541

Base64 кодирование

Курсовая

Информатика, кибернетика и программирование

Base64 - это схема кодирования символьной строки любого набора байт в последовательность только печатных ASCII символов. Программа, осуществляющая Base64 кодирование/декодирование.

Русский

2013-01-06

81.5 KB

43 чел.

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ивановский государственный энергетический университет имени В.И.Ленина

Кафедра программного обеспечения компьютерных систем

ОТЧЕТ

по курсовой работе

по курсу «Структуры и алгоритмы обработки данных»

Base64 кодирование

Выполнил:

студент группы 3-42хх Чуенков И.Е.

Проверил:

Второв А.В.

Иваново 2011

Оглавление

1. Задание 3

2. Теоретическая часть 4

3. Код программы 5


1. Задание

Написать программу, осуществляющую Base64 кодирование/декодирование.


2. Теоретическая часть

Base64 - это схема кодирования символьной строки любого набора байт в последовательность только печатных ASCII символов. Т.е. тех символов, которые легко можно передать по любым каналам связи.

Длина результирующего потока символов будет равна

ИСХОДНАЯ_ДЛИНА * 4 / 3 + 6

А если применяется перенос по строкам, то

ИСХОДНАЯ_ДЛИНА * 4 / 3 + len * 4 / (3 * 72) + 7

В общем случае длина исходно сообщения увеличивается примерно на 30%.

Основное правило кодирования - умышленное сокращение диапазона символов, которые мы имеем на выходе. Но из-за этого надо поступиться частью входной информацией или интерпретировать ее несколько иначе, чем поток байт.

Байт состоит из 8 бит. Если представить входную информацию как цепочку битов, то это будет цепочка длиной N * 8. Разделив эту цепочку на “минибайты” длиной по 6 бит мы получаем следующее:

  •  Минибайт становится больше чем настоящих байт
  •  Каждый минибайт (из 6 бит) можно представить (закодировать) как один из символов английского алфавита.

Действительно. Этих символов уже хватит, т.к. 26 это 64. Нам всего лишь надо отыскать эти 64 символа. В base64 используются символы a..z A..Z 0..9 + / и специальный символ =. Для преобразования нужно разбить поток байт на куски по 6 бит, и каждый кусок будет соответствовать одному из представленных выше символов. И в результате любой поток бит можно преобразовать в печатный вид.

Применение такая схема кодирования нашла в электронной почте. Ведь не секрет, что иногда по почте надо передать какой-нибудь архив, а архив это не простой текст, а бинарные данные. Вот и получается, что немного проиграв в размере мы сможем легко передать этот файл как кусок текста.

Наименьший общий делитель числа 8 и 6 - 24 (3 байта) является и тем самым числом байт на который должна быть выровнена исходная строка, что бы ее можно было кодировать. Если же байт до 3х кратного количества не хватает, то в конце результирующей строки base64 дописывается знак =. Если не хватает 1 байта - один знак =, если двух - два символа ==.

3. Код программы

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

/*

** Tablica transliacii

*/

static const char cb64[]="ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";

/*

** Tablica transliacii dlia decodirovaniia

*/

static const char cd64[]="|$$$}rstuvwxyz{$$$$$$$>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVW$$$$$$XYZ[\\]^_`abcdefghijklmnopq";

/*

** block kodirovaniia

**

** preobrazovaniie 3x 8-bitnix baitov v 4 6-bitnix

*/

void encodeblock( unsigned char in[3], unsigned char out[4], int len )

{

   out[0] = cb64[ in[0] >> 2 ];

   out[1] = cb64[ ((in[0] & 0x03) << 4) | ((in[1] & 0xf0) >> 4) ];

   out[2] = (unsigned char) (len > 1 ? cb64[ ((in[1] & 0x0f) << 2) | ((in[2] & 0xc0) >> 6) ] : '=');

   out[3] = (unsigned char) (len > 2 ? cb64[ in[2] & 0x3f ] : '=');

}

/*

** kodirovanie

**

** base64 kodirovanie stroki s dobavleniem simvolov = i perexodov

*/

void encode( FILE *infile, FILE *outfile, int linesize )

{

   unsigned char in[3], out[4];

   int i, len, blocksout = 0;

   while( !feof( infile ) ) {

       len = 0;

       for( i = 0; i < 3; i++ ) {

           in[i] = (unsigned char) getc( infile );

           if( !feof( infile ) ) {

               len++;

           }

           else {

               in[i] = 0;

           }

       }

       if( len ) {

           encodeblock( in, out, len );

           for( i = 0; i < 4; i++ ) {

               putc( out[i], outfile );

           }

           blocksout++;

       }

       if( blocksout >= (linesize/4) || feof( infile ) ) {

           if( blocksout ) {

               fprintf( outfile, "\r\n" );

           }

           blocksout = 0;

       }

   }

}

/*

** block dekodirovaniia

**

** preobrazovaniie 4x 6-bitnix minibaitov v 3 8-bitnix baitov

*/

void decodeblock( unsigned char in[4], unsigned char out[3] )

{   

   out[ 0 ] = (unsigned char ) (in[0] << 2 | in[1] >> 4);

   out[ 1 ] = (unsigned char ) (in[1] << 4 | in[2] >> 2);

   out[ 2 ] = (unsigned char ) (((in[2] << 6) & 0xc0) | in[3]);

}

/*

** dekodirovaniie

**

** dekodirovanie base64 stroki s ydaleniem simvolov = i perexodov

*/

void decode( FILE *infile, FILE *outfile )

{

   unsigned char in[4], out[3], v;

   int i, len;

   while( !feof( infile ) ) {

       for( len = 0, i = 0; i < 4 && !feof( infile ); i++ ) {

           v = 0;

           while( !feof( infile ) && v == 0 ) {

               v = (unsigned char) getc( infile );

               v = (unsigned char) ((v < 43 || v > 122) ? 0 : cd64[ v - 43 ]);

               if( v ) {

                   v = (unsigned char) ((v == '$') ? 0 : v - 61);

               }

           }

           if( !feof( infile ) ) {

               len++;

               if( v ) {

                   in[ i ] = (unsigned char) (v - 1);

               }

           }

           else {

               in[i] = 0;

           }

       }

       if( len );; {

           decodeblock( in, out );

           for( i = 0; i < len - 1; i++ ) {

               putc( out[i], outfile );

           }

       }

   }

}

/*

** vozvrashiaemie oshibki

**

** Oshibki vozvrashiaemie operacionnoi sisteme.

**

*/

#define B64_SYNTAX_ERROR        1

#define B64_FILE_ERROR          2

#define B64_FILE_IO_ERROR       3

#define B64_ERROR_OUT_CLOSE     4

#define B64_LINE_SIZE_TO_MIN    5

/*

** b64_message

**

** Gryppirovka tekstovix soobshenii.

**

*/

char *b64_message( int errcode )

{

   #define B64_MAX_MESSAGES 6

   char *msgs[ B64_MAX_MESSAGES ] = {

           "b64:000:Nepravilnii kod soobsheniia.",

           "b64:001:Sintakcicheskaia oshibka.",

           "b64:002:Oshibka otkritiia/sozdaniia faila.",

           "b64:003:Oshibka vvoda-vivoda faila.",

           "b64:004:Oshibka zakritiia vixodnogo faila.",

           "b64:004:Ystanovlen minimalnii razmer stroki."

   };

   char *msg = msgs[ 0 ];

   if( errcode > 0 && errcode < B64_MAX_MESSAGES ) {

       msg = msgs[ errcode ];

   }

   return( msg );

}

/*

** b64

**

** mexanizm otkritiia potokov i vizova kodirovaniia/decodirovaniia

*/

int b64( int opt, char *infilename, char *outfilename, int linesize )

{

   FILE *infile;

   int retcode = B64_FILE_ERROR;

   if( !infilename ) {

       infile = stdin;

   }

   else {

       infile = fopen( infilename, "rb" );

   }

   if( !infile ) {

       perror( infilename );

   }

   else {

       FILE *outfile;

       if( !outfilename ) {

           outfile = stdout;

       }

       else {

           outfile = fopen( outfilename, "wb" );

       }

       if( !outfile ) {

           perror( outfilename );

       }

       else {

           if( opt == 'e' ) {

               encode( infile, outfile, linesize );

           }

           else {

               decode( infile, outfile );

           }

           if (ferror( infile ) || ferror( outfile )) {

               retcode = B64_FILE_IO_ERROR;

           }

           else {

                retcode = 0;

           }

           if( outfile != stdout ) {

               if( fclose( outfile ) != 0 ) {

                   perror( b64_message( B64_ERROR_OUT_CLOSE ) );

                   retcode = B64_FILE_IO_ERROR;

               }

           }

       }

       if( infile != stdin ) {

           fclose( infile );

       }

   }

   return( retcode );

}

/*

** rykovodstvo

**

** otobrazheniie poleznoi informacii

*/

void showuse( int morehelp )

{

   {

       printf( "\n" );

       printf( "  b64      (Base64 Kodirovaniie/Dekodirovaniie)                     \n" );

       printf( "  Ispolzovaniie:   b64 -opciia  [ -l num ] [<FileIn> [<FileOut>]]  \n" );

       printf( "  Naznacheniie: Eta programma ocishestvliaiet             \n" );

       printf( "           Base64 Kodirovaniie-Dekodirovaniie.                \n" );

   }

   if( !morehelp ) {

       printf( "           Nazmite -h dlia dopolnitelnoi pomoshi.              \n" );

   }

   else {

       printf( "  Opcii: -e  kodirovaniie v  Base64   -h  Pomosh.       \n" );

       printf( "           -d  dekodirovaniie iz Base64 -?  Pomosh.       \n" );

       printf( "  Primechaniie:    -l  nazmite dlia izmeneniia dlini stroki (ot 72 simvolov)\n" );

       printf( "  Vozvrat: 0 = yspex.  Nenylevoi kod - oshibochnii.        \n" );

       printf( "  Obrazec: b64 -e binfile b64file     <- Kodirovaniie     \n" );

       printf( "           b64 -d b64file binfile     <- Dekodirovaniie   \n" );

       printf( "           b64 -e -l40 infile outfile <- dlina stroki 40  \n" );

   }

}

#define B64_DEF_LINE_SIZE   72

#define B64_MIN_LINE_SIZE    4

#define THIS_OPT(ac, av) (ac > 1 ? av[1][0] == '-' ? av[1][1] : 0 : 0)

/*

** glavnaia fynkciia

**

** analiziryet parametri i vizivaet b64 ili pomosh

*/

int main( int argc, char **argv )

{

   int opt = 0;

   int retcode = 0;

   int linesize = B64_DEF_LINE_SIZE;

   char *infilename = NULL, *outfilename = NULL;

   while( THIS_OPT( argc, argv ) ) {

       switch( THIS_OPT(argc, argv) ) {

           case 'l':

                   linesize = atoi( &(argv[1][2]) );

                   if( linesize < B64_MIN_LINE_SIZE ) {

                       linesize = B64_MIN_LINE_SIZE;

                       printf( "%s\n", b64_message( B64_LINE_SIZE_TO_MIN ) );

                   }

                   break;

           case '?':

           case 'h':

                   opt = 'h';

                   break;

           case 'e':

           case 'd':

                   opt = THIS_OPT(argc, argv);

                   break;

            default:

                   opt = 0;

                   break;

       }

       argv++;

       argc--;

   }

   switch( opt ) {

       case 'e':

       case 'd':

           infilename = argc > 1 ? argv[1] : NULL;

           outfilename = argc > 2 ? argv[2] : NULL;

           retcode = b64( opt, infilename, outfilename, linesize );

           break;

       case 0:

           retcode = B64_SYNTAX_ERROR;

       case 'h':

           showuse( opt );

           break;

   }

   if( retcode ) {

       printf( "%s\n", b64_message( retcode ) );

   }

   return( retcode );

}


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

58865. Вправи на закріплення вивчених таблиць множення і ділення. Розв’язування задачі на кратне порівняння двох часток за поданим планом 36.5 KB
  Виконуючи математичні завдання ви познайомитесь із рослинними символами України з яких ми сплетемо вінок. До кінця уроку ми виплетемо вінок який покладемо у наш класний куточок символів України.
58866. То був страшний навмисний голод 41 KB
  Розкрити перед учнями одну з найстрашніших сторінок українського народу великий голодомор 1933 року; вчити учнів самостійно висловлювати свої думки з приводу прочитаного; виховувати непримиренність до чужої волі над рідним народом.
58867. Їжа. Продукти харчування 154 KB
  How do you do, my dears? Are you in a good mood? Are you ready for the lesson? We have got an interesting and unusual lesson today. It will be a competition to see who is the wisest, the most attentive and the most active.
58868. Плоске і сферичне дзеркало. Лінзи. Побудова зображень за допомогою лінзи 53.5 KB
  Повторення побудови зображення в плоскому дзеркалі малюнок на дошці на партах знаходяться дзеркала подивившись на своє зображення діти відповідають на запитання: 1 Яке зображення у плоскому дзеркалі дійсне чи уявне...
58869. Лінзи. Оптична сила лінзи. Побудова зображень, що дає тонка лінза 680.5 KB
  Розширення та поглиблення знань учнів про явище заломлення світла та використання цього явища в оптичних системах. Формування понять про різні типи лінз, їх оптичні властивості.
58870. Літературна дискусія 1925-1928 років 225.41 KB
  Назвіть найвідоміші літературні угруповання тих років. На попередньому уроці ми ознайомились із літературним розмаїттям тих років що зараз називаємо відродженням дивувалися кількості літературно-художніх організацій яким до 1925 року вдавалося мирно співіснували.
58871. Жіночі образи в романі Л.М.Толстого «Війна і мир». Кохання – одне з найбільш загадкових проявів людської душі 111 KB
  Толстой розуміє істинну любов і красу зовнішню і внутрішню; яке місце за Толстим повинна займати жінка в суспільстві в сімї; розвиваюча: розвивати логічне мислення творчу уяву вміння порівнювати і робити висновки; також розвивати критичне мислення учнів у просторі ...
58872. Антуан де Сент-Екзюпері. «Маленький принц» 34.5 KB
  Мета: познайомити учнів із життям і творчістю А. де Сент-Екзюпері; допомогти засвоїти поняття філософська казкапритча зрозуміти ідейнохудожній та філософський зміст твору Маленький принц його гуманістичну спрямованість...
58873. Множення величини довжини на одноцифрове число. Розв’язування задач 59.5 KB
  Назвати розрядні доданки кожного числа; Назвати найбільше число; Назвати найменше число; Назвати числа в порядку зростання; Назвати числа в порядку спадання. Із завданням ми справилися білети придбали вирушаємо в мандрівку.