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    Base64编解码原理

    JAVA herman 3359浏览 0评论
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    我在面试过程中，问过很多高级java工程师，是否了解Base64？部分人回答了解，部分人直接回答不了解。而说了解的那部分人却回答不上来它的原理。

    Base64 的由来

    Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节代码的编码方式之一，大家可以查看RFC2045～RFC2049，上面有MIME的详细规范。它是一种基于用64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法。它通常用作存储、传输一些二进制数据编码方法！也是MIME（多用途互联网邮件扩展，主要用作电子邮件标准）中一种可打印字符表示二进制数据的常见编码方法！它其实只是定义用可打印字符传输内容一种方法，并不会产生新的字符集！

    传统的邮件只支持可见字符的传送，像ASCII码的控制字符就 不能通过邮件传送。这样用途就受到了很大的限制，比如图片二进制流的每个字节不可能全部是可见字符，所以就传送不了。最好的方法就是在不改变传统协议的情 况下，做一种扩展方案来支持二进制文件的传送。把不可打印的字符也能用可打印字符来表示，问题就解决了。Base64编码应运而生，Base64就是一种 基于64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法。

    什么是Base64？

    Base64被定义为：Base64内容传送编码被设计用来把任意序列的8位字节描述为一种不易被人直接识别的形式。

    （The Base64 Content-Transfer-Encoding is designed to represent arbitrary sequences of octets in a form that need not be humanly readable.） 

    Base64编码的原理

    它是用64个可打印字符表示二进制所有数据方法。由于2的6次方等于64，所以可以用每6个位元为一个单元，对应某个可打印字符。我们知道三个字节有24个位元，就可以刚好对应于4个Base64单元，即3个字节需要用4个Base64的可打印字符来表示。在Base64中的可打印字符包括字母A-Z、a-z、数字0-9 ，这样共有62个字符，此外两个可打印符号在不同的系统中一般有所不同。但是，我们经常所说的Base64另外2个字符是：“+/”。这64个字符，所对应表如下。

    Base64 编码 对应表

    转换的时候，将三个byte的数据，先后放入一个24bit的缓冲区中，先来的byte占高位。数据不足3byte的话，于缓冲区中剩下的bit用0补足。然后，每次取出6个bit，按照其值选择
    ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/中的字符作为编码后的输出。不断进行，直到全部输入数据转换完成。
    如果最后剩下两个输入数据，在编码结果后加1个“=”；如果最后剩下一个输入数据，编码结果后加2个“=”；如果没有剩下任何数据，就什么都不要加，这样才可以保证资料还原的正确性。

    Base64编码实例

    在这里，三个字符组成的输入值“Ow!”是base64编码的，得到的是4个字符的base64编码值“T3ch”。它是按以下方式工作的。

    1. 字符串"Ow!"被拆分成3个8位的字节(0x4F、0x77、0x21)。
    2.  这3个字节构成了一个24为的二进制01001111 01110111 00100001。
    3.  这些为被划分为一些6位的序列010011、110111、011100、1000001.
    4.  每个6位值都表示了从0～63之间的数字，对应base64字母表中的64个字符之一。得到的base64编码字符串是4个字符的字符串“T3ch”。然后就可以通过线路将这个字符串作为“安全的”8位字符传送出去，因为只用了一些移植性最好的字符(字母、数字等)。

    以下是JavaScript对Base64的编码实现。 

    // 现在将字符串"Ow!"转换为base64编码值
var str = 'Ow!';
// 或去字符串的二进制码
var binary = [];
for (var i = 0; i < str.length; i++) {
    // 转换为二进制表示
    var binStr = str.charCodeAt(i).toString(2);
    // 将得到的二进制放入数组中得到
    // ['1001111','1110111','100001']
    // 因为一个正常的二进制字节都是由8bit组成的,不够8bit的话不表示.上面得到的都不够8bit所以前面我们手动给补0,就得到了
    // ['01001111','01110111','00100001']
    binary.push(binStr);
}
// 1 把字符串按照6位分开,进行分割,得到['010011','110111','011100','1000001']
// 2 将每一个转换为十进制分别对于[19,55,28,33];
// 3 将每一位数字分别对于上面提供的base64对应表,得到对应的编码,分别对于 T 3 c h
// 4 最后就会得到base64编码T3ch
console.log('字符"Ow!"最后得到的base64编码为"T3ch"');

    Base64的原理

    下面我再通过一个转码过程例子来说明它的原理。

    3*8=4*6
    内存1个字符占8位
    转前： s 1 3
    先转成ascii：对应 115 49 51
    2进制： 01110011 00110001 00110011
    6个一组（4组） 011100110011000100110011
    然后才有后面的 011100 110011 000100 110011
    然后计算机是8位8位的存数 6不够，自动就补两个高位0了
    所有有了 高位补0
    科学计算器输入 00011100 00110011 00000100 00110011
    得到 28 51 4 51
    查对下照表 c z E z

    Base64编码技术的应用

    1. 传输数据，尽量做到数据可(防盗链)以在网络中正常传输，同时不会因为硬件或者软件不兼容，导致数据失真。
    2. 对数据进行简单加密，如对于URL或者地址空间的处理（如百度网盘地址、p2p链接），可以通过简单的Base64进行简单的处理，防止肉眼可以直视出这些信息的处理规则。同时也可以有效的进行互联网信息传输。

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