Base64编码变形Base64编码实现与逆向分析

一丶BASE64介绍

1.1 BASE64简介

所谓的BASE64 说白了就是有一个64个字符数组, 这64个字符分别是小写a - z 大写A-Z 数字0-9 然后再加上"+" "/"符号来组成一个64字符的数组.但是其实我们有的时候还要加上"="作为字符,也就是说白了是65个字符,但是"="加密解密都会忽略所以就认为是64个字符.

从64个字符里面取出当前字符就形成了编码过程

下面说一下BASE64编码的过程

第一步将三个字节作为一组也就是有24个进制位
第二步将三个字节转为四个字节也就是24个进制位按照每6个字节一组的方式进行分割
第三步扩展为4个字节主要就是分组之后是6个进制为一组,再把每个6进制前边加上00
第四部查表根据base64编码表然后进行查表动作.其索引就是按照6bit分组扩展为8bit的字节

下面就以C语言为表来表达

unsigned char base64_table[64]="ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";

下面就实战转换 Man 这三个字符如何进行编码的

三字符转为4字符

首先第一步就是将 M a n三个字符的Ascii提取出来. 第二步看一下其对应的8个bit位第三步就是8bit 按照6bit分割

第四步就是前边补0 但是其实不补也可以,因为补了0一样还是代表原数.

那么在C/C++中的表现就可以用移位来进行编码.

简单伪代码如下

char base64_table[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
	char Man[] = "Man";
	char CodeTable[5] = { 0 };


	int nindex = 0;
	nindex = (Man[0] >> 0x2) & 0x3F;
	CodeTable[0] = base64_table[nindex];


	nindex = ((Man[0] & 0x03) << 4) | (Man[1] >> 4);
	CodeTable[1] = base64_table[nindex];


	nindex = ((Man[1] & 0x0F) << 2) | (Man[2] >> 6);
	CodeTable[2] = base64_table[nindex];


	nindex = ((Man[2] & 0x3F));
	CodeTable[3] = base64_table[nindex];

通过移位可以将三个转为4个最终输出为TWFu 当然我们可以用循环做.这里是简单看如何转换的.

2字节转为三字节

当只有两个字节的情况下,其对应的ASCII编码有两个.是可以转换为 2个6bit加剩下4个bit的数据

也就是可以将两组8bit转为三组.但是最后一组就剩下4个bit了. 所以最后一组我们要在前边补充两个0 后面补充两个0 来凑满8个字节继续进行查表. 查表之后在最后一个字符后面添加一个"="

伪代码如下:
```
char base64_table[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
	char Man[] = "Ma";
	char CodeTable[5] = { 0 };


	int nindex = 0;
	nindex = (Man[0] >> 0x2) & 0x3F;
	CodeTable[0] = base64_table[nindex];
	nindex = ((Man[0] & 0x03) << 4) | (Man[1] >> 4);
	CodeTable[1] = base64_table[nindex];


	nindex = ((Man[1] & 0x0F) << 2);
	CodeTable[2] = base64_table[nindex];
	CodeTable[3] = '=';
```
最终的输出结果就是 TWE=
- 一字节转换
  
  一字节转换其原理就是将一个字节转换为8个bit 按照6bit一组可以分为两组最后一组前面除了加上两个0来扩充后面也要加上两个2来扩充,最终形成一个2个8bit字节.然后查表得出字符.但因为是一个字节所以后面两个字符要以'='结尾.
  
  伪代码如下:
```
char base64_table[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
	char Man[] = "M";
	char CodeTable[5] = { 0 };


	int nindex = 0;
	nindex = (Man[0] >> 0x2) & 0x3F;
	CodeTable[0] = base64_table[nindex];
	nindex = ((Man[0] & 0x03) << 4) | (Man[1] >> 4);
	CodeTable[1] = base64_table[nindex];


	
	CodeTable[2] = '=';
	CodeTable[3] = '=';
```
  最终则是TQ==

1.2 BASE64 c代码实现

1.2.1 自实现base64编码

使用C代码实现就很简单了,根据以上原理我们可以得出几个步骤

1.传入要编码的字节以及对应长度

2.以长度%3 %2 %1为分界线进行编码

长度 = 3 则用3转化为4的方式

长度 = 2 则用 2转化为3的方式并且后面加一个=

长度为1 则用 1转化为2的方式i并且后面加上两个=

代码如下

string b64_EnCode(char EnCodeByte[], int EnCodeLen)
{
	char base64_table[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
	string EnCode;

	char EnCode3Array[3] = {0};
	int i = 0;
	while (EnCodeLen--)
	{
		//每次获取一个字符 当获取到3个字符进行一次操作
		EnCode3Array[i++] = *(EnCodeByte++);
		if (i == 3)
		{
			EnCode += base64_table[(EnCode3Array[0] >>2)& 0x3F];
			EnCode += base64_table[((EnCode3Array[0] & 0x03) << 4) | (EnCode3Array[1] >> 4)];
			EnCode += base64_table[((EnCode3Array[1] & 0x0F) << 2) | (EnCode3Array[2] >> 6)];
			EnCode += base64_table[((EnCode3Array[2] & 0x3F))];

			//重置i
			i = 0;
		}
	}

	//然后判断是否是2个字节的情况与一个字节的情况
	if (i)
	{
		//置零
		for (int j = i; j < 3; j++)
		{
			EnCode3Array[j] = 0;
		}

		//判断i = 2 还是1
		if (i == 2)
		{

			EnCode += base64_table[(EnCode3Array[0] >> 2) & 0x3F];
			EnCode += base64_table[((EnCode3Array[0] & 0x03) << 4) | (EnCode3Array[1] >> 4)];
			EnCode += base64_table[((EnCode3Array[1] & 0x0F) << 2)];
			EnCode += '=';
		}
		if (i == 1)
		{
			EnCode += base64_table[(EnCode3Array[0] >> 2) & 0x3F];
			EnCode += base64_table[((EnCode3Array[0] & 0x03) << 4) | (EnCode3Array[1] >> 4)];
			EnCode += '=';
			EnCode += '=';
		}
	}

	return EnCode;
}
int main()
{
	
	char Man[] = "HelloWorld1";

	printf("%s
", b64_EnCode(Man,strlen(Man)).c_str());
	
	system("pause");
    return 0;
}

输出值为: SGVsbG9Xb3JsZDE=

1.2.2 其它优秀实现

上面是自己实现的 base64还有更多种实现,比如下面的移位也不一样但是结果是一样的.

#include "base64.h"
#include <iostream>

// there are 64 characters
static const std::string base64_chars =
        "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
        "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
        "0123456789+/";


static inline bool is_base64(unsigned char c) {
    return (isalnum(c) || (c == '+') || (c == '/'));
}

std::string base64_encode(const char *bytes_to_encode, unsigned int in_len) {
    std::string ret;
    int i = 0;
    int j = 0;
    unsigned char char_array_3[3];  // store 3 byte of bytes_to_encode
    unsigned char char_array_4[4];  // store encoded character to 4 bytes

    while (in_len--) {
        char_array_3[i++] = *(bytes_to_encode++);  // get three bytes (24 bits)
        if (i == 3) {
            // eg. we have 3 bytes as ( 0100 1101, 0110 0001, 0110 1110) --> (010011, 010110, 000101, 101110)
            char_array_4[0] = (char_array_3[0] & 0xfc) >> 2; // get first 6 bits of first byte,
            char_array_4[1] = ((char_array_3[0] & 0x03) << 4) + ((char_array_3[1] & 0xf0) >> 4); // get last 2 bits of first byte and first 4 bit of second byte
            char_array_4[2] = ((char_array_3[1] & 0x0f) << 2) + ((char_array_3[2] & 0xc0) >> 6); // get last 4 bits of second byte and first 2 bits of third byte
            char_array_4[3] = char_array_3[2] & 0x3f; // get last 6 bits of third byte

            for (i = 0; (i < 4); i++)
                ret += base64_chars[char_array_4[i]];
            i = 0;
        }
    }

    if (i)
    {
        for (j = i; j < 3; j++)
            char_array_3[j] = '';

        char_array_4[0] = (char_array_3[0] & 0xfc) >> 2;
        char_array_4[1] = ((char_array_3[0] & 0x03) << 4) + ((char_array_3[1] & 0xf0) >> 4);
        char_array_4[2] = ((char_array_3[1] & 0x0f) << 2) + ((char_array_3[2] & 0xc0) >> 6);

        for (j = 0; (j < i + 1); j++)
            ret += base64_chars[char_array_4[j]];

        while ((i++ < 3))
            ret += '=';

    }

    return ret;

}

std::string base64_decode(const std::string& encoded_string) {
    size_t in_len = encoded_string.size();
    int i = 0;
    int j = 0;
    int in_ = 0;
    unsigned char char_array_4[4], char_array_3[3];
    std::string ret;

    while (in_len-- && (encoded_string[in_] != '=') && is_base64(encoded_string[in_])) {
        char_array_4[i++] = encoded_string[in_]; in_++;
        if (i == 4) {
            for (i = 0; i < 4; i++)
                char_array_4[i] = base64_chars.find(char_array_4[i]) & 0xff;

            char_array_3[0] = (char_array_4[0] << 2) + ((char_array_4[1] & 0x30) >> 4);
            char_array_3[1] = ((char_array_4[1] & 0xf) << 4) + ((char_array_4[2] & 0x3c) >> 2);
            char_array_3[2] = ((char_array_4[2] & 0x3) << 6) + char_array_4[3];

            for (i = 0; (i < 3); i++)
                ret += char_array_3[i];
            i = 0;
        }
    }

    if (i) {
        for (j = 0; j < i; j++)
            char_array_4[j] = base64_chars.find(char_array_4[j]) & 0xff;

        char_array_3[0] = (char_array_4[0] << 2) + ((char_array_4[1] & 0x30) >> 4);
        char_array_3[1] = ((char_array_4[1] & 0xf) << 4) + ((char_array_4[2] & 0x3c) >> 2);

        for (j = 0; (j < i - 1); j++) ret += char_array_3[j];
    }

    return ret;
}

待完成,b64变形汇编中表现形式等等.先写开发.

base64原理与逆向中的表现形式.