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Base64 編碼介紹、Base64編碼轉換原理與算法

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Base64編碼,是我們程序開發中經常使用到的編碼方法。它是一種基于用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準)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,并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。由于2的6次方等于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,就可以剛好對應于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 /

Base64編碼轉換算法、轉換原理

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,于緩沖區中剩下的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!

/**
 *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!

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