一、BASE64编码的原理 BASE64编码 的原理很简单,其方法是,将输入数据流每次取6 bit(每bit代表1位二进制),不足6bit的补0,这样,每3个8位字节将编码为4个6位字节(3×8 → 4×6);不满4个字节的以“=”填充。其实这4个六位字节 仍然是8位,只不过高两位被设置为0。当一个字节只有6位有效时,它的取值空间为0 到 2的6次方减1 即63,也就是说被转换的Base64编码的每一个编码的取值空间为(0~63)。事实上,0~63之间的ASCII码有许多不可见字符,所以应该再做一个映射,映射表(码表)为 这样就可以将3个8位字节,转换为4个可见字符。 也就是说,转换后的字符串要比原来的长1/3,扩张率为3:4。 举例说明: 1、当字符串字符个数为3的倍数时;比如字符串“ABC”,其在计算机内存中的十六进制表示为$41、$42、$43,十进制表示为“65”“66”“67”;二进制表示为 01000001 01000010 01000011 将这三个二进制数依次取6bit, 010000/01 0100/0010 01/000011 就转换成了: 010000 010100 001001 000011 将这四个二进制数转换成十六制数为:$10,$14,$9,$3,十进制数位为16,20,9,3。对照上面的码表,分别查找出对应的字符为Q,U,J,D。也是就说字符串“ABC”经过BASE64编码后得出“QUJD”。 这是最简单的情况,即ASCII码字符数刚好可以被3整除。接着继续讨论余数为2、为1的情况。 2、当余数为2时,比如字符串“ce”,其在内存中十六进制表示为$63,$65;十进制表示表示99,101;二进制表示为 01100011 01100101 依次取6bit 011000/11 0110/0101 这时,第3个字符不足6位,在后面补零,也就是0101变成010100。转换结果为 011000 110110 010100 这3个二进制数转换成十六制数为$18,$36,$14;十进制数位为24,54,20。对照码表得出结果“Y2U”。编码后的字符个数不足4位,用“=”填充,最后编码得出“Y2U=”。 3、当余数为1时,比如字符串“{”,其在内存中的十六进制表示为$7B,十进制为123,二进制位表示为 01111011 依次取6bit 011110/11 补0后为 011110/110000 转换结果为011110和110000 这两个二进制数转换成十六进制数为$1E,$30,十进制数为30,48。对照码表得出结果为“ew”,补上“=”,最后编码得出“ew= =”。 解码也很简单,是编码的逆过程,即将每个字符对照码表换算成6bit的二进制数,然后重组起来,按8位进行截取,得出原码。 二、BASE64编码的实现方法 BASE64编码的实现方法很多,但大多基于二进制数的移位、与或操作,不便于理解。为此,本人经过摸索,想出了一种基于十进制下的易于掌握的编码方法。根据上述原理,每3个字节将转换成4个字节,也就是说每一个半字节(12bit)正好转换成2个编码后的字符(2×6bit)。在十六进制下半个字节可用0~F表示。为此,依次取字符串在十六进制表示下的三位,通过整除和取余运算很容易得出编码后的2个字符。 比如字符串ABC,其十六进制在内存中表示$414243,依次取3位,得出结果为$414和$243,转换成十进制为1044和579。将这两个数分别与64进行整除和取余运算 1044 Div 64=16 1044 Mod 64=20 579 Div 64=9 579 Mod 64=3 得出结果为16,20,9,3。对照上面的码表,编码结果同样为“QUJD”。 在高级语言中,很容易将字符串的十六进制以字符串形式表达出来,然后通过依次截取3个字符转换成整数,最后进行上述运算得出结果。为此,本人编写了一套BASE64编码在Delphi语言中的实现源码: //定义码表 const BaseTable:string=''''ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/''''; //编码程序 Function StrtoBase64(const test:string):string; var s,s1:string; i,p,len,n,Addnum:integer; begin result:=''''''''; S := ''''''''; for i := 1 to length(test) do S := S + IntToHex(Ord(test[I]), 2); //将字符串的十六进制数以字符串的形式表示出来 case (length(s) mod 3) of 0:addnum:=0; 1:begin s:=s+''''00''''; addnum:=2; end; 2:begin s:=s+''''0''''; addnum:=1; end; end; len:=length(s) div 3; for i:=1 to len do begin s1:=midstr(S,i*3-2,3); p:=strtoint(''''$''''+s1); n:=p div 64; result:=result+basetable[n+1]; n:=p mod 64; result:=result+basetable[n+1]; end; if addnum=1 then result:=result+''''==''''; if addnum=2 then result[length(result)]:=''''=''''; end; //解码程序 Function Base64toStr(const test:string):string; var s,s1,m:string; i,len,t:integer; begin Result:=''''''''; if length(test)=0 then exit; s:=test; for i:=0 to 1 do if s[length(s)]=''''='''' then setlength(s,length(s)-1); len:=length(s) div 2; for i:=1 to len do begin s1:=midstr(s,i*2-1,2); t:=(Pos(s1[1],BaseTable)-1)*64+(Pos(s1[2],BaseTable)-1); m:=m+inttohex(t,3) end; if length(s) mod 2=1 then begin t:=(Pos(s[length(s)],BaseTable)-1)*64; m:=m+inttohex(t,3); setlength(m,length(m)-2); end; len:=length(m) div 2; for i:=1 to len do begin s:=midstr(m,i*2-1,2); result:=result+chr(strtoint(''''$''''+s)); end; end;
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