关于B​a​s​e​6​4加密原理及算法

原理就是

1将字符串中的每个字符转换成8位的2进制数(位数不够在高位加0,如a的2进制数为‘1100001’,这是个7位字符,那就在高位加个0,变为‘01100001’),将每个字符的2进制数连在一起就得到一个一长串的0,1。

2、再在这一个串中6位6位的取数将其转化为10进制数,就可以在如下表中对应找到字符,这样就得到了加密后的字符串。

0 A      9    J     18 S     27 b     36 k     45 t     54 2     63 /

1 B      10 K     19 T     28 c     37 l      46 u    55 3     64 =

2 C      11 L     20 U    29 d     38 m    47 v    56 4 

3 D      12 M     21 V    30 e     39 n     48 w   57 5

4 E      13 N     22 W   31 f      40 o     49 x     58 6

5 F       14 O     23 X    32 g    41 p     50 y     59 7

6 G      15 P     24 Y     33 h    42 q     51 z     60 8

7 H       16 Q    25 Z     34 i     43 r      52 0    61 9

8 I         17 R     26 a    35 j     44 s     53 1    62 +

(在处理最后一个6位时可能碰到,2进制字符串就剩2位或4位的情况,就在最后加4个0或2个0凑足6位,加4个0时就要在最后得到的加密后的字符串加2个'='号,2个就加一个‘=’号)

 

算法

Base64编码要求把38位字节(3*8=24)转化为46位的字节(4*6=24),之后在6位的前面补两个0,形成8位一个字节的形式。
具体转化形式间下图:
字符串3”
11010101 11000101 00110011
00110101 00011100 00010100 00110011

1
可以这么考虑:把8位的字节连成一串110101011100010100110011
然后每次顺序选6个出来之后再把这6二进制数前面再添加两个0,就成了一个新的字节。之后再选出6个来,再添加0,依此类推,直到24个二进制数全部被选完。
让我们来看看实际结果:

字符串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’
十进制53 十进制34 十进制20 十进制51


2
这样3 ”这个字符串就被Base64表示为”5^\^T3”了么?。错!
Base64编码方式并不是单纯利用转化完的内容进行编码。像’^\’字符是控制字符,并不能通过计算机显示出来,在某些场合就不能使用了。Base64有其自身的编码表:
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
3
这也是Base64名称的由来,而Base64编码的结果不是根据算法把编码变为高两位是0而低6为代表数据,而是变为了上表的形式,如”A”就有7位,而”a”就只有6位。表中,编码的编号对应的是得出的新字节的十进制值。因此,从表2可以得到对应的Base64编码:


字符串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’
十进制53 十进制34 十进制20 十进制51
字符’1’ 字符’i’ 字符’U’ 字符’z’


4
这样,字符串3”经过编码后就成了字符串“1iUz”了。
Base643个字节转变为4个字节,因此,编码后的代码量(以字节为单位,下同)约比编码前的代码量多了1/3。之所以说是,是因为如果代码量正好是3的整数倍,那么自然是多了1/3。但如果不是呢?
细心的人可能已经注意到了,在The Base64 Alphabet中的最后一个有一个(pad) =字符。这个字符的目的就是用来处理这个问题的。
当代码量不是3的整数倍时,代码量/3的余数自然就是2或者1。转换的时候,结果不够6位的用0来补上相应的位置,之后再在6位的前面补两个0。转换完空出的结果就用就用“=”来补位。譬如结果若最后余下的为2个字节的

字符串
11010101 HEX:D5 11000101 HEX:C5
00110101 00011100 00010100
十进制53 十进制34 十进制20 pad
字符’1’ 字符’i’ 字符’U’ 字符’=’

 

6
这样,最后的2个字节被整理成了“1iU=”
同理,若原代码只剩下一个字节,那么将会添加两个“=”。只有这两种情况,所以,Base64的编码最多会在编码结尾有两个“=”

 

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