base64 - MoonGyeongHyeon/Keyword_Study GitHub Wiki

base64

다음은 위키백과의 base64 정의 내용이다.

컴퓨터 분야에서 쓰이는 Base 64 (베이스 육십사)란 8비트 바이너리 데이터(예를 들어 실행파일이나, ZIP파일 등)를 문자 코드에 영향을 받지 않는 공통 ASCII 영역의 문자들로만 이루어진 일련의 스트링으로 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 표시가 되는 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 이유 때문에 이 인코딩은 이메일을 통한 바이너리 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.

[위키백과]

위의 내용만 가지고는 이해가 잘 되지 않는다.

우선, base64는 '문자열을 기본적인 64개의 문자로 변환한다.' 라고 생각하면 편하다. 여기서 기본적인 64개의 문자는

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/=

이고, 마지막 '='는 'padding 문자'라고 불린다.

이렇게 모든 문자열을 위의 64개의 문자로 표현하려면 6비트(0-63까지 총 64개: 2^6 = 64)가 필요하다.

그런데 일반적으로 컴퓨터 데이터나 ASCII문자 등은 8비트로 묶여있다. base64 인코딩을 위해 문자열을 2진 데이터 6비트로 묶어야 한다. 묶는 과정에서 혼란이 오지 않도록, 6과 8의 lcm(최소공배수)인 24비트씩 끊어서 묶도록 정한다.

이렇게 끊고 보면 8비트 단위일 때 3바이트였던 문자열이 6비트 단위의 '기본적인 64개의 문자' 4개로 치환된다는 걸 볼 수 있다.

예를 들어, 'Man' 이라는 문자열을 base64 인코딩 하려 한다. 이걸 ASCII 코드와 이진수 값으로 묶어보고 6비트로 다시 묶어보도록 하자.

문자열	M	a	n
ASCII	77	97	110
Binary	01001101	01100001	01101110

6비트 묶음

	010011	010110	000101	101110
몇 번째?	19	21	5	46
base64	T	W	F	u

(주의할 점은 000000이 A로 변한다.)

위와 같이 문자열 'Man'은 base64 인코딩 후 'TWFu'로 치환된다.

기본적인 원리는 간단하다.

문자열 -> ASCII binary -> 6bit cut -> base64_encode

그런데 문제가 있다. 모든 문자열이 3개씩 남김없이 끊어지진 않는다는 것이다. 그래서 padding을 하는데, padding의 뜻 그대로 '불필요하게 넣은 군더더기'라고 생각하면 된다. 만약 3개씩 끊어지지 않고 빈자리가 생긴다면 인코딩 후 패딩 문자인 '='가 그 빈자리만큼 들어가게 된다.

즉, Many 라면

-> 77 97 110 121

-> 1001101 01100001 01101110 01111001

-> 010011 010110 000101 101110 011110 010000 (남는 비트 뒤에 '0'을 채워 6비트를 만듬)

-> TWFueQ 가 되고, 처음에 Man y-- 이므로 2개의 빈공간이 있음을 알려주기 위해 패딩 문자를 추가

-> TWFueQ== 가 base64 encoding의 최종 결과물이 된다.

이런 패딩 문자를 가지는 특징때문에 인크립트된 문자를 보고 문장 마지막에 = 가 한개 또는 두개 있다면 base64 인코딩 되어있는 문자라 생각할 수 있다. (물론 인크립트 전 문자가 3개씩 딱 끊어져 패딩 문자가 없을 수 있지만, 기본적인 64개의 문자로만 이루어진 암호문이라면 어느정도 예측할 수 있다.)