手记

Base64编码原理

Base64的由来

目前Base64已经成为网络上常见的传输8Bit字节代码的编码方式之一。在做支付系统时,系统之间的报文交互都需要使用Base64对明文进行转码,然后再进行签名或加密,之后再进行(或再次Base64)传输。那么,Base64到底起到什么作用呢?

在参数传输的过程中经常遇到的一种情况:使用全英文的没问题,但一旦涉及到中文就会出现乱码情况。与此类似,网络上传输的字符并不全是可打印的字符,比如二进制文件、图片等。Base64的出现就是为了解决此问题,它是基于64个可打印的字符来表示二进制的数据的一种方法。

电子邮件刚问世的时候,只能传输英文,但后来随着用户的增加,中文、日文等文字的用户也有需求,但这些字符并不能被服务器或网关有效处理,因此Base64就登场了。随之,Base64在URL、Cookie、网页传输少量二进制文件中也有相应的使用。

Base64的编码原理

Base64的原理比较简单,每当我们使用Base64时都会先定义一个类似这样的数组:

  1. ['A', 'B', 'C', ... 'a', 'b', 'c', ... '0', '1', ... '+', '/']

上面就是Base64的索引表,字符选用了”A-Z、a-z、0-9、+、/“ 64个可打印字符,这是标准的Base64协议规定。在日常使用中我们还会看到“=”或“==”号出现在Base64的编码结果中,“=”在此是作为填充字符出现,后面会讲到。

具体转换步骤

  • 第一步,将待转换的字符串每三个字节分为一组,每个字节占8bit,那么共有24个二进制位。

  • 第二步,将上面的24个二进制位每6个一组,共分为4组。

  • 第三步,在每组前面添加两个0,每组由6个变为8个二进制位,总共32个二进制位,即四个字节。

  • 第四步,根据Base64编码对照表(见下图)获得对应的值。

  1. 0 A  17 R   34 i   51 z

  2. 1 B  18 S   35 j   52 0

  3. 2 C  19 T   36 k   53 1

  4. 3 D  20 U   37 l   54 2

  5. 4 E  21 V   38 m   55 3

  6. 5 F  22 W   39 n   56 4

  7. 6 G  23 X   40 o   57 5

  8. 7 H  24 Y   41 p   58 6

  9. 8 I  25 Z   42 q   59 7

  10. 9 J  26 a   43 r   60 8

  11. 10 K  27 b   44 s   61 9

  12. 11 L  28 c   45 t   62 +

  13. 12 M  29 d   46 u   63 /

  14. 13 N  30 e   47 v

  15. 14 O  31 f   48 w   

  16. 15 P  32 g   49 x

  17. 16 Q  33 h   50 y

从上面的步骤我们发现:

  • Base64字符表中的字符原本用6个bit就可以表示,现在前面添加2个0,变为8个bit,会造成一定的浪费。因此,Base64编码之后的文本,要比原文大约三分之一。

  • 为什么使用3个字节一组呢?因为6和8的最小公倍数为24,三个字节正好24个二进制位,每6个bit位一组,恰好能够分为4组。


轉自https://www.cnblogs.com/yanzi-meng/p/10689279.html

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