来的ascii码
        //按位运算符优先级低于位移运算符,注意括号
    }
}

0x01 base64的延伸

传输图片

有时候可以把图片的数据用base64编码,达到利于传输的目的

变种

很多二进制表通过对码表等进行加密或者位移的方法进行混淆,特别是用标准码表翻译出乱码时要留意这点

base64在逆向题中的特征

  • 通常会在strings视图中出现明显的码表或者一些base64码(其它base加密同理)
  • 通常decode的函数会有定长的循环同时带有很多位运算和指针操作啥的,利用这点可以快速锁定关键函数
  • 使用位移运算写的算法通常会带有有几个关键的整数,比如:4,2,6,15,63啥的,反正就是位运算涉及到的常数,可以用来作为关键函数的标志
base64加密原理以及C语言实现
base64加密原理以及C语言实现
base64加密原理以及C语言实现

0x02 完整源码

水平有限,欢迎指正!

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#include<string.h>

char table[65]="ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
char padding_char='=';

int findchr(char *array,char ch){
    for(int i=0;i<strlen(array);i++){
        if(array[i]==ch){
            return i;
        }
    }
    return 0;
}

void base64_encode(char *src,char *result){
    int fill_bit=0;
    int data_length;
    int result_length;
    int index;
    bool full=true;
    data_length=strlen(src);
    //printf("length:%d\n",data_length);
    fill_bit=((3-strlen(src)%3)%3); //计算未满字节,注意除去3的情况
    for(int k=0;k<fill_bit;k++){
        src[data_length+k]='\0';
    }
    int j=0;
    for(int i=0;i<data_length;i+=3){
        index=src[i]>>2;
        result[j++]=table[index];
        index=((src[i]&3)<<4)+(src[i+1]>>4);
        result[j++]=table[index];
        index=((src[i+1]&15)<<2)+(src[i+2]>>6);
        result[j++]=table[index];
        index=(src[i+2]&63);
        result[j++]=table[index];
        //<< >> 运算符的优先级低于+ -,注意加括号
    }
    result_length=strlen(result);
    for(int k=0;k<fill_bit;k++){
        result[result_length-1-k]=padding_char; //把多余的A字符替换为=
    }
}

void base64_decode(char *src,char *result){
    int base_len;
    int j=0;
    base_len=strlen(src);
    //printf("length:%d\n",base_len);
    for(int i=0;i<base_len;i++){
        if(src[i]==padding_char)
            src[i]='A';
    }
    //printf("%s\n",src);
    for(int i=0;i<base_len;i+=4){
        result[j++]=(findchr(table,src[i])<<2)+(findchr(table,src[i+1])>>4);
        result[j++]=(findchr(table,src[i+1])<<4)+(findchr(table,src[i+2])>>2);
        result[j++]=((findchr(table,src[i+2])&3)<<6)+(findchr(table,src[i+3]));
        //注意编码是table对应的编码,不是原来的ascii码
        //按位运算符优先级低于位移运算符,注意括号
    }
}

int main(){
    char words[100]="abc";
    char en_words[100]="";
    char de_words[100]="";
    base64_encode(words,en_words);
    printf("encode:%s\n",en_words);
    base64_decode(en_words,de_words);
    printf("decode:%s\n",de_words);
    return 0;
}
eqqie

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    • eqqie eqqie Admin

      我真牛逼

      • arttba3 arttba3 1

        🐧牛逼!