Base64 编码介绍、Base64编码转换原理与算法

技术  /  管理员 发布于 7年前   195

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！