Base64 Encoding - tenji/ks GitHub Wiki

Base64 编码

Base64 是网络上最常见的用于传输8 Bit字节码的编码方式之一，Base64 就是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的方法。可查看RFC2045～RFC2049，上面有MIME的详细规范。

Base64 编码是从二进制到字符的过程，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 编码具有不可读性，需要解码后才能阅读。

严格来说 Base64 只能算是一种编码方式，而不是加密方式。

原理

所谓Base64，就是说选出64个字符----小写字母a-z、大写字母A-Z、数字0-9、符号"+"、"/"（再加上作为垫字的"="，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。

具体来说，转换方式可以分为四步。

第一步，将每三个字节作为一组，一共是24个二进制位。

第二步，将这24个二进制位分为四组，每个组有6个二进制位。

第三步，在每组前面加两个00，扩展成32个二进制位，即四个字节。

第四步，根据下表，得到扩展后的每个字节的对应符号，这就是Base64的编码值。

编码示例

  1. 单词Man如何转化成 Base64 编码
Text content M               a               n              
ASCII 77               97               110              
Bit pattern 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0
Index 19           22           5           46          
Base64-Encoded T           W           F           u        

第一步，"M"、"a"、"n"的ASCII值分别是77、97、110，对应的二进制值是01001101、01100001、01101110，将它们连成一个24位的二进制字符串010011010110000101101110。

第二步，将这个24位的二进制字符串分成4组，每组6个二进制位：010011、010110、000101、101110。

第三步，在每组前面加两个00，扩展成32个二进制位，即四个字节：00010011、00010110、00000101、00101110。它们的十进制值分别是19、22、5、46。

第四步，根据上表，得到每个值对应Base64编码，即T、W、F、u。

因此，Man的 Base64 编码就是TWFu。

  1. 汉字"严"如何转化成 Base64 编码

这里需要注意，汉字本身可以有多种编码，比如gb2312、utf-8、gbk等等，每一种编码的Base64对应值都不一样。下面的例子以utf-8为例。 首先，"严"的utf-8编码为E4B8A5，写成二进制就是三字节的"11100100 10111000 10100101"。将这个24位的二进制字符串，按照第3节中的规则，转换成四组一共32位的二进制值"00111001 00001011 00100010 00100101"，相应的十进制数为57、11、34、37，它们对应的Base64值就为5、L、i、l。

所以，汉字"严"（utf-8编码）的Base64值就是5Lil。

Base64字母表

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
14 O 31 f 48 w
15 P 32 g 49 x
16 Q 33 h 50 y

应用场景

  • 在HTTP环境下传递较长的标识信息

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，它在末尾填充=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。

String originalUrl = "https://www.google.co.nz/?gfe_rd=cr&ei=dzbFV&gws_rd=ssl#q=java";
String encodedUrl = Base64.getUrlEncoder().withoutPadding().encodeToString(originalURL.getBytes());
  • Mozilla Thunderbird 和 Evolution 用 Base64 来保密电子邮件密码
  • 经常用作一个简单的“加密”来保护某些数据，而真正的加密通常都比较繁琐
  • 垃圾讯息传播者用 Base64 来避过反垃圾邮件工具
  • 在LDIF档案，Base64用作编码字串

参考链接

base64_百度百科

Base64笔记

Java Base64 Encoding and Decoding

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