為什么要使用Base64？

在設(shè)計(jì)這個(gè)編碼的時(shí)候，我想設(shè)計(jì)人員最主要考慮了3個(gè)問(wèn)題：?
1.是否加密？?
2.加密算法復(fù)雜程度和效率?
3.如何處理傳輸？?

????加密是肯定的，但是加密的目的不是讓用戶發(fā)送非常安全的Email。這種加密方式主要就是“防君子不防小人”。即達(dá)到一眼望去完全看不出內(nèi)容即可。?
基于這個(gè)目的加密算法的復(fù)雜程度和效率也就不能太大和太低。和上一個(gè)理由類似，MIME協(xié)議等用于發(fā)送Email的協(xié)議解決的是如何收發(fā)Email，而并不是如何安全的收發(fā)Email。因此算法的復(fù)雜程度要小，效率要高，否則因?yàn)榘l(fā)送Email而大量占用資源，路就有點(diǎn)走歪了。?

????但是，如果是基于以上兩點(diǎn)，那么我們使用最簡(jiǎn)單的愷撒法即可，為什么Base64看起來(lái)要比愷撒法復(fù)雜呢？這是因?yàn)樵贓mail的傳送過(guò)程中，由于歷史原因，Email只被允許傳送ASCII字符，即一個(gè)8位字節(jié)的低7位。因此，如果您發(fā)送了一封帶有非ASCII字符（即字節(jié)的最高位是1）的Email通過(guò)有“歷史問(wèn)題”的網(wǎng)關(guān)時(shí)就可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。網(wǎng)關(guān)可能會(huì)把最高位置為0！很明顯，問(wèn)題就這樣產(chǎn)生了！因此，為了能夠正常的傳送Email，這個(gè)問(wèn)題就必須考慮！所以，單單靠改變字母的位置的愷撒之類的方案也就不行了。關(guān)于這一點(diǎn)可以參考RFC2046。?
基于以上的一些主要原因產(chǎn)生了Base64編碼。?

算法詳解?

????Base64編碼要求把3個(gè)8位字節(jié)（3*8=24）轉(zhuǎn)化為4個(gè)6位的字節(jié)（4*6=24），之后在6位的前面補(bǔ)兩個(gè)0，形成8位一個(gè)字節(jié)的形式。?
具體轉(zhuǎn)化形式間下圖：?
字符串“張3”?
11010101 11000101 00110011?

00110101 00011100 00010100 00110011?
表1?

可以這么考慮：把8位的字節(jié)連成一串110101011100010100110011?
然后每次順序選6個(gè)出來(lái)之后再把這6二進(jìn)制數(shù)前面再添加兩個(gè)0，就成了一個(gè)新的字節(jié)。之后再選出6個(gè)來(lái)，再添加0，依此類推，直到24個(gè)二進(jìn)制數(shù)全部被選完。?
讓我們來(lái)看看實(shí)際結(jié)果：?

字符串“張3”?
11010101 HEX:D5 11000101 HEX:C5 00110011 HEX:33?

00110101 00011100 00010100 00110011?
字符’5’ 字符’^\’ 字符’^T’ 字符’3’?
十進(jìn)制53 十進(jìn)制34 十進(jìn)制20 十進(jìn)制51?
表2?

這樣“張3 ”這個(gè)字符串就被Base64表示為”5^\^T3”了么？。錯(cuò)！?
Base64編碼方式并不是單純利用轉(zhuǎn)化完的內(nèi)容進(jìn)行編碼。像’^\’字符是控制字符，并不能通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示出來(lái)，在某些場(chǎng)合就不能使用了。Base64有其自身的編碼表：?

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 (pad) =?
14 O 31 f 48 w?
15 P 32 g 49 x?
16 Q 33 h 50 y?
表3?

這也是Base64名稱的由來(lái)，而Base64編碼的結(jié)果不是根據(jù)算法把編碼變?yōu)楦邇晌皇?而低6為代表數(shù)據(jù)，而是變?yōu)榱松媳淼男问?#xff0c;如”A”就有7位，而”a”就只有6位。表中，編碼的編號(hào)對(duì)應(yīng)的是得出的新字節(jié)的十進(jìn)制值。因此，從表2可以得到對(duì)應(yīng)的Base64編碼：?

字符串“張3”?
11010101 HEX:D5 11000101 HEX:C5 00110011 HEX:33?

00110101 00011100 00010100 00110011?
字符’5’ 字符’^\’ 字符’^T’ 字符’3’?
十進(jìn)制53 十進(jìn)制34 十進(jìn)制20 十進(jìn)制51?
字符’1’ 字符’i’ 字符’U’ 字符’z’?
表4?

這樣，字符串“張3”經(jīng)過(guò)編碼后就成了字符串“1iUz”了。?
Base64將3個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)?個(gè)字節(jié)，因此，編碼后的代碼量（以字節(jié)為單位，下同）約比編碼前的代碼量多了1/3。之所以說(shuō)是“約”，是因?yàn)槿绻a量正好是3的整數(shù)倍，那么自然是多了1/3。但如果不是呢？?
細(xì)心的人可能已經(jīng)注意到了，在The Base64 Alphabet中的最后一個(gè)有一個(gè)(pad) =字符。這個(gè)字符的目的就是用來(lái)處理這個(gè)問(wèn)題的。?
當(dāng)代碼量不是3的整數(shù)倍時(shí)，代碼量/3的余數(shù)自然就是2或者1。轉(zhuǎn)換的時(shí)候，結(jié)果不夠6位的用0來(lái)補(bǔ)上相應(yīng)的位置，之后再在6位的前面補(bǔ)兩個(gè)0。轉(zhuǎn)換完空出的結(jié)果就用就用“=”來(lái)補(bǔ)位。譬如結(jié)果若最后余下的為2個(gè)字節(jié)的“張”：?

字符串“張”?
11010101 HEX:D5 11000101 HEX:C5?

00110101 00011100 00010100?
十進(jìn)制53 十進(jìn)制34 十進(jìn)制20 pad?
字符’1’ 字符’i’ 字符’U’ 字符’=’?
表6?

這樣，最后的2個(gè)字節(jié)被整理成了“1iU=”。?
同理，若原代碼只剩下一個(gè)字節(jié)，那么將會(huì)添加兩個(gè)“=”。只有這兩種情況，所以，Base64的編碼最多會(huì)在編碼結(jié)尾有兩個(gè)“=”?
至于將Base64的解碼，只是一個(gè)簡(jiǎn)單的編碼的逆過(guò)程，讀者可以自己探討。我將在文章的最后給出解碼算法。?

算法實(shí)現(xiàn)?
其實(shí)在算法詳解的時(shí)候基本上已經(jīng)說(shuō)的很清楚了。用于程序上，除去約束判斷，大概可以分為如下幾步幾步：?
讀取數(shù)據(jù)3字節(jié)?用AND取前6位，放入新的變量中?右移兩位，高兩位清0?AND取第一個(gè)字節(jié)的后2位和第二個(gè)字節(jié)的前4位移位放入新變量中?右移兩位，清0……依此類推。?
解碼的類C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的算法：?
BYTE LMoveBit(int base, int MoveNum)?
{?
BYTE result=base;?
if(MoveNum==0)return 1;?
if(MoveNum==1)return MoveNum;?
result=base<<(MoveNum-1);?
return result;?
}?

char base64_alphabet[]=?
{'A','B','C','D','E','F','G','H','I','J','K','L','M','N','O','P',?
'Q','R','S','T','U','V','W','X','Y','Z','a','b','c','d','e','f',?
'g','h','i','j','k','l','m','n','o','p','q','r','s','t','u','v',?
'w','x','y','z','0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','+','/','='};?
BYTE Base64Decode(char *base64code, DWORD base64length)?
{?
char buf[4];?
int i,j;?
int k;?
int l=0;?
BYTE temp1[4],temp2;?
BYTE *Buffer=new BYTE[base64length*3/4];?
DWORD base64a=(base64length/4)-1;?
DWORD base64b=0;?
for(;base64b<base64a+1;base64b++)?
{?
for(i=0;i<4;i++)?
{?
buf[i]=*(base64code+(base64b*4)+i);?
for(j=0;j<65;j++)?
{?
if(buf[i]==base64_alphabet[j])?
{?
temp1[i]=j;?
break;?
}?
}?
}?
i--;?
for(k=1;k<4;k++)?
{?
if(temp1[i-(k-1)]==64){m_padnum++; continue;}?
temp1[i-(k-1)]=temp1[i-(k-1)]/LMoveBit(2,(k-1)*2);?
temp2=temp1[i-k];?
temp2=temp2&(LMoveBit(2,k*2)-1);?
temp2*=LMoveBit(2,8-(2*k));//move 4?
temp1[i-(k-1)]=temp1[i-(k-1)]+temp2;?
Buffer[base64b*3+(3-k)]=temp1[i-(k-1)];?
}?
}?
return Buffer;?
}?

根據(jù)這段算法，文章最開始給出的Email內(nèi)容，可以解碼為：?
你好，SnaiX?

　　這是一個(gè)Base64的測(cè)試郵件！?

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/czk666/p/9283901.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的使用Base64的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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