Kódování Base64

Teorie k realizaci Base64 dekodéru:
Base64 je formát pro uložení binárního souboru tak, aby výsledný textový soubor obsahoval pouze základní tisknutelné znaky. (Je využito např. u příloh v emailu, kde je při odesílání podporován pouze textový způsob komunikace tj. 7bit ASCII).

Vaším úkolem je implementovat dekodér formátu Base64 a pomocí něj rozkódovat připravenou zprávu. Při řešení úkolu si procvičíte práci s řetězci, operace bitového posuvu a bitového maskování.

Popis formátu Base64:
Formát kóduje vždy 3 osmibitové znaky/bajty na 4 znaky z množiny 64 znaků, proto Base64. Množina 64 znaků obsahuje tyto znaky:

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/

Princip kódování popisuje nákres níže, kde jsou vždy 3 osmibitové znaky původní zprávy rozděleny na 4 skupiny po 6 bitech. Jednotlivé skupiny po 6 bitech (tj. 64 kombinací) potom představuji vždy index do základní Base64 množiny, ze které je následně vybrán znak na pozici indexu.

Vstupní zpráva (tři 8bitové hodnoty):

X₇X₆X₅X₄X₃X₂X₁X₀

Y₇Y₆Y₅Y₄Y₃Y₂Y₁Y₀

Z₇Z₆Z₅Z₄Z₃Z₂Z₁Z₀

Výsledná zakódovaná zpráva (čtyři 6bitové hodnoty, následně převedené na čtyři znaky Base64):

X₇X₆X₅X₄X₃X₂

X₁X₀Y₇Y₆Y₅Y₄

Y₃Y₂Y₁Y₀Z₇Z₆

Z₅Z₄Z₃Z₂Z₁Z₀

Zakončovací (zarovnávací) sekvence:
Vstupní (kódovaný) soubor je vždy čten po 3 znacích (bajtech) a na výstup jsou vždy odeslány 4 znaky. Proto je třeba pro soubory délky nedělitelné bezezbytku třemi, doplnit na vstupní straně chybějící znaky (doplňuje se vždy znak s hodnotou \0) a na výstupní straně odlišit doplněné znaky od původních (znak =). Tímto je zajištěno, že správně zakódovaná zpráva má počet znaků vždy dělitelný čtyřmi a zároveň je možné určit přesnou velikost původního souboru.

Příklady koncového zarovnání na výstupní délku čtyř znaků v případě chybějících bajtů na vstupu:

Vstup (pouze jedna 8bitová hodnota / bajt):

X₇X₆X₅X₄X₃X₂X₁X₀

Výstup (dvě 6bitové hodnoty převedené na Base64 znaky a dva doplňující znaky =):

X₇X₆X₅X₄X₃X₂

X₁X₀0000

Vstup (pouze dvě 8bitové hodnoty / bajty):

X₇X₆X₅X₄X₃X₂X₁X₀

Y₇Y₆Y₅Y₄Y₃Y₂Y₁Y₀

Výstup (tři 6bitové hodnoty převedené na Base64 znaky a jeden doplňující znak =):

X₇X₆X₅X₄X₃X₂

X₁X₀Y₇Y₆Y₅Y₄

Y₃Y₂Y₁Y₀00

Zadání base64 dekodér:
Sestavte program v jazyce C, který správně rozkóduje zadaný textový soubor.

1. Navrhněte strukturu funkcí programu.

2. Navrhněte a implementujte funkci pro převod znaku Base64 znaku na jeho index v množině povolených znaků.

3. Navrhněte a implementujte funkci pro dekódování (čtveřice 6bitových znaku na 3 osmibitové).

4. Využijte tuto funkci při postupné konverzi vstupní souboru.

5. Ošetřete chybové stavy.

6. Ověřte, že daný program umožňuje dekódovat i zakódované binární soubory.

Testovací zpráva:
Využijte soubor získaný na adrese:

http://www.uamt.feec.vutbr.cz/~petyovsky/vyuka/bppc/base64/base64_message.php

Případně testovací text:

KiogVG90byBqZSB6YWtvZG92YW5hIHpwcmF2YSAqKgpQb2t1ZCBqc2kgamkgc3ByYXZuZSByb3prb2Rv
dmFsLCByZWtuaSBuYWhsYXM6CiJIZWxlIHZlbmt1IHByc2k/IgoqKiogS29uZWMgenByYXZ5ICoqCg==

Literatura:
http://cs.wikipedia.org/wiki/Base64

http://en.wikipedia.org/wiki/Base64

Poslední úpravy 2013-10-10