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Base64编码的原理

时间:2019-03-11  来源:未知  作者:admin666

Base64是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法。由于 2的6次方是64,所以每6个比特为一个单元,对应某个可打印字符。3个字节有24个比特,对应于4个Base64单元,即3个字节可由4个可打印字符来表示。它可用来作为电子邮件的传输编码。在Base64中的可打印字符包括字母A-Z、a-z、数字0-9,这样共有62个字符,此外两个可打印符号在不同的系统中而不同。
在MIME格式中,剩余两个字符是加号+和斜杠/,等号=用来作为后缀用途。
UTF-7是一个修改版Base64,主要的区别在于不用等号=补余,因为该字符通常需要大量的转译。
在IRCu等软件所使用的P10 IRC服务器间协议中,将+/改成了[]。
Base64编码可用于在HTTP环境下传递,不在末尾填充=号,并将标准Base64中的+和/分别改成了-和_。

base64的原理

base64编码后的数据比原始数据略长,比原来长1/3。为什么会长1/3?我们学习下原理,之后工作中base64就再也不会挡道了。
转换的时候,将3字节的数据,先后放入一个24位的缓冲区中,先来的字节占高位。数据不足3字节的话,于缓冲器中剩下的比特用0补足。每次取出6比特,按照其值选择ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/中的字符作为编码后的输出,直到全部输入数据转换完成。若原数据长度不是3的倍数时且剩下1个输入数据,则在编码结果后加2个=;若剩下2个输入数据,则在编码结果后加1个=。
换句话,本来3个字节,base64经过自己的编码成为4个字节。比原理多了1/3。
来,举个例子

文本hel 
ascii 编码 104 101 108  
二进制 01101000 01100101 01101100  
base64 6位 011010 00 0110 010101 101100
base64 10进制编号 26 6 21 44
base64 结果 a G V s

hel的base64编码结果就是aGVs

base64码表

base64码表

base64的应用

base64的应用特别广泛,个人在开发中遇到最多的两个方面,第一个是URL的base64,另一个是图片base64。
先说第一种,已经有urlencode了,为什么还需要base64 的URL。各有用途。
urlencode是将-_. 之外的所有非字母数字字符都将被替换成百分号(%)后跟两位十六进制数,空格则编码为加号(+)。如果一个URL里面有+ 有空格,是不是urlencode就搞不定,使用base64就会迎刃而解。带来的代价就URL比原理长了1/3

图片编码的问题,经常跟客户端开发的时候,客户端使用二进制流上传图片的时候比较复杂,就可以使用base64将图片的二进制编码转成base64,服务端接到数据之后再basedecode之后就是图片的二进制流。特别方便,带来的结果就是,传输的数据多了1/3。

遇到的问题

根据RFC 822规定,每76个字符,还需要加上一个回车换行。
出问题的一般都是822规定,有的语言,对base64decode的时候,发现有换行符就decode失败了,究其原因基本都市822规定,有很多换行,decode的时候解码失败,知道原因了就特别简单,将换行符\r|\r\n 替换成 空,再base64decode就可以了。

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