[轉(zhuǎn)]一篇文章徹底弄懂Base64編碼原理

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Base64的由來

目前Base64已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)上常見的傳輸8Bit字節(jié)代碼的編碼方式之一。在做支付系統(tǒng)時,系統(tǒng)之間的報文交互都需要使用Base64對明文進行轉(zhuǎn)碼,然后再進行簽名或加密,之后再進行(或再次Base64)傳輸。那么,Base64到底起到什么作用呢?

在參數(shù)傳輸?shù)倪^程中經(jīng)常遇到的一種情況:使用全英文的沒問題,但一旦涉及到中文就會出現(xiàn)亂碼情況。與此類似,網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)淖址⒉蝗强纱蛴〉淖址热缍M制文件、圖片等。Base64的出現(xiàn)就是為了解決此問題,它是基于64個可打印的字符來表示二進制的數(shù)據(jù)的一種方法。

電子郵件剛問世的時候,只能傳輸英文,但后來隨著用戶的增加,中文、日文等文字的用戶也有需求,但這些字符并不能被服務(wù)器或網(wǎng)關(guān)有效處理,因此Base64就登場了。隨之,Base64在URL、Cookie、網(wǎng)頁傳輸少量二進制文件中也有相應(yīng)的使用。

Base64的編碼原理

Base64的原理比較簡單,每當(dāng)我們使用Base64時都會先定義一個類似這樣的數(shù)組:

['A', 'B', 'C', ... 'a', 'b', 'c', ... '0', '1', ... '+', '/']

上面就是Base64的索引表,字符選用了"A-Z、a-z、0-9、+、/" 64個可打印字符,這是標(biāo)準(zhǔn)的Base64協(xié)議規(guī)定。在日常使用中我們還會看到“=”或“==”號出現(xiàn)在Base64的編碼結(jié)果中,“=”在此是作為填充字符出現(xiàn),后面會講到。
具體轉(zhuǎn)換步驟
第一步,將待轉(zhuǎn)換的字符串每三個字節(jié)分為一組,每個字節(jié)占8bit,那么共有24個二進制位。
第二步,將上面的24個二進制位每6個一組,共分為4組。
第三步,在每組前面添加兩個0,每組由6個變?yōu)?個二進制位,總共32個二進制位,即四個字節(jié)。
第四步,根據(jù)Base64編碼對照表(見下圖)獲得對應(yīng)的值。

0 A  17 R   34 i   51 z
1 B  18 S   35 j   52 0
2 C  19 T   36 k   53 1
3 D  20 U   37 l   54 2
4 E  21 V   38 m   55 3
5 F  22 W   39 n   56 4
6 G  23 X   40 o   57 5
7 H  24 Y   41 p   58 6
8 I  25 Z   42 q   59 7
9 J  26 a   43 r   60 8
10 K  27 b   44 s   61 9
11 L  28 c   45 t   62 +
12 M  29 d   46 u   63 /
13 N  30 e   47 v
14 O  31 f   48 w   
15 P  32 g   49 x
16 Q  33 h   50 y
image.png

image.png

注意事項

大多數(shù)編碼都是由字符串轉(zhuǎn)化成二進制的過程,而Base64的編碼則是從二進制轉(zhuǎn)換為字符串。與常規(guī)恰恰相反,
Base64編碼主要用在傳輸、存儲、表示二進制領(lǐng)域,不能算得上加密,只是無法直接看到明文。也可以通過打亂Base64編碼來進行加密。
中文有多種編碼(比如:utf-8、gb2312、gbk等),不同編碼對應(yīng)Base64編碼結(jié)果都不一樣。

延伸

上面我們已經(jīng)看到了Base64就是用6位(2的6次冪就是64)表示字符,因此成為Base64。同理,Base32就是用5位,Base16就是用4位。大家可以按照上面的步驟進行演化一下。
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