Base64 算法原理，以及編碼、解碼【加密、解密】 介紹

    Base64編碼，是我們程序開發中經常使用到的編碼方法。它是一種基於用64個可打印字符來表示二進制數據的表示方法。它通常用作存儲、傳輸一些二進制數據編碼方法！也是MIME（多用途互聯網郵件擴展，主要用作電子郵件標准）中一種可打印字符表示二進制數據的常見編碼方法！它其實只是定義用可打印字符傳輸內容一種方法，並不會產生新的字符集！有時候，我們學習轉換的思路后，我們其實也可以結合自己的實際需要，構造一些自己接口定義編碼方式。好了，我們一起看看，它的轉換思路吧！

Base64實現轉換原理

    它是用64個可打印字符表示二進制所有數據方法。由於2的6次方等於64，所以可以用每6個位元為一個單元，對應某個可打印字符。我們知道三個字節有24個位元，就可以剛好對應於4個Base64單元，即3個字節需要用4個Base64的可打印字符來表示。在Base64中的可打印字符包括字母A-Z、a-z、數字0-9 ，這樣共有62個字符，此外兩個可打印符號在不同的系統中一般有所不同。但是，我們經常所說的Base64另外2個字符是：“+/”。這64個字符，所對應表如下。

編號	字符		編號	字符		編號	字符		編號	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	/

    轉換的時候，將三個byte的數據，先后放入一個24bit的緩沖區中，先來的byte占高位。數據不足3byte的話，於緩沖區中剩下的bit用0補足。然后，每次取出6個bit，按照其值選擇
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/中的字符作為編碼后的輸出。不斷進行，直到全部輸入數據轉換完成。

    如果最后剩下兩個輸入數據，在編碼結果后加1個“=”；如果最后剩下一個輸入數據，編碼結果后加2個“=”；如果沒有剩下任何數據，就什么都不要加，這樣才可以保證資料還原的正確性。

    編碼后的數據比原始數據略長，為原來的4/3。無論什么樣的字符都會全部被編碼，因此不像Quoted-printable 編碼，還保留部分可打印字符。所以，它的可讀性不如Quoted-printable編碼！

文本	M								a								n
ASCII編碼	77								97								110
二進制位	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編碼	T						W						F						u

     M的Ascii碼是77,前六位對應值為19，對應base64字符是T，如此類推。其它字符編碼就可以自動轉換得到！我們看看另外不是剛好是3個字節的情況！

文本（1 Byte）	A
二進制位	0	1	0	0	0	0	0	1
二進制位（補0）	0	1	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0
Base64編碼	Q						Q						=						=
文本（2 Byte）	B								C
二進制位	0	1	0	0	0	0	1	0	0	1	0	0	0	0	1	1			x	x	x	x	x	x
二進制位（補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編碼	Q						k						M						=

Base64轉換代碼實現

     既然知道了方法，那么我們如果要自己寫個簡單轉換，好像也是很容易的！下面，我寫下我做轉換php代碼！

<?php

/**

*base64編碼方法、本方法只是做base64轉換過程代碼舉例說明，通過該例子可以任意改造不同語言版

*@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+/";

////將原始的3個字節轉換為4個字節

$slen=strlen($src);

$smod = ($slen%3);

$snum = floor($slen/3);

$desc = array();

for($i=0;$i<$snum;$i++)

{

////讀取3個字節

$_arr = array_map('ord',str_split(substr($src,$i*3,3)));

///計算每一個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);

///計算非3倍數字節

$_arr = array_map('ord',str_split(substr($src,$snum*3,3)));

$_dec0= $_arr[0]>>2;

///只有一個字節

if(!isset($_arr[1]))

{

$_dec1= (($_arr[0]&3)<<4);

$_dec2=$_dec3="=";

}

else

{

///2個字節

$_dec1= (($_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，通過這個例子，我想base64編碼轉換原理、算法有些了解了吧！它轉換過程很簡單，只需要做個映射表，然后將原先做一些移位運算就可以完成！我們通過該例子，是不是可以做個自己的base32這類的編碼呢！歡迎朋友們交流！

 

作者：程默的博客  QQ:8292669
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