编程小知识之 Base64 编码

爱被打了一巴掌 2022-10-25 04:43 171阅读 0赞

> 本文简述了 Base64 编码的一些知识

#### 简介 ####

在一些 **支持可打印字符(而不(完善)支持其他字符)** 的开发场景下(譬如原始的电子邮件中),为了能够传输存储二进制数据(广义上的非打印字符),我们需要一种将二进制数据转换为可打印字符的编码方式, Base64 就是这么一种编码方式.

#### 基础 ####

Base64 编码的步骤如下:

*  将待转换的字节数组(即二进制数据)按每 3 个字节分为一组(共 3 x 8 = 24 bit(二进制位))
 *  将上述 24 bit 按每 6 bit 一组重新分为 4 组
 *  分别计算上面 4 组的索引值(6 bit 一组)
 *  根据编码对照表完成转换

Base64 选用 ‘A-Z’ ‘a-z’ ‘0-9’ ‘+’ ‘/’ 这 64 个可打印字符作为编码字符,外加 ‘=’ 作为填充字符,具体的编码对照表如下所示:

#### 示例 ####

现在我们来对二进制数据(如果用 ASCII 码表示的话就是字符串 **ABC**)进行 Base64 编码

010000010100001001000011 ( A B C ) 010000010100001001000011(ABC) 010000010100001001000011(ABC)

转换过程如下表所示:

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>文本 </th> 
   <td colspan="8" align="center"><b>A</b> </td> 
   <td colspan="8" align="center"><b>B</b> </td> 
   <td colspan="8" align="center"><b>C</b> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>ASCII编码 </th> 
   <td colspan="8" align="center">65 </td> 
   <td colspan="8" align="center">66 </td> 
   <td colspan="8" align="center">67 </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>二进制位 </th> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>索引 </th> 
   <td colspan="6" align="center">16 </td> 
   <td colspan="6" align="center">20 </td> 
   <td colspan="6" align="center">9 </td> 
   <td colspan="6" align="center">3 </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>Base64编码 </th> 
   <td colspan="6" align="center"><b>Q</b> </td> 
   <td colspan="6" align="center"><b>U</b> </td> 
   <td colspan="6" align="center"><b>J</b> </td> 
   <td colspan="6" align="center"><b>D</b> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

Base64 按 3个字节 分组编码,对于字节数组长度不是 3 字节倍数的情况,我们需要进行填充: 先使用 0 字节值在末尾补足,使字节数组长度能够被 3 整除,然后再进行 Base64 编码,最后在编码后的 Base64 文本后加上一个或两个 ‘=’ 号, 用以代表补足的字节数.

下面的示例展示了以下二进制数据的转换过程:

01000001 ( A ) 0100001001000011 ( B C ) 01000001(A) \\\\ 0100001001000011(BC) 01000001(A)0100001001000011(BC)

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>文本 </th> 
   <td colspan="8" align="center"><b>A</b> </td> 
   <td colspan="8" align="center"> </td> 
   <td colspan="8" align="center"> </td> 
  </tr> 
  <tr></tr> 
  <tr> 
   <th>ASCII编码 </th> 
   <td colspan="8" align="center">65 </td> 
   <td colspan="8" align="center"> </td> 
   <td colspan="8" align="center"> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>二进制位 </th> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>二进制位(补0) </th> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0 </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>索引 </th> 
   <td colspan="6" align="center">16 </td> 
   <td colspan="6" align="center">16 </td> 
   <td colspan="6" align="center"> </td> 
   <td colspan="6" align="center"> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>Base64编码 </th> 
   <td colspan="6" align="center"><b>Q</b> </td> 
   <td colspan="6" align="center"><b>Q</b> </td> 
   <td colspan="6" align="center">= </td> 
   <td colspan="6" align="center">= </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th> </th> 
   <td colspan="8" align="center"> </td> 
   <td colspan="8" align="center"> </td> 
   <td colspan="8" align="center"> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>文本 </th> 
   <td colspan="8" align="center"><b>B</b> </td> 
   <td colspan="8" align="center"><b>C</b> </td> 
   <td colspan="8" align="center"> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>ASCII编码 </th> 
   <td colspan="8" align="center">66 </td> 
   <td colspan="8" align="center">67 </td> 
   <td colspan="8" align="center"> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>二进制位 </th> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>1</td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>二进制位(补0) </th> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>1</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0</td> 
   <td>0 </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>索引 </th> 
   <td colspan="6" align="center">16 </td> 
   <td colspan="6" align="center">36 </td> 
   <td colspan="6" align="center">12 </td> 
   <td colspan="6" align="center"> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>Base64编码 </th> 
   <td colspan="6" align="center"><b>Q</b> </td> 
   <td colspan="6" align="center"><b>k</b> </td> 
   <td colspan="6" align="center"><b>M</b> </td> 
   <td colspan="6" align="center">= </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 参考资料 ####

*  [Base64 wiki][]
 *  [一篇文章彻底弄懂Base64编码原理][Base64]

[Base64 wiki]: https://zh.wikipedia.org/wiki/Base64
[Base64]: https://blog.csdn.net/wo541075754/article/details/81734770