Base64編碼及其作用

Base64編碼的作用:由於某些系統中只能使用ASCII字符。Base64就是用來將非ASCII字符的數據轉換成ASCII字符的一種方法。它使用下面表中所使用的字符與編碼。

而且base64特別適合在http,mime協議下快速傳輸數據。

base64其實不是安全領域下的加密解密算法。雖然有時候經常看到所謂的base64加密解密。其實base64只能算是一個編碼算法,對數據內容進行編碼來適合傳輸。雖然base64編碼過後原文也變成不能看到的字符格式,但是這種方式很初級,很簡單。

 Base64編碼方法要求把每三個8Bit的字節轉換爲四個6Bit的字節,其中,轉換之後的這四個字節中每6個有效bit爲是有效數據,空餘的那兩個 bit用0補上成爲一個字節。因此Base64所造成數據冗餘不是很嚴重,Base64是當今比較流行的編碼方法,因爲它編起來速度快而且簡單

 舉個例子,有三個字節的原始數據:aaaaaabb bbbbccccc ccdddddd(這裏每個字母表示一個bit位)
  那麼編碼之後會變成:      00aaaaaa 00bbbbbb 00cccccc 00dddddd

所以可以看出base64編碼簡單,雖然編碼後不是明文,看不出原文,但是解碼也很簡單

各位看官應該都是資深的網蟲了,小弟斗膽在此問問大家,平時上網時,除了泡MM、到論壇灌水、扔版磚……之外,進行的最多的是什麼活動?對了,你一定會說:是收發電子郵件!(誰敢說自己沒收/發過電子郵件的?拉出去槍斃了!!) 
收 /發E-mail的時候有一個安全性的問題--假想一下,你花了一整天時間給系花寫的情書,在發送的過程中被隔壁宿舍張三那小子截獲了(難道他是黑 客??),更糟的是他是你的情敵啊……天,後果不堪設想!!因此,我們必須有一種比較可靠的加密方法,能夠對電子郵件的明文進行轉換,至少要得出一個無法 被別人一眼就看出內容來的東西,而且編碼/解碼的速度還要足夠快。(這時你可以再假想一下啦,張三那傢伙截獲了你的肉麻情書,可是他一看:“咦?怎麼亂七 八糟的?垃圾郵件!!”--這樣一來你不就逃過大難了?!)

Base64就是在這種背景下產生的加密方法。它的特點是:1、速度非常快。2、能夠將字符串A轉換成字符串B,而且如果你光看字符串B,是絕對猜不出字符串A的內容來的。不信嗎?讓我們來看看下面這串東西:

xOO6w6Osu7bTrbniwdnAz8LetcTnzbfXzOy12KOh

呵呵,是什麼啊?猜出來了嗎?其實它就是下面這段文字經過Base64編碼產生的東東:

你好,歡迎光臨老羅的繽紛天地!

介紹說完啦,讓我們開始探討實質性的東西。

Base64是網絡上最常見的用於傳輸8Bit字節代碼的編碼方式之一,大家可以查看RFC2045~RFC2049,上面有MIME的詳細規範。

Base64要求把每三個8Bit的字節轉換爲四個6Bit的字節(3*8 = 4*6 = 24),然後把6Bit再添兩位高位0,組成四個8Bit的字節,也就是說,轉換後的字符串理論上將要比原來的長1/3。

這樣說會不會太抽象了?不怕,我們來看一個例子:

轉換前 aaaaaabb ccccdddd eeffffff 
轉換後 00aaaaaa 00bbcccc 00ddddee 00ffffff

應該很清楚了吧?上面的三個字節是原文,下面的四個字節是轉換後的Base64編碼,其前兩位均爲0。

轉換後,我們用一個碼錶來得到我們想要的字符串(也就是最終的Base64編碼),這個表是這樣的:(摘自RFC2045)


Table 1: The Base64 Alphabet

value Encoding value Encoding value Encoding value Encoding 
0 A 17 R 34 i 51 z 
1 B 18 S 35 j 52 0 
2 C 19 T 36 k 53 1 
3 D 20 U 37 l 54 2 
4 E 21 V 38 m 55 3 
5 F 22 W 39 n 56 4 
6 G 23 X 40 o 57 5 
7 H 24 Y 41 p 58 6 
8 I 25 Z 42 q 59 7 
9 J 26 a 43 r 60 8 
10 K 27 b 44 s 61 9 
11 L 28 c 45 t 62 + 
12 M 29 d 46 u 63 / 
13 N 30 e 47 v 
14 O 31 f 48 w (pad) = 
15 P 32 g 49 x 
16 Q 33 h 50 y


讓我們再來看一個實際的例子,加深印象!

轉換前 10101101 10111010 01110110 
轉換後 00101011 00011011 00101001 00110110 
十進制 43 27 42 54 
對應碼錶中的值 r b q 2


所以上面的24位編碼,編碼後的Base64值爲 rbq2 
解碼同理,把 rbq2 的二進制位連接上再重組得到三個8位值,得出原碼。 
(解碼只是編碼的逆過程,在此我就不多說了,另外有關MIME的RFC還是有很多的,如果需要詳細情況請自行查找。)

用更接近於編程的思維來說,編碼的過程是這樣的:

第一個字符通過右移2位獲得第一個目標字符的Base64表位置,根據這個數值取到表上相應的字符,就是第一個目標字符。 
然後將第一個字符左移6位加上第二個字符右移4位,即獲得第二個目標字符。 
再將第二個字符左移4位加上第三個字符右移6位,獲得第三個目標字符。 
最後取第三個字符的右6位即獲得第四個目標字符.

So easy! That’s all!!!

可是等等……聰明的你可能會問到,原文的字節數量應該是3的倍數啊,如果這個條件不能滿足的話,那該怎麼辦呢?

我們的解決辦法是這樣的:原文的字節不夠的地方可以用全0來補足,轉換時Base64編碼用=號來代替。這就是爲什麼有些Base64編碼會以一個或兩個等號結束的原因,但等號最多隻有兩個。因爲:

餘數 = 原文字節數 MOD 3

所以餘數任何情況下都只可能是0,1,2這三個數中的一個。如果餘數是0的話,就表示原文字節數正好是3的倍數(最理想的情況啦)。如果是1的話,爲了讓Base64編碼是4的倍數,就要補2個等號;同理,如果是2的話,就要補1個等號。

講到這裏,大夥兒應該全明白了吧?如果還有不清楚的話就返回去再仔細看看,其實不難理解的。


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