Base64的一些描述

简介:       

       Base64是网络上最常见的用于传输8Bit的编码方式之一，更为详细的介绍可以查看RFC2045～RFC2049，上面有MIME的详细规范。Base64编码可用于在HTTP环境下传递较长的标识信息。例如，在Java
Persistence系统Hibernate中，就采用了Base64来将一个较长的唯一标识符（一般为128-bit的UUID）编码为一个字符串，用作HTTP表单和HTTP GET URL中的参数。在其他应用程序中，也常常需要把二进制数据编码为适合放在URL（包括隐藏表单域）中的形式。此时，采用Base64编码不仅比较简短，同时也具有不可读性，即所编码的数据不会被人用肉眼所直接看到。

规则:

       大概规则:

每3个8bit的字节转换成4个6bit的字节(3*8=4*6)；然后把6Bit再添两位高位0，组成四个8Bit的字节。

       详细规则:

1.把3个字符编程4个字符

2.每76个字符添加一个换行符

3.最后的结束符也要进行处理

      规则可能过于抽象难懂，举个例子:

     转换前3个字符的位为: aaaaaaaa bbbbbbbb cccccccc

     转换后4个字符的位为: 00aaaaaa 00aabbbb 00bbbbcc 00cccccc

     转换前的字符是按照ASCII进行位的排列的，转换后虽然仍然可以使用ASCII进行返回，但实际上这是十分愚蠢的，试想，如果ASCII能够解决此类问题， 又何必再进行转换呢。因此RFC2045提供了如下的转换对照表:

索引	对应字符	索引	对应字符	索引	对应字符	索引	对应字符
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

 上表是标准的Base64转换。也就是说还存在Base64转换的变种，但变的一般是+ / =，相同的索引值对应不同的内容，这看实际需要了。
可以看下面的例子加深印象。

转换前的二进制表示:10101101 10111010 01110110

转换后的二进制表示:00101011
00011011 00101001 00110110

转换后的十进制表示:      43     27
41 54

对照上表转换后的字符为:r     b                  p               2

所以上面的24位所代表的字符经Base64转换后的字符为rbp2。

具体实现算法步骤：

       1.获取编码后的第一个字节，即源字符的第一个字节右移2位，将低2位去掉，对高2位补0

       2.获取编码后的第二个字节，即源字符的第一个字节高6位去掉左移四位，源字符的第二个字节右移4位，也就是源第一字节低2位+源第二字节高4位，对高2位补0

       3.获取编码后的第三个字节，即源字符的第二个字节高4位去掉左移两位，源字符的第三个字节右移6位，也就是源第二字节低4位+源第三字节高2位，对高2位补0

      4.获取编码后的第四个字节，即源字符的第三个字节低6位，对高2位补0

 
   5.当编码的字节数为76时，添加一个换行符

 
  上面是在所要转换的字节数恰好是3的倍数。但如果要转换的字节数不是3的倍数呢？这里给出了解决办法：

 
   6.源字符的字节数不是3的倍数时使用0进行补充，转换时Base64编码用=来代替。这也是为什么有些Base64编码有=的原因，也是=存在的意义。Base64编码实际上最多只有2个=，因为:

 
      余数 = 源字符数 mod 3；

 
       所以余数任何情况下都只可能是0，1，2这三个数中的一个。如果余数是0的话，就表示源字节数正好是3的倍数（最理想的情况）。如果是1的话，为了让Base64编码是3的倍数，就要补2个=；同理，如果是2的话，就要补1个=。

 
     对于解码，就是编码的逆过程。

下面是Base64编码与解码的几个版本的实际代码：

Base64算法的Delphi版实现:Delphi版的Base64转换函数（修改版）

Base64算法的C语言版实现:Base64 编解码C语言实现

Base64算法的C++语言实现:Encoding and decoding base64 with C++