如何在 C# 中实现 Base64 URL 安全编码？答案

【问题标题】：How to achieve Base64 URL safe encoding in C#?如何在 C# 中实现 Base64 URL 安全编码？
【发布时间】：2014-12-08 19:52:09
【问题描述】：

我想在 C# 中实现 Base64 URL 安全编码。在 Java 中，我们有一个通用的 Codec 库，它为我提供了一个 URL 安全编码字符串。如何使用 C# 实现相同的目标？

byte[] toEncodeAsBytes = System.Text.ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes("StringToEncode");
string returnValue = System.Convert.ToBase64String(toEncodeAsBytes);

上面的代码将其转换为 Base64，但它填充了==。有没有办法实现 URL 安全编码？

【问题讨论】：

你不能在BASE64中的字符串上使用Url.Encode吗？
c#中哪个命名空间Url类存在？
看一下：msdn.microsoft.com/en-us/library/…你需要引用System.Web组件。
它正在将 = 转换为 %3D。我不想要那个。
那么url safe 是什么意思？ %3D 是网址安全的。

标签： c# encoding base64

【解决方案1】：

在 url 中使用 简单地交换字母 是很常见的，因此不需要 % 编码； 65 个字符中只有 3 个有问题 - +、/ 和 =。最常见的替换是- 代替+ 和_ 代替/。至于填充：删除它（=）；您可以推断所需的填充量。在另一端：只需反转过程：

string returnValue = System.Convert.ToBase64String(toEncodeAsBytes)
        .TrimEnd(padding).Replace('+', '-').Replace('/', '_');

与：

static readonly char[] padding = { '=' };

并反转：

string incoming = returnValue
    .Replace('_', '/').Replace('-', '+');
switch(returnValue.Length % 4) {
    case 2: incoming += "=="; break;
    case 3: incoming += "="; break;
}
byte[] bytes = Convert.FromBase64String(incoming);
string originalText = Encoding.ASCII.GetString(bytes);

然而，有趣的问题是：这与“通用编解码器库”使用的方法相同吗？首先要进行测试肯定是合理的——这是一种非常常见的方法。

【讨论】：

在通用编解码器中，他们使用 [0-9a-zA-Z_-] 字符作为 url 安全模式。
这在 wiki page for Base64 的 URL applications 下也有提及。 en.wikipedia.org/wiki/Base64
你也有这个功能 'stackoverflow.com/questions/1886686/…' 为你做所有的辛苦工作。
为什么我们不需要：案例1：传入+=“===”；休息; ?
@alexdafranca 因为它永远不会有 1 的长度 mod 4。3x8 位变成 4x6 位（每 6 位是所选字母表中 64 个字符之一），0x8 位被编码为 0x6 位没有填充，1x8 位被编码为带有== 填充的 2x6 位，2x8 被编码为带有= 填充的 3x6，3x8 被编码为没有填充的 4x6，然后它被对齐以便重复。没有任何东西被编码为 1x6 位，因此您永远不需要 === 填充。

【解决方案2】：

您可以使用命名空间 Microsoft.IdentityModel.Tokens 中的类 Base64UrlEncoder。

const string StringToEncode = "He=llo+Wo/rld";

var encodedStr = Base64UrlEncoder.Encode(StringToEncode);
var decodedStr = Base64UrlEncoder.Decode(encodedStr);

if (decodedStr == StringToEncode)
    Console.WriteLine("It works!");
else
    Console.WriteLine("Dangit!");

【讨论】：

这比公认的答案要干净得多。有什么缺点吗？
请注意：Microsoft.IdentityModel.Tokens 是一个必须下载的 NuGet 包。
我假设这不是跨平台的。是这样吗？

【解决方案3】：

如果您使用的是 ASP.NET Core，另一种选择是使用 Microsoft.AspNetCore.WebUtilities.WebEncoders.Base64UrlEncode。

如果您未使用 ASP.NET Core，the WebEncoders source 可在 Apache 2.0 License 下使用。

【讨论】：

【解决方案4】：

根据此处的答案以及一些性能改进，我们发布了一个非常易于使用的url-safe base64 implementation to NuGet，其源代码为available on GitHub（MIT 许可）。

使用很简单

var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes("Foo");
var encoded = UrlBase64.Encode(bytes);
var decoded = UrlBase64.Decode(encoded);

【讨论】：

非常感谢。出于兴趣，您为什么选择 "string".Replace 来代替 encode 方法，但使用手动替换 decode 的循环？
另一个返回类型 = 字符串的类：github.com/vndevpro/architecture-common/blob/master/…

【解决方案5】：

要根据 RFC4648 获得 URL 安全的类似 base64 的编码，但不是“base64url”，请使用 System.Web.HttpServerUtility.UrlTokenEncode(bytes) 进行编码，并且 System.Web.HttpServerUtility.UrlTokenDecode(bytes) 解码。

【讨论】：

这不提供符合 RFC4648 标准的 URL 安全 Base64 编码。另见this Q&A。 谨慎使用。

【解决方案6】：

最简单的解决方案：（没有填充）

private static string Base64UrlEncode(string input) {
    var inputBytes = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(input);
    // Special "url-safe" base64 encode.
    return Convert.ToBase64String(inputBytes)
      .Replace('+', '-') // replace URL unsafe characters with safe ones
      .Replace('/', '_') // replace URL unsafe characters with safe ones
      .Replace("=", ""); // no padding
  }

归功于：Tholle

【讨论】：

【解决方案7】：

    public string Decode(string str)
    {
       byte[] decbuff = Convert.FromBase64String(str.Replace(",", "=").Replace("-", "+").Replace("/", "_"));
       return System.Text.Encoding.UTF8.GetString(decbuff);
    }
    
    public string Encode(string input)
    {
        byte[] encbuff = Encoding.UTF8.GetBytes(input ?? "");
        return Convert.ToBase64String(encbuff).Replace("=", ",").Replace("+", "-").Replace("_", "/");
    }

这是与 JavaScript 保持一致的方法！

【讨论】：

【解决方案8】：

这是另一种解码 url-safe base64 的方法，它与 Marc 以相同的方式编码。我只是不明白为什么4-length%4 有效（确实如此）。

如下，只有origin的位长是6和8的公倍数，base64不加“=”到结果。

1 2 3 4 5 6 7 8|1 2 3 4 5 6 7 8|1 2 3 4 5 6 7 8 
1 2 3 4 5 6|1 2 3 4 5 6|1 2 3 4 5 6|1 2 3 4 5 6
                "=="            "="

所以我们可以反过来做，如果结果的位长不能被8整除，它已经被追加了：

base64String = base64String.Replace("-", "+").Replace("_", "/");
var base64 = Encoding.ASCII.GetBytes(base64String);
var padding = base64.Length * 3 % 4;//(base64.Length*6 % 8)/2
if (padding != 0)
{
    base64String = base64String.PadRight(base64String.Length + padding, '=');
}
return Convert.FromBase64String(base64String);

【讨论】：

【解决方案9】：

在 UWP 中使用 Microsoft 加密引擎。

uint length = 32;

IBuffer buffer = CryptographicBuffer.GenerateRandom(length);
string base64Str = CryptographicBuffer.EncodeToBase64String(buffer)
                   // ensure url safe
                   .TrimEnd('=').Replace('+', '-').Replace('/', '_');

return base64Str;

【讨论】：

【解决方案10】：

Karanvir Kang 的回答很好，我投了赞成票。但是，它确实在字符串的末尾留下了一个奇数字符（表示删除的填充字符的数量）。这是我的解决方案。

var bytesToEncode = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes("StringToEncode"); 
var bytesEncodedPadded = HttpServerUtility.UrlTokenEncode(bytesToEncode);
var objectIdBase64 = bytesEncodedPadded.Substring(0, bytesEncodedPadded.Length - 1);

【讨论】：