Base64原理解析與使用

一、Base64編碼由來

　　為什么會有Base64編碼呢？因為有些網絡傳送渠道並不支持所有的字節，例如傳統的郵件只支持可見字符的傳送，像ASCII碼的控制字符就 不能通過郵件傳送。這樣用途就受到了很大的限制，比如圖片二進制流的每個字節不可能全部是可見字符，所以就傳送不了。最好的方法就是在不改變傳統協議的情 況下，做一種擴展方案來支持二進制文件的傳送。把不可打印的字符也能用可打印字符來表示，問題就解決了。Base64編碼應運而生，Base64就是一種 基於64個可打印字符來表示二進制數據的表示方法。

二、Base64的索引表

　　看一下Base64的索引表，字符選用了"A-Z、a-z、0-9、+、/" 64個可打印字符。數值代表字符的索引，這個是標准Base64協議規定的，不能更改。

三、Base64的原理

　　Base64的碼表只有64個字符， 如果要表達64個字符的話，使用6個bit即可完全表示(2的6次方為64)。

　　因為Base64的編碼只有6個bit即可表示，而正常的字符是使用8個bit表示， 8和6的最小公倍數是24，所以4個Base64字符可以表示3個標准的ascll字符；

　　如果是字符串轉換為Base64碼， 會先把對應的字符串轉換為ascll碼表對應的數字， 然后再把數字轉換為2進制， 比如a的ascll碼味97， 97的二進制是：01100001， 把8個二進制提取成6個，剩下的2個二進制和后面的二進制繼續拼接， 最后再把6個二進制碼轉換為Base64對於的編碼， 以下為具體的解析過程案例：

假設我們要對 Hello! 進行Base64編碼，按照ASCII表，其轉換過程如下圖所示：

可知 Hello! 的Base64編碼結果為 SGVsbG8h ，原始字符串長度為6個字符，編碼后長度為8個字符，每3個原始字符經Base64編碼成4個字符，編碼前后長度比4/3，這個長度比很重要 - 比原始字符串長度短，則需要使用更大的編碼字符集，這並不我們想要的；長度比越大，則需要傳輸越多的字符，傳輸時間越長。Base64應用廣泛的原因是在字符集大小與長度比之間取得一個較好的平衡，適用於各種場景。

是不是覺得Base64編碼原理很簡單？

但這里需要注意一個點：Base64編碼是每3個原始字符編碼成4個字符，如果原始字符串長度不能被3整除，那怎么辦？使用0值來補充原始字符串。

以 Hello!! 為例，其轉換過程為：

注：圖表中藍色背景的二進制0值是額外補充的。

Hello!! Base64編碼的結果為 SGVsbG8hIQAA 。最后2個零值只是為了Base64編碼而補充的，在原始字符中並沒有對應的字符，那么Base64編碼結果中的最后兩個字符 AA 實際不帶有效信息，所以需要特殊處理，以免解碼錯誤。

標准Base64編碼通常用 = 字符來替換最后的 A，即編碼結果為 SGVsbG8hIQ==。因為 = 字符並不在Base64編碼索引表中，其意義在於結束符號，在Base64解碼時遇到 = 時即可知道一個Base64編碼字符串結束。

如果Base64編碼字符串不會相互拼接再傳輸，那么最后的 = 也可以省略，解碼時如果發現Base64編碼字符串長度不能被4整除，則先補充 = 字符，再解碼即可。

解碼是對編碼的逆向操作，但注意一點：對於最后的兩個 = 字符，轉換成兩個 A 字符，再轉成對應的兩個6比特二進制0值，接着轉成原始字符之前，需要將最后的兩個6比特二進制0值丟棄，因為它們實際上不攜帶有效信息。

目前Data URI 支持很多中類型：

目前，Data URI scheme支持的類型有：
　　data:,文本數據
　　data:text/plain,文本數據
　　data:text/html,HTML代碼
　　data:text/html;base64,base64編碼的HTML代碼
　　data:text/css,CSS代碼
　　data:text/css;base64,base64編碼的CSS代碼
　　data:text/javascript,Javascript代碼
　　data:text/javascript;base64,base64編碼的Javascript代碼
　　data:image/gif;base64,base64編碼的gif圖片數據
　　data:image/png;base64,base64編碼的png圖片數據
　　data:image/jpeg;base64,base64編碼的jpeg圖片數據
　　data:image/x-icon;base64,base64編碼的icon圖片數據

base64簡單地說，它把一些 8-bit 數據翻譯成標准 ASCII 字符，目前，IE8、Firfox、Chrome、Opera瀏覽器都支持這種小文件嵌入。

參考：

base64的編碼原理：http://www.cnblogs.com/hongru/archive/2012/01/14/2321397.html

base64字節碼原理：http://www.cnblogs.com/chengxiaohui/articles/3951129.html

Base64編碼原理與應用

四、base64字符串與普通字符串互轉

　　C#實例

//轉成 Base64 形式的 System.String:
    string a = "base64字符串與普通字符串互轉";  
    byte[] b = System.Text.Encoding.Default.GetBytes(a);      
    //轉成 Base64 形式的 System.String  
    a = Convert.ToBase64String(b);  
    Response.Write(a);  
 
//轉回到原來的 System.String:
    byte[] c = Convert.FromBase64String(a);  
    a = System.Text.Encoding.Default.GetString(c);  
    Response.Write(a);