BASE64 编码简析

Base64编码：

<1>·Base64编码简介：

               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2^6 = 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个字节可表示4个可打印字符。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。一些如uuencode的其他编码方法，和之后BinHex的版本使用不同的64字符集来代表6个二进制数字，但是不被称为Base64。

<2>·使用Base64的原因：

               在计算机中任何数据都是按ascii码存储的，而ascii码的128～255之间的值是不可见字符。而在网络上交换数据时，比如说从A地传到B地，往往要经过多个路由设备，由于不同的设备对字符的处理方式有一些不同，这样那些不可见字符就有可能被处理错误，这是不利于传输的。

               所以就先把数据先做一个Base64编码，统统变成可见字符，这样出错的可能性就大降低了。其实BASE64编码的初衷是为了满足电子邮件中不能直接使用非ASCII码字符的规定，但是也有其他重要意义：所有的二进制文件，都可以因此转化为可打印的文本编码，使用文本软件进行编辑，并且对于数据流来说是一种简单的加密。

               比如说，在Internet里，E-mail的传送是只能传送US-ASCII格式的文字讯息（历史原因），ASCII是7位的，而非ASCII格式的档案，在传送过程中若不先经过编码，先编成7位再传送，则在传送过程中会因为这7位元的限制而遭到拆解，拆解之后只会让收信方看到一堆乱七八糟不知所云的东西。经过编码后的资料，在传送过程中才可顺利传送，不会有“被截掉一个bit”的危险，但是收信方必须具有解码程序，将这份经过编码的东西还原，才能解读“天书”，看到寄信人要传送的真实信息。再比如传输一个纯文本协议，二进制中可能会出现被当做控制字符处理的部分。这样引起传输失败。

<3>·编码原理：

                 所谓Base64，就是说选出64个可打印字符—-小写字母a-z、大写字母A-Z、数字0-9、符号”+”、”/”（再加上作为补全字的”=”，实际上是65个字符），作为一个基本字符集。然后，其他所有符号都转换

成这个字符集中的字符。

     1.将每三个字节作为一组，一共是24个二进制位。

     2.将这24个二进制位分为四组，每个组有6个二进制位。

     3.在每组前面加两个00，扩展成32个二进制位，即四个字节。

     4.如果字节数不足三，则这样处理：

                a）二个字节的情况：将这二个字节的一共16个二进制位，按照上面的规则，转成三组，最后一组除了前面加两个0以外，后面也要加两个0。这样得到一个三位的Base64编码，再在末尾补上一个”=”号。

                b）一个字节的情况：将这一个字节的8个二进制位，按照上面的规则转成二组，最后一组 除了前面加二个0以外，后面再加4个0。这样得到一个二位的Base64编码，再在末尾补上两个”=”号

            备注：然而，标准的Base64并不适合直接放在URL里传输，因为URL编码器会把标准Base64中的“/”和“+”字符变为形如“%XX”的形式，而这些“%”号在存入数据库时还需要再进行转换，因为ANSI SQL中已将“%”号用 作通配符。为解决此问题，可采用一种用于URL的改进Base64编码，它不仅在末尾去掉填充的'='号，并将标准 Base64中的“+”和“/”分别改成了“-”和“_”，这样就免去了在URL编解码和数据库存储时所要作的转换，避免了编码信息长度在此过程中的增加，并统一了数据库、表单等处对象标识符的格式。

                   另有一种用于正则表达式的改进Base64变种，它将“+”和“/”改成了“!”和“-”，因为“+”,“*”在正则表达式中都可能具有特殊含义。此外还有一些变种，它们将“+/”改为“_-”或“._”（用作编程语言中的标识符名称）或“.-”（用于XML中的Nmtoken）甚至“_:”（用于XML中的Name）。

              编码后的数据比原始数据略长，为原来的4/3{\displaystyle {\frac {4}{3}}}4、34/3dsad  dw。在电子邮件中，根据RFC 822规定，每76个字符，还需要加上一个回车换行。可以估算编码后数据长度大约为原长的135.1%。

<4>·实例：

编码： Man:

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位数不足情况

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