Base64原理

Base64原理

算法基础加密 2016-03-02 20:35:30 877 0 0

medusar 算法基础加密

## Base64 是什么？
Base64是一种数据表示方法，它使用64个可打印字符来表示二进制数据,所以才叫做Base64。
## Base64 能做什么？
Base64一般用于处理文本数据，表示、传输、存储。比如MIME中的email，以及在xml中存储复杂数据。
**编码** 
将普通数据转换成符合Base64标准的数据的过程。
**解码** 
将Base64标准的数据转换成普通数据的过程。

## Base64 的原理？
### 64个可打印字符
52个字母：大写字母+小写字母
10个数字：0~9
两个特殊字符：+ 和 /
以上就够64个了，但是有时候还会用一个“=”，等号的作用是填充，后面会讲到。

Base64字符对照表：
|数值|字符|数值	|字符|数值	|字符 |数值|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	|/  |

### 编码原理
2的6次方等于64，所以，如果用Base64来表示二进制数据的话，那么每6位就可以用一个Base64字符表示。

在计算机中，一个字节占8位，每个英文字符占1个字节。所以，假如有三个英文字符，那么一共3*8=24位，每6位可以用一个Base64表示，所以，转换后的长度为4个字符。

编码过程：
1. base64的编码都是按字符串长度，以每3个8bit的字符为一组
2. 针对每组，首先获取每个字符的ASCII编码
3. 将ASCII编码转换成8bit的二进制，得到一组3*8=24bit的字节
4. 将这24bit划分为4个6bit的字节，并在每个6bit的字节前面都填两个高位0，得到4个8bit的字节
5. 4个8bit的字节转换成10进制,对照Base64编码表，得到编码后的字符。

假设有一个字符串"Man"，要用Base64编码，过程如下：
1. 首先找到每个字符对应的ASCII值，然后将该值转为二进制表示。
2. 三个字符的二进制表示按顺序组合在一起。
3. 重新分组，每6个二进制作为一组，并将分组之后的二进制转为10进制表示。
4. 查表找到10进制数据对应的字符，将新字符拼起来即可。
如下图：
![man编码过程](http://7xo4v8.com1.z0.glb.clouddn.com/blog%2Fbase64-man.png)

上面我们用了三个字符，3*8=24，正好是6的整数倍，但是如果我们只有两个字符呢，此时2*8=16，不是6的整数倍，怎么办呢？
解决办法很简单：补位。如果8位字符数不够3的整数倍，那么就在最后补0，以达到6的整数倍，在编码后的base64文本后加上一个或两个'='号，代表补足的字节数。

这里要好好解释一下，有两个概念
**补位**：原始数据的二进制表示，如果位数不是6的整数倍，则需要补够为6的整数位，然后按照上面的规则进行转换。
**=填充**：原始数据按照字节计算，如果不够三个字节的整数倍，则需要用“=”补齐，比如最后缺一个字节，那么就在最后加一个“=”，缺两个字节，就加两个。
比如下面的例子：
![bse64-code](http://7xo4v8.com1.z0.glb.clouddn.com/blog%2Fbase64-code.png)

当只有’A‘一个字符的时候，首先，二进制只有8位，不够6的整数倍，所以需要补4个零，凑够12位。而这12位对应的Base64编码是QQ。由于A只占一个字节，所以距离三个字节还差2个，所以最后需要补上两个等号。所以A的Base64编码结果就是：
QQ==

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