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什么是Base64

本文作者: jsweibo

本文链接: https://jsweibo.github.io/2019/03/04/%E4%BB%80%E4%B9%88%E6%98%AFBase64/

摘要

本文主要讲述了：

  1. 什么是 Base64
  2. Base64 码表
  3. 编码原理
  4. 解码原理

正文

什么是 Base64

Base64 是一种使用可打印字符来表示二进制数据的字符编码方案。

1 个 Base64 字符用 6 个二进制位表示。

Base64 将 3 个字节编码为 4 个 Base64 字符。

Base64 码表

Bin Dec Hex Char
0000 0000 0 00 A
0000 0001 1 01 B
0000 0010 2 02 C
… … … …
0001 1001 25 19 Z
0001 1010 26 1A a
0001 1011 27 1B b
0001 1100 28 1C c
… … … …
0011 0011 51 33 z
0011 0100 52 34 0
0011 0101 53 35 1
0011 0110 54 36 2
… … … …
0011 1101 61 3D 9
0011 1110 62 3E +
0011 1111 63 3F /

此外，=用作后缀。

编码原理

  1. 根据 ASCII 码表，每次取出 3 个字节（若不足 3 字节，则全部取出），获得对应的二进制 ASCII 码点
  2. 根据 Base64 码表，每次取出 6 位，换算为对应的 Base64 字符。若不足 6 位，剩余的二进制 ASCII 码点左移补 0。每左移 2 位就在 Base64 编码后增加 1 个=

示例：将eng进行 Base64 编码

  1. 根据 ASCII 码表，e的二进制 ASCII 码点为01100101。
  2. 根据 ASCII 码表，n的二进制 ASCII 码点为01101110。
  3. 根据 ASCII 码表，g的二进制 ASCII 码点为01100111。
  4. 整理获得：01100101 01101110 01100111。
  5. 每次取出 6 位，整理获得：011001 010110 111001 100111。
  6. 根据 Base64 码表，011001的 Base64 字符为Z。
  7. 根据 Base64 码表，010110的 Base64 字符为W。
  8. 根据 Base64 码表，111001的 Base64 字符为5。
  9. 根据 Base64 码表，100111的 Base64 字符为n。
  10. 整理获得：ZW5n。

示例：将en进行 Base64 编码

  1. 根据 ASCII 码表，e的二进制 ASCII 码点为01100101。
  2. 根据 ASCII 码表，n的二进制 ASCII 码点为01101110。
  3. 整理获得：01100101 01101110。
  4. 每次取出 6 位，整理获得：011001 010110 1110。
  5. 根据 Base64 码表，011001的 Base64 字符为Z。
  6. 根据 Base64 码表，010110的 Base64 字符为W。
  7. 1110不足 6 位，左移 2 位，获得111000。
  8. 根据 Base64 码表，111000的 Base64 字符为4。
  9. 由于左移 2 位，需在 Base64 编码后增加 1 个=。
  10. 整理获得：ZW4=。

示例：将e进行 Base64 编码

  1. 根据 ASCII 码表，e的二进制 ASCII 码点为01100101。
  2. 整理获得：01100101。
  3. 每次取出 6 位，整理获得：011001 01。
  4. 根据 Base64 码表，011001的 Base64 字符为Z。
  5. 01不足 6 位，左移 4 位，获得010000。
  6. 根据 Base64 码表，010000的 Base64 字符为Q。
  7. 由于左移 4 位，需在 Base64 编码后增加 2 个=。
  8. 整理获得：ZQ==。

解码原理

  1. 根据 Base64 码表，每次取出 4 个 Base64 字符（若不足 4 个，则全部取出），获得对应的二进制 Base64 码点。若有结尾有 n 个=，则将最后 1 个 Base64 字符的二进制 Base64 码点右移 2n 位
  2. 根据 ASCII 码表，每次取出 8 位，换算为对应的 ASCII 字符

示例：将ZW5n进行 Base64 解码。

  1. 根据 Base64 码表，Z的二进制 Base64 码点为011001。
  2. 根据 Base64 码表，W的二进制 Base64 码点为010110。
  3. 根据 Base64 码表，5的二进制 Base64 码点为111001。
  4. 根据 Base64 码表，n的二进制 Base64 码点为100111。
  5. 整理获得：011001 010110 111001 100111。
  6. 每次取出 8 位，整理获得：01100101 01101110 01100111。
  7. 根据 ASCII 码表，01100101的 ASCII 字符为e。
  8. 根据 ASCII 码表，01101110的 ASCII 字符为n。
  9. 根据 ASCII 码表，01100111的 ASCII 字符为g。
  10. 整理获得：eng。

示例：将ZW4=进行 Base64 解码。

  1. 根据 Base64 码表，Z的二进制 Base64 码点为011001。
  2. 根据 Base64 码表，W的二进制 Base64 码点为010110。
  3. 根据 Base64 码表，4的二进制 Base64 码点为111000。
  4. 由于有 1 个=，111000需要右移 2 位，获得1110。
  5. 整理获得：011001 010110 1110。
  6. 每次取出 8 位，整理获得：01100101 01101110。
  7. 根据 ASCII 码表，01100101的 ASCII 字符为e。
  8. 根据 ASCII 码表，01101110的 ASCII 字符为n。
  9. 整理获得：en。

示例：将ZQ==进行 Base64 解码。

  1. 根据 Base64 码表，Z的二进制 Base64 码点为011001。
  2. 根据 Base64 码表，Q的二进制 Base64 码点为010000。
  3. 由于有 2 个=，010000需要右移 4 位，获得01。
  4. 整理获得：011001 01。
  5. 每次取出 8 位，整理获得：01100101。
  6. 根据 ASCII 码表，01100101的 ASCII 字符为e。
  7. 整理获得：e。

参考资料

本文作者: jsweibo

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