# Characters over the wire # Standards on sending, and parsing characters over the web. ## Basic idea ## - **Assign** a number to each character using a Character set. - **Encode** the number to bytes using an encoding scheme. - Transfer bytes over the internet The terms character set is used interchangably with character encoding and code pages. --- # Common character sets # ## ASCII ## - It assigns character to number mapping from 0-127 and covers english characters and some control codes (eg: new lines, tabs) - Not everything from 0-127 is mapped. ## Latin ## - Also called ISO-8859-1 character set. - This is an extension of ASCII and covers the Latin alphabet - ร€,รค... - Number mappings upto 255. ## Windows 1252 ## - Super set of Latin character set. - Introduced by Microsoft. ## Unicode ## - Capable of defining a mapping for 1.1 million characters. - Currently 150000 are defined. - Each mapping is also called a unicode code point. - Most languages - เฎ, เคน - Emojis ๐Ÿ˜ฎ, ๐Ÿค” - Math โˆซx.dx --- # Common encoding schemes # - An encoding scheme will encode the number to one or more bytes. ## Single byte encoding schemes ## - Uses up only one byte. - Suitable for ASCII, Latin and Windows 1252 character sets. - ASCII would only take up 7 bits, while Latin and Windows 1252 would take up 8 bits. - Because Windows 1252 is a superset of Latin, which is also a super set of ASCII, for a very long time in the past, the most used encoding scheme was Windows 1252. - Today, it only accounts for 1.4% of the internet traffic. ``` โ”Œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ” โ”‚ U+dec โ”‚ U+hex โ”‚ character โ”‚ byte โ”‚ hex โ”‚ dec โ”‚ bin โ”‚ โ”œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ค โ”‚ 97 โ”‚ 61 โ”‚ a โ”‚ 0 โ”‚ 61 โ”‚ 97 โ”‚ 01100001 โ”‚ โ”‚ 98 โ”‚ 62 โ”‚ b โ”‚ 1 โ”‚ 62 โ”‚ 98 โ”‚ 01100010 โ”‚ โ”‚ 99 โ”‚ 63 โ”‚ c โ”‚ 2 โ”‚ 63 โ”‚ 99 โ”‚ 01100011 โ”‚ โ”‚ 100 โ”‚ 64 โ”‚ d โ”‚ 3 โ”‚ 64 โ”‚ 100 โ”‚ 01100100 โ”‚ โ””โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”˜ ``` --- # Common encoding schemes # - *An encoding scheme will encode the number to one or more bytes. ## Multi byte encoding schemes ## ### UTF - 8 ### - Variable byte encoding scheme. - 1 - 4 bytes to represent a unicode code point. - Backward compatible with ASCII. - Can represent a maximum number of 2097152 code points. - 99% of the internet uses this encoding scheme. | Byte 1 | Byte 2 | Byte 3 | Byte 4 | Available bits | |----------|----------|----------|----------|----------------| | 0xxxxxxx | - | - | - | 7 | | 110xxxxx | 10xxxxxx | - | - | 11 | | 1110xxxx | 10xxxxxx | 10xxxxxx | - | 16 | | 11110xxx | 10xxxxxx | 10xxxxxx | 10xxxxxx | 21 | ``` โ”Œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ” โ”‚ U+dec โ”‚ U+hex โ”‚ character โ”‚ byte โ”‚ hex โ”‚ dec โ”‚ bin โ”‚ โ”œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ค โ”‚ 97 โ”‚ 61 โ”‚ a โ”‚ 0 โ”‚ 61 โ”‚ 97 โ”‚ 01100001 โ”‚ โ”‚ 98 โ”‚ 62 โ”‚ b โ”‚ 1 โ”‚ 62 โ”‚ 98 โ”‚ 01100010 โ”‚ โ”‚ 2960 โ”‚ b90 โ”‚ เฎ โ”‚ 2 โ”‚ e0 โ”‚ 224 โ”‚ 11100000 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 3 โ”‚ ae โ”‚ 174 โ”‚ 10101110 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 4 โ”‚ 90 โ”‚ 144 โ”‚ 10010000 โ”‚ โ”‚ 2361 โ”‚ 939 โ”‚ เคน โ”‚ 5 โ”‚ e0 โ”‚ 224 โ”‚ 11100000 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 6 โ”‚ a4 โ”‚ 164 โ”‚ 10100100 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 7 โ”‚ b9 โ”‚ 185 โ”‚ 10111001 โ”‚ โ”‚ 129300 โ”‚ 1f914 โ”‚ ๐Ÿค” โ”‚ 8 โ”‚ f0 โ”‚ 240 โ”‚ 11110000 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 9 โ”‚ 9f โ”‚ 159 โ”‚ 10011111 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 10 โ”‚ a4 โ”‚ 164 โ”‚ 10100100 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 11 โ”‚ 94 โ”‚ 148 โ”‚ 10010100 โ”‚ โ””โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”˜ ``` --- # Common encoding schemes # - An encoding scheme will encode the number to one or more bytes. ## Multi byte encoding schemes ## ### UTF - 16 ### - Variable byte encoding scheme. - 2 or 4 bytes to represent a unicode code point. ``` โ”Œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ” โ”‚ U+dec โ”‚ U+hex โ”‚ character โ”‚ byte โ”‚ hex โ”‚ dec โ”‚ bin โ”‚ โ”œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ค โ”‚ 97 โ”‚ 61 โ”‚ a โ”‚ 0 โ”‚ 00 โ”‚ 0 โ”‚ 00000000 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 1 โ”‚ 61 โ”‚ 97 โ”‚ 01100001 โ”‚ โ”‚ 98 โ”‚ 62 โ”‚ b โ”‚ 2 โ”‚ 00 โ”‚ 0 โ”‚ 00000000 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 3 โ”‚ 62 โ”‚ 98 โ”‚ 01100010 โ”‚ โ”‚ 2960 โ”‚ b90 โ”‚ เฎ โ”‚ 4 โ”‚ 0b โ”‚ 11 โ”‚ 00001011 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 5 โ”‚ 90 โ”‚ 144 โ”‚ 10010000 โ”‚ โ”‚ 2361 โ”‚ 939 โ”‚ เคน โ”‚ 6 โ”‚ 09 โ”‚ 9 โ”‚ 00001001 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 7 โ”‚ 39 โ”‚ 57 โ”‚ 00111001 โ”‚ โ”‚ 129300 โ”‚ 1f914 โ”‚ ๐Ÿค” โ”‚ 8 โ”‚ d8 โ”‚ 216 โ”‚ 11011000 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 9 โ”‚ 3e โ”‚ 62 โ”‚ 00111110 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 10 โ”‚ dd โ”‚ 221 โ”‚ 11011101 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 11 โ”‚ 14 โ”‚ 20 โ”‚ 00010100 โ”‚ โ””โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”˜ ``` --- # URL Encoding # - Applicable only for HTTP traffic. - Some characters have a special meaning in the url string Eg: &, #, ? - The url string should also be only in ASCII. - These characters should be treated differently. ## Steps to URL-encode a string ## - Encode the string in one of the encoding schemes. - If a particular character cannot appear in the url string, or is not ASCII, print the hex representation of the string, prefixed with a `%`. ``` โ”Œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ” โ”‚ U+dec โ”‚ U+hex โ”‚ character โ”‚ byte โ”‚ hex โ”‚ dec โ”‚ bin โ”‚ โ”œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ค โ”‚ 38 โ”‚ 26 โ”‚ & โ”‚ 0 โ”‚ 26 โ”‚ 38 โ”‚ 00100110 โ”‚ โ”‚ 63 โ”‚ 3f โ”‚ ? โ”‚ 1 โ”‚ 3f โ”‚ 63 โ”‚ 00111111 โ”‚ โ””โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”˜ ``` - For example, if the url string `p1&/pw?` were to be url-encoded under utf-8 encoding, then it would be `p1%26/pw%3f` ``` โ”Œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ” โ”‚ U+dec โ”‚ U+hex โ”‚ character โ”‚ byte โ”‚ hex โ”‚ dec โ”‚ bin โ”‚ โ”œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ค โ”‚ 38 โ”‚ 26 โ”‚ & โ”‚ 0 โ”‚ 00 โ”‚ 0 โ”‚ 00000000 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 1 โ”‚ 26 โ”‚ 38 โ”‚ 00100110 โ”‚ โ”‚ 63 โ”‚ 3f โ”‚ ? โ”‚ 2 โ”‚ 00 โ”‚ 0 โ”‚ 00000000 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 3 โ”‚ 3f โ”‚ 63 โ”‚ 00111111 โ”‚ โ””โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”˜ ``` - Under utf-16 encoding, it would be `p1%00%26/pw%00%3f` --- # What should be supported in applications? # - Support Unicode code points encoded as utf-8 characters. - URL encode under utf-8. --- # What is a character? # - It is a group of unicode code points - also called a grapheme cluster. - Eg: the character 'เฎชเฏ' consists of 2 unicode code points as seen below. ``` โ”Œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ” โ”‚ U+dec โ”‚ U+hex โ”‚ character โ”‚ byte โ”‚ hex โ”‚ dec โ”‚ bin โ”‚ โ”œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ค โ”‚ 2986 โ”‚ baa โ”‚ เฎช โ”‚ 0 โ”‚ e0 โ”‚ 224 โ”‚ 11100000 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 1 โ”‚ ae โ”‚ 174 โ”‚ 10101110 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 2 โ”‚ aa โ”‚ 170 โ”‚ 10101010 โ”‚ โ”‚ 3021 โ”‚ bcd โ”‚ เฏ | 3 โ”‚ e0 โ”‚ 224 โ”‚ 11100000 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 4 โ”‚ af โ”‚ 175 โ”‚ 10101111 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 5 โ”‚ 8d โ”‚ 141 โ”‚ 10001101 โ”‚ โ””โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”˜ ``` - Number of characters in a string is often different from `string.Length`. - Some languages (eg: python) return the number of unicode code points. - Some languages (eg: C#) will return the number of utf-16 bytes to encode the complete string. - The below emoji is of length 1 in python and length 4 in c#. ``` โ”Œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ฌโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ” โ”‚ U+dec โ”‚ U+hex โ”‚ character โ”‚ byte โ”‚ hex โ”‚ dec โ”‚ bin โ”‚ โ”œโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ผโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ค โ”‚ 129300 โ”‚ 1f914 โ”‚ ๐Ÿค” โ”‚ 0 โ”‚ d8 โ”‚ 216 โ”‚ 11011000 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 1 โ”‚ 3e โ”‚ 62 โ”‚ 00111110 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 2 โ”‚ dd โ”‚ 221 โ”‚ 11011101 โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ โ”‚ 3 โ”‚ 14 โ”‚ 20 โ”‚ 00010100 โ”‚ โ””โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”ดโ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”€โ”˜ ``` - Be careful about advertising character length limitations.