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Base64 编码介绍、Base64编码转换原理与算法

时间:2016-06-04 23:48:51 来源:互联网 作者: 神秘的大神 字体:

Base64编码,是我们程序开发中经常使用到的编码方法。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!有时候,我们学习转换的思路后,我们其实也可以结合自己的实际需要,构造一些自己接口定义编码方式。好了,我们一起看看,它的转换思路吧!

Base64实现转换原理

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。

编号 字符 编号 字符 编号 字符 编号 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 /

Base64编码转换算法、转换原理

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。

编码后的数据比原始数据略长,为原来的4/3。无论什么样的字符都会全部被编码,因此不像Quoted-printable 编码,还保留部分可打印字符。所以,它的可读性不如Quoted-printable 编码!

文本 M a n
ASCII编码 77 97 110
二进制位 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0
索引 19 22 5 46
Base64编码 T W F u

M的Ascii码是77,前六位对应值为19,对应base64字符是T,如此类推。其它字符编码就可以自动转换得到!我们看看另外不是刚好是3个字节的情况!

文本(1 Byte) A
二进制位 0 1 0 0 0 0 0 1
二进制位(补0) 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
Base64编码 Q Q = =
文本(2 Byte) B C
二进制位 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 x x x x x x
二进制位(补0) 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 x x x x x x
Base64编码 Q k M =

Base64转换代码实现

既然知道了方法,那么我们如果要自己写个简单转换,好像也是很容易的!下面,我写下我做转换php代码!

/**
 *base64编码方法、本方法只是做base64转换过程代码举例说明,通过该例子可以任意改造不同语言版
 *@author 程默
 *@copyright http://blog.chacuo.net
 *@param $src 原字符串
 *@return string base64字符串*
 */
function c_base64_encode($src)
{
	static $base="ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
	
	////将原始的3个字节转换为4个字节
	$slen=strlen($src);
	$smod = ($slen%3);
	$snum = floor($slen/3);
	
	
	$desc = array();
	
	for($i=0;$i<$snum;$i++)
	{
		////读取3个字节
		$_arr = array_map('ord',str_split(substr($src,$i*3,3)));
		
		///计算每一个base64值
		$_dec0= $_arr[0]>>2;
		$_dec1= (($_arr[0]&3)<<4)|($_arr[1]>>4);
		$_dec2= (($_arr[1]&0xF)<<2)|($_arr[2]>>6);	
		$_dec3= $_arr[2]&63;

		$desc = array_merge($desc,array($base[$_dec0],$base[$_dec1],$base[$_dec2],$base[$_dec3]));
	}
	
	if($smod==0) return implode('',$desc);
	
	///计算非3倍数字节
	$_arr = array_map('ord',str_split(substr($src,$snum*3,3)));
	$_dec0= $_arr[0]>>2;
	///只有一个字节
	if(!isset($_arr[1]))
	{
		$_dec1= (($_arr[0]&3)<<4);
		$_dec2=$_dec3="=";
	}
	else 
	{
		///2个字节
		$_dec1= (($_arr[0]&3)<<4)|($_arr[1]>>4);
		$_dec2= $base[($_arr[1]&7)<<2];
		$_dec3="=";
	}
	$desc = array_merge($desc,array($base[$_dec0],$base[$_dec1],$_dec2,$_dec3));
	return implode('',$desc);
}

好了,通过这个例子,我想base64编码转换原理、算法有些了解了吧!它转换过程很简单,只需要做个映射表,然后将原先做一些移位运算就可以完成!我们通过该例子,是不是可以做个自己的base32这类的编码呢!欢迎朋友们交流!