Hex (шестнадцатеричное) кодирование: гид

Введение

Шестнадцатеричная система счисления, или hex — это один из самых распространённых способов представления бинарных данных в человекочитаемом виде. Любой байт записывается ровно двумя hex-цифрами, что делает hex идеальным инструментом для отладки, описания цветов в CSS, кодирования MAC-адресов, записи хешей и многого другого. В этой статье разберём, как устроена шестнадцатеричная система, где она применяется и как конвертировать данные между hex и другими форматами.

Для практической работы используйте наши инструменты: Hex в RGB конвертер и текст в hex.

Что такое шестнадцатеричная система

В привычной нам десятичной системе используется десять цифр: 0–9. В шестнадцатеричной цифр шестнадцать: 0–9 плюс буквы A, B, C, D, E, F (или строчные a–f), которые представляют значения 10, 11, 12, 13, 14, 15. Таким образом, один hex-разряд может хранить 16 значений — ровно 4 бита.

Таблица соответствия:

Поскольку один hex-разряд — это 4 бита, два hex-разряда идеально представляют один байт (8 бит). Это и делает hex настолько популярным: любое бинарное значение можно записать hex-строкой в два раза короче, чем двоичной строкой.

Префиксы и обозначения

Чтобы отличить hex-числа от десятичных, используются разные обозначения в зависимости от контекста:

• 0x — префикс в C, C++, Java, JavaScript, Python: 0xFF, 0x1A
• # — в CSS для цветов: #FF0000 (красный)
• $ — в Pascal и ассемблерах: $FF
• h — суффикс в ассемблерах: 0FFh
• Без префикса — в большинстве контекстов, если понятно из контекста: FF

Где применяется hex

1. Цвета в вебе (CSS)

В CSS цвет записывается как #RRGGBB, где RR, GG и BB — hex-значения красного, зелёного и синего каналов от 00 до FF. Например:

• #FF0000 — чистый красный
• #00FF00 — чистый зелёный
• #0000FF — чистый синий
• #FFFFFF — белый
• #000000 — чёрный
• #1A2B3C — произвольный цвет

Современный CSS поддерживает также 4-байтовую запись с альфа-каналом#RRGGBBAA и сокращённую запись #RGB. Подробнее о цветовых моделях — в нашей статье о теории цвета.

2. MAC-адреса

Сетевой адрес устройства записывается как шесть байтов в hex, разделённых двоеточием или дефисом: 00:1A:2B:3C:4D:5E. Это канонический формат MAC-адреса.

3. IPv6-адреса

IPv6 состоит из 128 бит, записанных как 8 групп по 4 hex-цифры, разделённых двоеточием:2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334. Группы из нулей можно сокращать:::.

4. Хеши и контрольные суммы

Результат работы хеш-функций (MD5, SHA-1, SHA-256) традиционно выводится в hex. Например, SHA-256 от строки «hello»:

2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824

Подробнее о хеш-функциях — в статьях о MD5 и о SHA-256.

5. Hex dump при отладке

Программы вроде hexdump, xxd или HxD показывают содержимое бинарного файла в виде таблицы: слева — адреса, посередине — hex-байты, справа — ASCII представление. Это стандартный инструмент при анализе неизвестных форматов файлов или сетевых пакетов.

00000000  48 65 6c 6c 6f 2c 20 77  6f 72 6c 64 21 0a        |Hello, world!.|
0000000e

6. UUID и GUID

Уникальные идентификаторы UUID записываются в hex и разделяются дефисами:550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000. Подробнее — в статье о генерации UUID.

7. Programming: побитовые операции

В программировании hex удобен для записи битовых масок и флагов. Например, флаги доступа0xFF (все 8 бит установлены), 0x0F (младшая половина байта),0x80 (только старший бит).

Преобразование hex в другие системы

Hex в десятичную

Чтобы перевести hex в десятичную, каждую цифру умножаем на соответствующую степень 16 и складываем. Например, 0x2A:

0x2A = 2 * 16 + 10 = 42

Для большего числа, например 0xDEAD:

0xDEAD = 13 * 4096 + 14 * 256 + 10 * 16 + 13
       = 53248 + 3584 + 160 + 13
       = 57005

Десятичная в hex

Обратная операция — последовательное деление на 16 с запоминанием остатков:

255 / 16 = 15, остаток 15  → F
 15 / 16 = 0, остаток 15   → F

Итог: 255 = 0xFF

Hex в двоичную

Каждая hex-цифра независимо переводится в 4 двоичных разряда. Это самая простая конвертация:

0x2A:
  2 = 0010
  A = 1010
  → 00101010

Hex и текст

Любой текст можно представить в hex, закодировав каждый байт. Например, слово «Hello» в ASCII:

H = 0x48
e = 0x65
l = 0x6C
l = 0x6C
o = 0x6F

"Hello" → "48656C6C6F"

Кириллица в UTF-8 занимает по два байта на букву. Например, «Привет»:

"Привет" → "D09FD180D0B8D0B2D0B5D182"

Hex в разных языках программирования

JavaScript

// Строка в hex
function textToHex(text) {
  const bytes = new TextEncoder().encode(text);
  return Array.from(bytes).map(b => b.toString(16).padStart(2, '0')).join('');
}

textToHex('Hello');  // "48656c6c6f"
textToHex('Привет'); // "d09fd180d0b8d0b2d0b5d182"

// Hex в строку
function hexToText(hex) {
  const bytes = new Uint8Array(hex.match(/.{2}/g).map(h => parseInt(h, 16)));
  return new TextDecoder().decode(bytes);
}

hexToText('48656c6c6f');  // "Hello"

// Числа в hex и обратно
(255).toString(16);     // "ff"
parseInt('ff', 16);     // 255
0xFF;                   // 255

Python

# Строка в hex
text = 'Hello'
hex_str = text.encode('utf-8').hex()
# '48656c6c6f'

# Hex в строку
bytes.fromhex('48656c6c6f').decode('utf-8')
# 'Hello'

# Числа
hex(255)        # '0xff'
int('ff', 16)   # 255
0xFF            # 255

PHP

<?php
// Строка в hex
$hex = bin2hex('Hello');  // "48656c6c6f"

// Hex в строку
$str = hex2bin('48656c6c6f');  // "Hello"

// Числа
dechex(255);  // "ff"
hexdec('ff'); // 255

Hex dump: что показывает и зачем нужен

Hex dump — это представление бинарных данных в виде таблицы с тремя колонками: смещение (адрес), hex-байты и ASCII-представление. Для непечатных символов в ASCII-колонке показывается точка. Это незаменимый инструмент при:

• анализе неизвестных бинарных форматов;
• поиске сигнатур файлов (magic numbers);
• отладке сетевых пакетов;
• восстановлении удалённых файлов;
• изучении прошивок и исполняемых файлов.

Первые байты файла часто определяют его формат — это называется «magic number». Например:

Эти сигнатуры используют файловые менеджеры и антивирусы для определения типа файла по содержимому, а не по расширению.

Hex и Base64: сравнение

Hex и Base64 — два популярных способа представить бинарные данные как текст. У каждого свои плюсы:

Если важна компактность — выбирайте Base64. Если нужно легко читать отдельные байты или работать с битами — hex удобнее. Подробнее о сравнении методов кодирования читайте в нашей статье о сравнении кодировок.

Распространённые ошибки

1. Пропущенный ведущий ноль

Каждый байт должен записываться двумя hex-цифрами. Если записать 0xF вместо0x0F, при декодировании строка «сожмётся» и сместятся все последующие байты. В JavaScript и Python используйте padStart(2, '0') или форматирование.

2. Путаница регистра

Hex нечувствителен к регистру: 0xFF и 0xff — одно и то же. Но разные библиотеки и стандарты могут предпочитать тот или иной регистр. В CSS традиционно используют верхний регистр, в URL — нижний.

3. Смешивание строк и чисел

0xFF как число — это 255. "0xFF" как строка — это четыре символа. Не путайте их при сериализации и парсинге.

4. Забытый префикс 0x

В большинстве языков 0xFF — это hex-число, а FF — это идентификатор переменной. Если вы передаёте hex как строку в parseInt, префикс 0x можно опустить, указав основание 16.

Заключение

Шестнадцатеричная система — компактный и удобный способ записать бинарные данные. Hex используется везде: от цветов в CSS до хешей и MAC-адресов. Главное преимущество — каждый байт занимает ровно два символа, что делает hex идеальным для отладки и анализа бинарных данных. Если вам нужно представление ещё компактнее — используйте Base64.

Для практической работы у нас есть удобные инструменты: Hex в RGB конвертер и текст в hex. А если хотите сравнить hex с другими способами кодирования — загляните в наш сравнительный обзор.