ZBase32, Base32 और Base64 एन्कोडिंग एल्गोरिदम

नमस्ते!

बहुत से लोग Base64 एन्कोडिंग का उपयोग करते हैं, कम बार Base32 और यहां तक ​​कि कम बार ZBase32 (क्या आप इस बारे में जानते हैं?), लेकिन हर कोई उनके एल्गोरिदम को नहीं समझता है। लेख में मैं इन एन्कोडिंग के फायदे, नुकसान का वर्णन करता हूं, और उनके कार्यान्वयन के बारे में भी बात करता हूं।

बहुत समय पहले नहीं, मुझे http लिंक के पते में एन्कोडेड डेटा का उपयोग करने की आवश्यकता थी। जैसा कि आप जानते हैं, HTTP मानक केस-असंवेदनशील यूआरएल का अर्थ है और यदि आप केस-संवेदी एन्कोडिंग का उपयोग करते हैं तो कोई भी प्रॉक्सी सर्वर या ब्राउज़र डेटा को खराब कर सकता है।

इन आवश्यकताओं को देखते हुए, ZBase32 एन्कोडिंग को एल्गोरिथ्म के रूप में चुना गया था।
जैसा कि यह निकला, नेट (बेस 64 के विपरीत) में कोई मानक कार्यान्वयन नहीं है, इसलिए मुझे इसे स्वयं लिखना था। मेरे आश्चर्य के लिए, मैं बेस 32 और जेडबी 32 की स्पष्ट व्याख्या पाने में कठिनाइयों में चला गया। कुछ तैयार किए गए समाधान पाए गए, लेकिन मैं एल्गोरिथ्म को समझे बिना, उन्हें लागू नहीं कर सका और बड़े फॉर्मूलों के जादू को पढ़ नहीं सका, थोड़ा बदलाव मौखिक विवरण के बिना मुश्किल था। अब जबकि सब कुछ मेरे पीछे है, मैं आपके साथ प्राथमिक कोडिंग का थोड़ा ज्ञान साझा करना चाहूंगा। लेख प्रकृति में अकादमिक है।

पेशेवरों और विपक्ष

Base64

आपको कुल 64 वर्ण: AZ, az, 0-9, /, + का उपयोग करके बाइट्स के एक समूह द्वारा प्रस्तुत जानकारी को एनकोड करने की अनुमति देता है। एक कोडित अनुक्रम के अंत में, कई विशेष वर्ण (आमतौर पर "=") समाहित हो सकते हैं।

फायदे:

• आपको मुद्रित वर्णों में किसी भी बाइट्स के अनुक्रम का प्रतिनिधित्व करने की अनुमति देता है।
• अन्य बेस एन्कोडिंग्स की तुलना में, यह एक परिणाम देता है जो केवल 133 है। (3) स्रोत डेटा की लंबाई का%।

नुकसान:

• केस-संवेदी एन्कोडिंग।

Base32

केवल 32 वर्णों का उपयोग करता है: AZ (या az), 2-7। इसमें एन्कोडेड अनुक्रम (बेस 64 के समान) के अंत में कई विशेष वर्ण हो सकते हैं।

फायदे:

• किसी भी बाइट का क्रम मुद्रण योग्य वर्णों में बदल जाता है।
• केस-असंवेदनशील एन्कोडिंग।
• संख्याएँ जो अक्षरों के समान हैं, का उपयोग नहीं किया जाता है (उदाहरण के लिए, 0 ओ की तरह है, 1 एल की तरह है)।

नुकसान:

• कोडित डेटा मूल का 160% है।

ZBase32

एन्कोडिंग Base32 के समान है, लेकिन इसमें निम्न अंतर हैं।

• 32-चरित्र मानव-उन्मुख वर्णमाला। कोडित जानकारी लिखने, उच्चारण और याद रखने की सुविधा के लिए सबसे विस्तृत प्रतीक तालिका। लेखकों ने प्रतीकों को सबसे अधिक बार उपयोग किए जाने वाले पदों के लिए मनुष्यों के लिए सबसे सुविधाजनक बनाया। मुझे नहीं पता कि उन्होंने यह कैसे किया। वर्णमाला नीचे दी गई है।
• एन्कोडिंग परिणाम के अंत में कोई विशेष वर्ण नहीं हैं।

आप यहाँ और यहाँ विकिपीडिया पर प्रत्येक एन्कोडिंग के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं, और अब मैं सीधे ZB332 के कार्यान्वयन पर ध्यान केन्द्रित करना चाहूंगा।

ZBase32 एन्कोडिंग एल्गोरिथ्म का विवरण

मैं अपने आप को बेहतर समझ के लिए एल्गोरिथ्म का वर्णन करते समय सी # में गणना दिखाने के लिए अनुमति देता हूं।

तो, हमारे पास निम्नलिखित सामग्री का एक 32-वर्ण वर्णमाला है:

static string EncodingTable = "ybndrfg8ejkmcpqxot1uwisza345h769"; 

इनपुट बाइट्स की एक सरणी है (ज़ाहिर है, प्रत्येक 8 बिट्स), जिसे मैं वर्णमाला से वर्णों में अनुवाद करना चाहूंगा।

 public static string Encode(byte[] data) { 

वर्णमाला 32 तत्वों की एक स्ट्रिंग है, जिसका अर्थ है कि इसका प्रत्येक वर्ण 0 से 31 की संख्या के साथ एन्कोड किया गया है (एक स्ट्रिंग में वर्ण सूचक)। जैसा कि आप जानते हैं, बाइनरी नंबर सिस्टम में 0 से 31 तक की किसी भी संख्या को बाइट के 5 बिट्स का उपयोग करके लिखा जा सकता है। इस से यह इस प्रकार है कि यदि हम बिट्स के एक एकल सरणी के रूप में बाइट्स के मूल सेट का प्रतिनिधित्व करते हैं और इसे 5 बिट्स के टुकड़ों में तोड़ते हैं (नीचे आंकड़ा देखें), तो हमें वर्णमाला से वर्णों के निर्देशांक का एक सेट मिलता है। वह, वास्तव में, सब है।

Base32 और Base64 एल्गोरिदम ZBase32 के समान हैं, केवल अलग-अलग अक्षर (Base32 के मामले में, Base64 के मामले में संरचना और आकार में) और बिट्स के "nibbled" टुकड़ों (Base64 के 6 टुकड़े) के आकार के समान हैं।



इसलिए, मेरा सुझाव है, इससे पहले कि आप स्रोत डेटा को 5 बिट्स के टुकड़ों में विभाजित करना शुरू करें, एक जगह तैयार करें जहां परिणाम लिखा जाएगा। स्थिर सरणियों में अनुक्रमित के बारे में नहीं सोचने के लिए, आइए StringBuilder का उपयोग करें।

 var encodedResult = new StringBuilder((int)Math.Ceiling(data.Length * 8.0 / 5.0)); 

प्रारंभिक करते समय, हम तुरंत परिणामी स्ट्रिंग का आकार निर्धारित करते हैं (ताकि एल्गोरिथ्म के संचालन के दौरान विस्तार करने में समय बर्बाद न करें)।

अब यह मूल बाइट सरणी के माध्यम से चलता है और इसे 5-बिट टुकड़ों में विभाजित करता है। सुविधा के लिए, मैं 5 बाइट्स के एक समूह के साथ काम करने का सुझाव देता हूं, क्योंकि यह 40 बिट्स है - एक संख्या जो "टुकड़ों" की लंबाई का एक गुणक है। लेकिन यह मत भूलो कि कोई भी हमारे लिए प्रारंभिक डेटा को अनुकूलित नहीं करता है, इसलिए हम कमी की संभावना को ध्यान में रखते हैं।

 for (var i = 0; i < data.Length; i += 5) { var byteCount = Math.Min(5, data.Length - i); 

चूंकि हम 5 बाइट्स के समूह के साथ काम कर रहे हैं, हमें एक बफर की आवश्यकता होती है जहां बिट्स का एक निरंतर सेट बनेगा (कुल 40 बिट्स)। हमें प्रकार के उलंग (हमारे निपटान में 64 बिट्स) का एक चर मिलता है और बाइट्स के वर्तमान बैच को वहां रखा जाता है।

 ulong buffer = 0; for (var j = 0; j < byteCount; ++j) { buffer = (buffer << 8) | data[i + j]; } 

और अंतिम चरण "क्या हुआ", 5 बिट के टुकड़े और परिणाम के गठन से है।

 var bitCount = byteCount * 8; while (bitCount > 0) { var index = bitCount >= 5 ? (int)(buffer >> (bitCount - 5)) & 0x1f : (int)(buffer & (ulong)(0x1f >> (5 - bitCount))) << (5 - bitCount); encodedResult.Append(EncodingTable[index]); bitCount -= 5; } 

शायद, आखिरी कोड उदाहरण में, पहली नज़र में, सब कुछ स्पष्ट नहीं है, लेकिन यदि आप थोड़ा सा ध्यान केंद्रित करते हैं, तो सब कुछ जगह में गिर जाएगा।

डिकोडिंग प्रक्रिया एन्कोडिंग प्रक्रिया के समान है, केवल विपरीत दिशा में।

आप ZBase32Encoder के पूर्ण कार्यान्वयन को देख सकते हैं।

निष्कर्ष

और, निश्चित रूप से, निष्कर्ष में, मैं निम्नलिखित कहना चाहता हूं।

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