Base64编码原理

一、Base64是什么

base 64、base 32、base 16 编码建议标准  https://www.ietf.org/rfc/rfc4648.txt

Base64是基于64种字符的编码算法，即将数据使用64种字符表示，编码后的Base64字符串长度 通常为原来的3-4倍。（补充：Base32就是32个字符，Base16就是16个字符，为了能在Http get 参数方式传输，有了变体URLBase64，主要是将符号=和+换成了其他字符，因为这些字符在url有特殊的意义，不能直接，所以做了替换）

 即如下表，例如数字0（十进制）表示为A。即单表替换密码：明文的一个字符用另一个字符一一对应。所以Base64是可逆的，逆推过程后面介绍。

Base64的产生

当初发送电子邮件时，由于历史原因，电子邮件内容仅仅支持ascii码范围，所以如果发送其他文字，系统将会显示乱码。后来，将邮件内容使用Base64编码后再发送，接收方再使用Base64解码即可正常显示，因为Base64的64个字符都在ascii码以内，可看下图。

这里还有个问题，那么64以外到底是如何编码的呢？且看后面讲解。

二、编码原理

算法步骤

1. 得到编码数据的二进制码

如果编码数据为英文：将英文参照ascii码表转换为对应的数字表示形式，再将数字转为二进制

如果编码数据为中文：将中文使用unicode UTF8编码得到二进制

2. 将3个8位的二进制码为一组

3. 转换为4个6位二进制码为一组（不足6位补0，不足4个 最后追加补位符）

4. 对每组二进制码添加2位高位0

5. 将每组转换为十进制

6. 将每组的十进制转换为Base64字符表中对应的字符

三、示例：英文字符 A 的编码过程

此过程建议不断对照上面的步骤来回理解

首先字符A在ascii表中对应的数字是十进制的65, 65的二进制是 0100 0001

第二步 将3个8位的二进制码为一组

0100 0001  长度是8位，3个8位现在只有一个，就只分了一组

第三步 转换为4个6位二进制码为一组（不足6位补0，不足4个 最后追加补位符）

将上步转换为010000 和 01   由于第二个只有两位所以需要补0补到6位

所以到这步得到 010000 和 010000  现在只有两组，需要补位到4组，组的补位就用符号=

所以就是 010000 010000 = =  （补两组，就是两个=符号）

第四步  对每组二进制码添加2位高位0

得到  00010000 00010000 = =    注意红色，在每组前面补了两个0

第五步 将每组转换为十进制

00010000 00010000 = = 转换为十进制 就是 16 16 = =

这个可以用计算器算

第六步  将每组的十进制转换为Base64字符表中对应的字符

将上步16 16 = = 开始对应字符进行编码。 所以得到结果为 QQ==

四、示例：中文字符  我 的编码过程

第一步获得unicode utf8编码二进制。这步就直接用代码得到

具体这二进制是怎么来的，就自己看源码吧，我没有深究

第二步 将3个8位的二进制码为一组

开始进行分组  3 * 8 = 24 ，相当于24位为一组

111001101000100010010001 刚好一组

第三步 转换为4个6位二进制码为一组（不足6位补0，不足4个 最后追加补位符）

111001 101000 100010 010001

第四步  对每组二进制码添加2位高位0

得到 00111001 00101000 00100010 00010001 注意紫色，在每组前面补了两个0

第五步 将每组转换为十进制

00111001 00101000 00100010 00010001 转换为十进制

就是 57 40 34 17

这个可以用计算器算

第六步  将每组的十进制转换为Base64字符表中对应的字符

将上步 57 40 34 17 开始对应字符进行编码。 所以得到结果为 5oiR

五、Base64的应用

base64不能算作加密算法，只是一种简单的编码起到方便传输的问题，作为加密也不安全，它可逆。

1. 网络数据传输：怎么传输二进制数据？可以用Base64将二进制数据进行编码，将编码得到的字符串数据进行传输，接收方再使用Base64解码

2. 密钥存储：密钥是二进制数据，我们可以用Base64对他进行表述展示，毕竟二进制可读性差

3. 等

参考 <<Java加密与解密的艺术>>