L’encodage base64 est très répandu et utilisé dans des cas d’applications très différents. Très souvent, il est pris pour un codage cryptographique alors que ce n’est pas le cas. Le but de cet article est d’expliquer l’intérêt et le procédé utilisé pour effectuer cet encodage.

Quel est l’intérêt du codage base64 ?

Le codage base64 utilise 64 caractères ASCII pour encoder des données binaires. Ainsi le 1^er intérêt de cet encodage est de pouvoir encoder n’importe quelle donnée binaire sous la forme d’une chaîne de caractères utilisant des caractères interprétables par tous les systèmes (car étant en ASCII). Volontairement les 64 caractères ASCII utilisés sont restreints à des lettres, des chiffres et aux caractères spéciaux '+', '/', '='. Le but de cette restriction est d’éviter le plus possible d’utiliser des caractères qui pourraient mener à des interprétations différentes d’un système à l’autre.

Ainsi, on retrouve le codage base64 dans des cas où on souhaite transmettre ou stocker des données binaires en utilisant des systèmes n’autorisant que des caractères textuels:

• Historiquement le protocole d’échange d’emails SMTP (i.e. Simple Mail Transfer Protocol) utilisait un encodage MIME Base64 faisant partie du protocole PEM (i.e. Privacy-enhanced Electronic Mail) décrit dans la publication RFC 989 en 1987. A l’origine ce protocole n’autorise que 64 caractères plus le caractère '='.
  Ainsi pour transmettre des pièces jointes non textuelles sous la forme binaire (comme des images), on utilisait l’encodage base64 pour transformer les données non textuelles en chaîne de caractères qu’on rajoutait au corps du mail.
  Cette restriction de SMTP n’est plus valable maintenant, des extensions ont été rajoutées (cf. RFC 6152) pour supporter 8BITMIME autorisant, entre autres, des données binaires directement.
• L’encodage base64 est utilisé pour transmettre des données binaires ou non directement lisibles dans une URL lors d’une requête HTTP GET.
• Des données binaires peuvent être stockées dans un fichier XML en utilisant l’encodage base64.
• Base64 est souvent utilisé pour stocker dans des fichiers texte, des mots de passe dont on ne désire pas qu’ils soient lisibles directement. Bien que ce ne soit pas une méthode d’encodage cryptographique, elle permet de facilement rendre un mot de passe plus difficilement lisible.

Principe de l’encodage base64

Le but de l’encodage base64 est de transformer des données binaires en caractères textuels. 65 caractères sont utilisés:

• 62 caractères correspondant à l’alphabet en majuscules, minuscules et les chiffres.
• Les caractères '+' et '/'
• Le caractère '=' qui sert à effectuer du padding. Ce caractère ne fait pas partie de l’encodage à proprement parlé.

Pour numéroter 64 caractères, il suffit de 6 bits (car 2⁶ = 64). Les 6 bits utilisés sont appelés sextet. Ainsi pour encoder, il suffit de séparer la série de bits en lots de 6 bits et de faire la correspondance entre chaque sextet avec un caractère textuel:

Si on veut encoder le mot "PYTHON" avec le codage base64, il faut:

1. Transformer au préalable des caractères en binaire avec les équivalents ASCII, chaque caractère correspond à 8 bits.
2. Convertir les lots de 8 bits en lots de 6 bits pour former des sextets.
3. Trouver la correspondance entre chaque sextet et un caractère suivant le codage base64.

Ainsi:

Le résultat est une chaîne de caractères "UFlUSE9O".

Dans cet exemple, étant donné qu'on a encodé une chaîne de caractères, il était nécessaire d'effectuer une transformation préalable des caractères ASCII en binaire. L'encodage base64 à proprement parlé transforme les données binaires et caractères textuels.

Padding

L'exemple de l'encodage de la chaîne "PYTHON" est parfait puisque le nombre de bits correspondant est 48 qui est multiple de 8 et 6 (48 = 6 * 8 + 0). Dans un cadre plus général, le nombre de bits correspondant à une chaîne à encoder n'est pas forcément multiple de 6 et 8.

Exemple de padding avec 2 bits

Par exemple, si on considère la chaine "PYTHONES", en effectuant l'encodage:

La chaîne "PYTHONES" correspond à 64 bits qui n'est pas multiple de 6 (64 = 6 * 10 + 4). On ne peut pas former le dernier sextet car il manque 2 bits. On complète alors arbitrairement avec des 0 pour obtenir un sextet complet:

Le sextet complet permet de rajouter un caractère qui dans notre cas est le 'M'.

NbreBits = 8 * i + j

Pour cet exemple, la chaîne correctement encodée est donc:

"UFlUSE9ORVM="

Exemple de padding avec 4 bits

Si on prend l'exemple de la chaîne "PYTHONE", en effectuant l'encodage, on obtient:

La chaîne "PYTHONE" correspond à 56 bits non multiple de 6 (56 = 6 * 9 + 2). Comme l'exemple précédent, il manque 4 bits pour avoir un sextet complet. En complétant avec des bits à 0, on obtient:

Le sextet complet permet de rajouter le caractère 'Q' qui dans notre cas est le 'M'. Comme on a rajouté 4 bits à 0, on complète la chaine en rajoutant les caractères '=='. La chaîne correctement encodée est:

'UFlUSE9ORQ=='

Comment encoder/decoder en base64 ?

On peut utiliser les sites suivants (toutefois attention à ne pas utiliser dans le cas de données sensibles):

• Encodage: https://www.base64encode.org/
• Décodage: https://www.base64decode.org/

Powershell

Voici des scripts pour encoder et décoder en base64:

• Pour encoder en base64:

  $sourceText = $Args[0]
  Write-Host "Encoding: $sourceText"
  # ATTENTION encodage UTF-16LE
  $bytes = [System.Text.Encoding]::Unicode.GetBytes($sourceText)
  $encodedText =[Convert]::ToBase64String($bytes)
  Write-Host $encodedText
  

• Pour décoder:

  $encodedText = $Args[0]
  Write-Host "Encoding: $encodedText"
  # ATTENTION encodage UTF-16LE
  $decodedText = [System.Text.Encoding]::Unicode.GetString([System.Convert]::FromBase64String($encodedText))
  Write-Host $decodedText
  

A la ligne de commande

Sur Linux et MacOS (sur ces systèmes l'encodage utilisé est UTF-8):

• Encodage:

  echo -n '<chaîne à encoder>' | base64
  

• Décodage:

  echo -n '<chaîne à decoder>' | base64 --decode
  

Avec OpenSSL

Avec la bibliothèque cryptographique OpenSSL, voici les commandes pour encoder et décoder en base64:

• Pour encoder directement du texte à la ligne de commandes:

  echo -n '<chaîne à encoder>' | openssl base64
  

• Pour décoder directement du texte à la ligne de commandes:

  echo -n '<chaîne à decoder>' | openssl base64 -d 
  

• Pour encoder un fichier:

  openssl base64 -in <chemin du fichier à encoder> -out <chemin du fichier en sortie>
  

• Pour décoder un fichier:

  openssl base64 -d -in <chemin du fichier à décoder> -out <chemin du fichier en sortie>