Base16,Base32,Base64编码的介绍

痛定思痛。 2022-12-29 00:19 568阅读 0赞

### 简介 ###

在网络传入字符串过程中,如果编码方式是基于ASCII,那么会造成什么问题?比如:url地址中存在"/"(如:[www.csdn.net/nav/ai][www.csdn.net_nav_ai]),字符串中编码中也存在"/",这样就会出现错误地址解析.为了防止这种情况的出现,出现了Base16,Base32,Base64编码方式.我们知道计算机传输的单位是字节,也就是8个比特位,按照一个字节编码的方式结果就有256种状态(每个比特位0或者1两种状态,8位就是![2^\{8\}][2_8]=256),ASCII编码是将8个比特位中最高位置为0,所以总共可表示128个字符(即![2^\{7\}][2_7]=128).为了避免冲突,去掉一些特殊字符,重新编码.例如Base16编码,编码后的字符只会在(0~9,A~F)中,Base32编码后字符就会在(A~Z, 2~7)中以及填充符"="中出现.

### Base16编码 ###

Base16编码就是将ASCII字符集中可打印的字符(数字0~9和字母A~F)对应的二进制字节数据进行编码,编码的方式:

1.将数据(根据ASCII编码,UTF-8编码等)转成对应的二进制数,不足8比特位高位补0.然后将所有的二进制全部串起来,4个二进制位为一组,转化成对应十进制数.

2.根据十进制数值找到Base16编码表里面对应的字符.Base16是4个比特位表示一个字符,所以原始是1个字节(8个比特位)刚好可以分成两组,也就是说原先如果使用ASCII编码后的一个字符,现在转化成两个字符.数据量是原先的2倍.

**Base16编码表**

![70][]

案例:将"ILU"字符串,根据ASCII编码得到对应的二进制,将所有二进制串起来,然后按4个二进制位分割,转化成十进制数值,根据Base16编码表得到编码"494C55",编码后的数据是原先的2倍.

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <th> 文本 </th> 
 <td colspan="8"> I </td> 
 <td colspan="8"> L </td> 
 <td colspan="8"> U </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th> ASCII编码 </th> 
 <td colspan="8"> 73 </td> 
 <td colspan="8"> 76 </td> 
 <td colspan="8"> 85 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th> 二进制位 </th> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th> 十进制数值 </th> 
 <td colspan="4"> 4 </td> 
 <td colspan="4"> 9 </td> 
 <td colspan="4"> 4 </td> 
 <td colspan="4"> 12 </td> 
 <td colspan="4"> 5 </td> 
 <td colspan="4"> 5 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th> Base16编码 </th> 
 <td colspan="4"> 4 </td> 
 <td colspan="4"> 9 </td> 
 <td colspan="4"> 4 </td> 
 <td colspan="4"> C </td> 
 <td colspan="4"> 5 </td> 
 <td colspan="4"> 5 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

### Base32编码 ###

与Base16编码区别的是,Base32使用了ASCII编码中可打印的32个字符(大写字母A~Z和数字2~7)对任意字节数据进行编码.Base32将串起来的二进制数据按照5个二进制位分为一组,由于传输数据的单位是字节(即8个二进制位).所以分割之前的二进制位数是40的倍数(40是5和8的最小公倍数).如果不足40位,则在编码后数据补充"=",一个"="相当于一个组(5个二进制位),编码后的数据是原先的![\\frac\{8\}\{5\}][frac_8_5]倍.

**Base32编码表**

![70 1][]

案例:"ILU"字符串根据Base32编码进行编码,先根据ASCII编码得到对应字符编码值以及对应二进制,将所有二进制串起来,然后按照5个二进制位为一组分割 ,得到十进制值=>找到Base32编码表找到对应的字符.案例总共分割成了5组(25位),还差三组(15位).在末尾补充3个"=".经过Base32编码后最终值应是"JFGFK===".

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <th> 文本 </th> 
 <td colspan="8"> I </td> 
 <td colspan="8"> L </td> 
 <td colspan="8"> U </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th> ASCII编码 </th> 
 <td colspan="8"> 73 </td> 
 <td colspan="8"> 76 </td> 
 <td colspan="8"> 85 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th> 二进制位 </th> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th> 十进制数值 </th> 
 <td colspan="5"> 9 </td> 
 <td colspan="5"> 5 </td> 
 <td colspan="5"> 6 </td> 
 <td colspan="5"> 5 </td> 
 <td colspan="4"> 10 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th> Base32编码 </th> 
 <td colspan="5"> J </td> 
 <td colspan="5"> F </td> 
 <td colspan="5"> G </td> 
 <td colspan="5"> F </td> 
 <td colspan="4"> K </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

### Base64编码 ###

Base64编码使用了ASCII编码中64个可打印的字符(大写字母A~Z,小写字母a~z,数字0~9以及"+","/")将任意字节数据进行编码.Base64编码将串起来的二进制以6位进行分割.所以分切之前的二进制位数应该是24的倍数(即6,8的最小公倍数).如果不足24位,则在编码后数据后面添加"=",一个"="想当于6个二进制位.数据量是原先的![\\frac\{4\}\{3\}][frac_4_3]倍. （因为path和url中不能出现’/’，所以用 ‘-’ , ‘\_’ 来替代’+’ , ‘/’）

**Base64编码表**

![70 2][]

案例:"ILU"字符串编码,前面的过程与Base16编码,Base32编码一样,区别是将串起来的二进制按6位分为一组.得到4组(24位).所以末尾不用补充"=",所以经过Base64编码后的结果是"SUxV".

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <th> 文本 </th> 
 <td colspan="8"> I </td> 
 <td colspan="8"> L </td> 
 <td colspan="8"> U </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th> ASCII编码 </th> 
 <td colspan="8"> 73 </td> 
 <td colspan="8"> 76 </td> 
 <td colspan="8"> 85 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th> 二进制位 </th> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 <td> 0 </td> 
 <td> 1 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th> 十进制数值 </th> 
 <td colspan="6"> 18 </td> 
 <td colspan="6"> 20 </td> 
 <td colspan="6"> 49 </td> 
 <td colspan="6"> 21 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th> Base64编码 </th> 
 <td colspan="6"> S </td> 
 <td colspan="6"> U </td> 
 <td colspan="6"> x </td> 
 <td colspan="6"> V </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 总结 ###

1.Base16编码是包含了数字(0~9)和大写字母(A~F),Base32编码与Base64编码最大区别是前者没有小写字母.Base32编码可以用于文件系统的名称(不区分大小情况).而Base64编码后数据量相比原先不是增加很多,可以用于网络传输.(比如下载链接)

[www.csdn.net_nav_ai]: https://www.csdn.net/nav/ai
[2_8]: https://private.codecogs.com/gif.latex?2%5E%7B8%7D
[2_7]: https://private.codecogs.com/gif.latex?2%5E%7B7%7D
[70]: /images/20221120/925ee95b5207481d90a12470e2eec571.png
[frac_8_5]: https://private.codecogs.com/gif.latex?%5Cfrac%7B8%7D%7B5%7D
[70 1]: /images/20221120/e5a4995cf06c405c92bba5ffb2aebf09.png
[frac_4_3]: https://private.codecogs.com/gif.latex?%5Cfrac%7B4%7D%7B3%7D
[70 2]: https://img-blog.csdn.net/20180828195111446?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpbGkxMzg5Nzc0MTU1NA==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70