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[Java教程]Atitit.Base64编码原理与实现设计


Atitit.Base64编码原理与实现设计

 

 

1. Base64编码1

1.1. 为什么要用自己的base64编码方案1

2. Base64编码由来1

3. Base64编码原理1

3.1. 具体来说,转换方式可以分为四步:2

3.2. 注意2

3.3. Padding3

4. URL安全的Base64编码3

 

1. Base64编码

1.1. 为什么要用自己的base64编码方案

防止apache codec  jdk的jar冲突。

 

2. Base64编码由来

Base64最早是用来解决电子邮件的传输问题。

传统的电子邮件是1982年定下技术规范的,详见rfc0822。该规范的一个重要特点,就是规定电子邮件只能使用ASCII可打印字符。这就导致非英语字符或二进制文件(比如图片)不同通过电子邮件进行传输了。

作者::  ★(attilax)>>>   绰号:老哇的爪子 ( 全名::Attilax Akbar Al Rapanui 阿提拉克斯 阿克巴 阿尔 拉帕努伊 ) 汉字名:艾龙,  EMAIL:1466519819@qq.com

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3. Base64编码原理

简单来说, Base64编码就是从ASCII码中选出64个字符----大写字母A-Z、小写字母a-z、数字0-9、符号"+"、"/"(再加上作为填充字符的"=",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。

 

3.1. 具体来说,转换方式可以分为四步:

1. 将每三个字节分成一组,一共24个二进制位:3*8=24

2. 将这24个二进制位分成4组,每组有6个二进制位:24/4=6

3. 在每组前加两00,扩展成32个二进制位,即4个字节:4*(6+2)=32

4. 

根据下面的编码表,得到扩展后每个字节的对应符号,就是Base64的编码值

5. 

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

   14 O            31 f            48 w         (pad) =

   15 P            32 g            49 x

   16 Q            33 h            50 y

6. 

 

3.2. 注意

1. 因为转换后的每个字符的最高两位都是0,所以实际有效位数是6位,也就是26=64个字符就可以覆盖所有的编码。

2. 如果剩下的字符不足3个字节,则用0填充,输出字符使用"=",因此编码后输出的文本末尾可能会出现1或2个"="。

3. 因为Base64将3个字节转化成4个字节,因此Base64编码后的文本,会比原文本大出三分之一左右。

 

3.3. Padding

Base64是三个字节(Bytes)作为一组(24-bit block)的编码转换,如果字节数不是三的倍数,那么就会出最后一组只有一个或者两个字节的情况,按下面的规则处理:

1. 一个字节的情况:将这一个字节的8个二进制位,按照每组6个二进制位转成二组,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。

2. 二个字节的情况:将这二个字节的一共16个二进制位,按每组6个二进制位转成三组,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。

 

参考base64架构图片

 

4. URL安全的Base64编码

由于‘+’,‘/’两个字符在URL中有特殊含义,将Base64编码后的数据在通过URL传输时需要通过URL编码进行转义,但是这样子会导致URL无意义的变长,而且多了一个URL编解码步骤。为了避免这个问题,出现了一种用于URL的改进Base64编码变种,它其实就是简单的把标准Base64中的'+'和'/'分别改成了'-'和'_'。对于填充字符'=',有些变种是把它直接去掉,有些则是把它替换成'.'。

 

Base64编码学习笔记 - 简书.html