Base64編碼原理分析

2022-01-17 08:50:18 字數 2542 閱讀 6179

base64是網路上最常見的用於傳輸8bit位元組**的編碼方式之一,在了解base64編碼之前,先了解幾個基本概念:位、位元組。

位:"位(bit)"是計算機中最小的資料單位。每一位的狀態只能是0或1;

位元組:8個二進位制位構成1個"位元組(byte)",位元組是儲存空間的基本計量單位。1個位元組可以儲存1個英文本母,2個位元組可以儲存1個漢字;

base64編碼的作用

因為有些網路傳送渠道並不支援所有的位元組,例如傳統的郵件只支援可見字元的傳送,像ascii碼的控制字元就不能通過郵件傳送。這樣就受到了很大的限制,比如二進位製流的每個位元組不可能全部是可見字元,所以就傳送不了。最好的方法就是在不改變傳統協議的情況下,開闢一種新的方案來支援二進位制檔案的傳送。把不可見字元用可見字元來表示。而base64就是一種基於64個可見字元來表示二進位制資料的表示方法。

擴充套件:不可見字元其實並不是不顯示,只是這些字元在螢幕上顯示不出來,比如:換行符、回車、退格......字元。

base64編碼的原理

base64可以將ascii字串或者是二進位制編碼成只包含a—z,a—z,0—9,+,/ 這64個字元( 26個大寫字母,26個小寫字母,10個數字,1個+,乙個 / 剛好64個字元)。這64個字元用6個bit位就可以全部表示出來,乙個位元組有8個bit 位,那麼還剩下兩個bit位,這兩個bit位用0來補充。其實,乙個base64字元仍然是8個bit位,但是有效部分只有右邊的6個 bit,左邊兩個永遠是0。

base64的編碼規則是將3個8位位元組(3×8=24位)編碼成4個6位的位元組(4×6=24位),之後在每個6位位元組前面,補充兩個0,形成4個8位位元組的形式,那麼取值範圍就變成了0~63。又因為2的6次方等於64,所以每6個位組成乙個單元。

擴充套件:1、為什麼取值範圍是0~63?

可以回顧一下二進位制轉換10進製的方法:

最小的二進位制:00000000轉換為10進製的結果是0;

最大的二進位制:00111111轉換為10進製的結果是:

0×27+0×26+1×25+1×24+1×23+1×22+1×21+1×20 = 63

base64將3個位元組轉變為4個位元組,因此,編碼後的**量(以位元組為單位)約比編碼前的**量多了1/3。如果**量正好是3的整數倍,那麼恰好多了1/3。但如果不是,那麼,當多出的**量不是3的整數倍時,**量除以3的餘數就是2或者1。轉換的時候,結果不夠6位的用0來補上相應的位置,之後再在6位的前面補兩個0。轉換完空出的結果就用就用「=」來補位,總之要保證最後編碼出來得位元組數是4的倍數。 

2、為什麼要保證最後編碼出來的位元組數是4的倍數?

因為base64編碼時,是將3個位元組轉變為4個位元組,最終得到的位元組數必然是4的倍數

base64編碼的乙個主要目的,是把任何字元都用「可視」字元表現出來。先把字串拆開,成為六位二進位制(前兩位補零)的形式,這樣每個字元的範圍都在0-63之間了。再用base64的編碼表,把取值範圍在0-63的字元變成「可視」字元。如果不加零或只加乙個零,那麼取值範圍就會是0-255或0-127,base64的編碼表就要重新規定了。

擴充套件:為什麼取值範圍限制在0~63而不是0~255或者0~127?

估計可見字元有限,沒有那麼多的可見字元或者是base64編碼的規則、約定

下圖是base64編碼對照表,數值代表字元的索引,這個是標準base64協議規定的,不能更改。

舉例:例1:

字元:slf

對應ascii碼:s:83  l:76  f:70

轉換成對應的二進位制:

83:01010011、76:01001100、70:01000110

為了解釋更加清晰,以下圖示例:

例2:字元:m

對應ascii碼:m:77

轉換成對應的二進位制:

77:01001101

轉換結果:

總結:base64編碼並不是真正的加密方式,它只是從二進位製到字元的轉換過程,說base64編碼是加密方法,只是因為經過base64編碼之後,讓人一眼看上去不知道什麼內容而已。

Base64編碼原理分析

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