一步到位 Base64 編碼

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什么是Base64

下面一段引用百度百科的介紹,不知道你看后會有什么感想,反正當初我剛接觸Base64時是沒看明白它在說什么。

Base64是網(wǎng)絡上最常見的用于傳輸8Bit字節(jié)代碼的編碼方式之一,大家可以查看RFC2045~RFC2049,上面有MIME的詳細規(guī)范。Base64編碼可用于在HTTP環(huán)境下傳遞較長的標識信息。例如,在Java Persistence系統(tǒng)Hibernate中,就采用了Base64來將一個較長的唯一標識符(一般為128-bit的UUID)編碼為一個字符串,用作HTTP表單和HTTP GET URL中的參數(shù)。在其他應用程序中,也常常需要把二進制數(shù)據(jù)編碼為適合放在URL(包括隱藏表單域中的形式。此時,采用Base64編碼具有不可讀性,即所編碼的數(shù)據(jù)不會被人用肉眼所直接看到。

下面這段是給出我的理解,當然要看懂下面這段,你需要掌握一些非常基礎的計算機技術常識,如:一個字節(jié)是8bits(8位)等。

Base64編碼要求把3個8位字節(jié)(3x8=24)轉化為4個6位的字節(jié)(4x6=24),因為在計算機中,一個字節(jié)是8bits所以需要在編碼后的6位的前面補兩個0,形成8位一個字節(jié)的形式。 在對一個串(可能是字符串,也可以是二進制串)進行Base64編碼的過程中,如果最后剩下的串不足3個字節(jié),則用0填充,輸出字符使用'=',因此編碼后輸出的文本末尾可能會出現(xiàn)1或2個'='。
為了保證所輸出的編碼是可讀字符,Base64制定了一個編碼表,以便進行統(tǒng)一轉換。編碼表的大小為2^6=64,這也是Base64名稱的由來。
我曾把Base64編碼理解成64進制(把陌生概念映射到熟悉的領域幫助理解),但Base64編碼與64進制不完全一樣。

編碼規(guī)則

  1. 把3個字符變成4個字符。
  2. 每76個字符加一個換行符。
  3. 最后的結束符也要處理。

Base64要求把每三個8Bit的字節(jié)轉換為四個6Bit的字節(jié)(3x8 = 4x6 = 24),然后把6Bit再添兩位高位0,組成四個8Bit的字節(jié),也就是說,轉換后的字符串理論上將要比原來的長1/3。

Base64編碼表

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

編碼過程

這里僅舉一個ASCII碼編碼過程的例子。針對UTF-8或圖片等的編碼過程與之類似,只是把對應的 轉成ascii轉換成2進制 這兩步替換成其他對應的步驟,只要能得到一個2進制串就行了。

首先把原理的公式列一下: 3x8=4x6
內(nèi)存1個字符占8位
轉前: a 4 9
先轉成ascii:對應 97 52 57(只有ascii字符才會這樣操作)
轉成2進制: 01100001 00110100 00111001
6個一組(4組) {011000}{010011}{010000}{111001}
然后才有后面的 011000 010011 010000 111001
然后計算機是8位8位的存數(shù) 6不夠,自動就補兩個高位0了
所以有了 高位補0得到:00011000 00010011 00010000 00111001
轉成十進制得到: 24 19 16 57
查表得到 Y T Q 5

Base64 編碼的擴展

Base64 在 URL 中的擴展

標準的Base64并不適合直接放在URL里傳輸,因為URL編碼器會把標準Base64中的“/”和“+”字符變?yōu)樾稳纭?XX”的形式,而這些“%”號在存入數(shù)據(jù)庫時還需要再進行轉換,因為ANSI SQL中已將“%”號用作通配符。

為解決此問題,可采用一種用于URL的改進Base64編碼,它在末尾填充'='號,并將標準Base64中的“+”和“/”分別改成了“-”和“_”,這樣就免去了在URL編解碼和數(shù)據(jù)庫存儲時所要作的轉換,避免了編碼信息長度在此過程中的增加,并統(tǒng)一了數(shù)據(jù)庫、表單等處對象標識符的格式。

Base64在正則表達式中的擴展

用于正則表達式的改進Base64,它將“+”和“/”改成了“!”和“-”,因為“+”,“*”在正則表達式中都具有特殊含義。

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