base64加密和解码原理和代码
Base64编码,是我们程序开发中经常使用到的编码方法。它是一种基于用64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法。它通常用作存储、传输一些二进制数据编码方法!也是MIME(多用途互联网邮件扩展,主要用作电子邮件标准)中一种可打印字符表示二进制数据的常见编码方法!它其实只是定义用可打印字符传输内容一种方法,并不会产生新的字符集!有时候,我们学习转换的思路后,我们其实也可以结合自己的实际需要,构造一些自己接口定义编码方式。好了,我们一起看看,它的转换思路吧!
Base64实现转换原理
它是用64个可打印字符表示二进制所有数据方法。由于2的6次方等于64,所以可以用每6个位元为一个单元,对应某个可打印字符。我们知道三个字节有24个位元,就可以刚好对应于4个Base64单元,即3个字节需要用4个Base64的可打印字符来表示。在Base64中的可打印字符包括字母A-Z、a-z、数字0-9 ,这样共有62个字符,此外两个可打印符号在不同的系统中一般有所不同。但是,我们经常所说的Base64另外2个字符是:“+/”。
这64个字符,所对应表如下。
编号 | 字符 | 编号 | 字符 | 编号 | 字符 | 编号 | 字符 | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | A | 16 | Q | 32 | g | 48 | w | |||
1 | B | 17 | R | 33 | h | 49 | x | |||
2 | C | 18 | S | 34 | i | 50 | y | |||
3 | D | 19 | T | 35 | j | 51 | z | |||
4 | E | 20 | U | 36 | k | 52 | 0 | |||
5 | F | 21 | V | 37 | l | 53 | 1 | |||
6 | G | 22 | W | 38 | m | 54 | 2 | |||
7 | H | 23 | X | 39 | n | 55 | 3 | |||
8 | I | 24 | Y | 40 | o | 56 | 4 | |||
9 | J | 25 | Z | 41 | p | 57 | 5 | |||
10 | K | 26 | a | 42 | q | 58 | 6 | |||
11 | L | 27 | b | 43 | r | 59 | 7 | |||
12 | M | 28 | c | 44 | s | 60 | 8 | |||
13 | N | 29 | d | 45 | t | 61 | 9 | |||
14 | O | 30 | e | 46 | u | 62 | + | |||
15 | P | 31 | f | 47 | v | 63 | / |
转换的时候,将三个byte的数据,先后放入一个24bit的缓冲区中,先来的byte占高位。数据不足3byte的话,于缓冲区中剩下的bit用0补足。然后,每次取出6个bit,按照其值选择ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/
中的字符作为编码后的输出。不断进行,直到全部输入数据转换完成。
如果最后剩下两个输入数据,在编码结果后加1个“=”;如果最后剩下一个输入数据,编码结果后加2个“=”;如果没有剩下任何数据,就什么都不要加,这样才可以保证资料还原的正确性。编码后的数据比原始数据略长,为原来的4/3。无论什么样的字符都会全部被编码,因此不像Quoted-printable 编码,还保留部分可打印字符。所以,它的可读性不如Quoted-printable编码!
文本 | M | a | n | |||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ASCII编码 | 77 | 97 | 110 | |||||||||||||||||||||
二进制位 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
索引 | 19 | 22 | 5 | 46 | ||||||||||||||||||||
Base64编码 | T | W | F | u |
M的Ascii码是77,前六位对应值为19,对应base64字符是T,如此类推。其它字符编码就可以自动转换得到!我们看看另外不是刚好是3个字节的情况!
文本(1 Byte) | A | |||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
二进制位 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | ||||||||||||||||
二进制位(补0) | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||||||||||||
Base64编码 | Q | Q | = | = | ||||||||||||||||||||
文本(2 Byte) | B | C | ||||||||||||||||||||||
二进制位 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | x | x | x | x | x | x | ||
二进制位(补0) | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | x | x | x | x | x | x |
Base64编码 | Q | k | M | = |
下面是js代码实现base64的转换
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 | /* utf.js - UTF-8 <=> UTF-16 convertion * * Copyright (C) 1999 Masanao Izumo <iz@onicos.co.jp> * Version: 1.0 * LastModified: Dec 25 1999 * This library is free. You can redistribute it and/or modify it. */ /* * Interfaces: * utf8 = utf16to8(utf16); * utf16 = utf8to16(utf8); */ function utf16to8(str) { var out , i, len, c; out = "" ; len = str.length; for (i = 0; i < len; i++) { c = str.charCodeAt(i); if ((c >= 0x0001) && (c <= 0x007F)) { out += str.charAt(i); } else if (c > 0x07FF) { out += String.fromCharCode(0xE0 | ((c >> 12) & 0x0F)); out += String.fromCharCode(0x80 | ((c >> 6) & 0x3F)); out += String.fromCharCode(0x80 | ((c >> 0) & 0x3F)); } else { out += String.fromCharCode(0xC0 | ((c >> 6) & 0x1F)); out += String.fromCharCode(0x80 | ((c >> 0) & 0x3F)); } } return out ; } function utf8to16(str) { var out , i, len, c; var char2, char3; out = "" ; len = str.length; i = 0; while (i < len) { c = str.charCodeAt(i++); switch (c >> 4) { case 0: case 1: case 2: case 3: case 4: case 5: case 6: case 7: // 0xxxxxxx out += str.charAt(i - 1); break ; case 12: case 13: // 110x xxxx 10xx xxxx char2 = str.charCodeAt(i++); out += String.fromCharCode(((c & 0x1F) << 6) | (char2 & 0x3F)); break ; case 14: // 1110 xxxx 10xx xxxx 10xx xxxx char2 = str.charCodeAt(i++); char3 = str.charCodeAt(i++); out += String.fromCharCode(((c & 0x0F) << 12) | ((char2 & 0x3F) << 6) | ((char3 & 0x3F) << 0)); break ; } } return out ; } //上面的这段代码中定义了两个函数,utf16to8()用于将utf-16转成utf-8,utf8to16用于将utf-8转成utf-16。 // //下面才是真正用于base64编码的函数。 /* Copyright (C) 1999 Masanao Izumo <iz@onicos.co.jp> * Version: 1.0 * LastModified: Dec 25 1999 * This library is free. You can redistribute it and/or modify it. */ /* * Interfaces: * b64 = base64encode(data); * data = base64decode(b64); */ var base64EncodeChars = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/" ; var base64DecodeChars = new Array(-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 62, -1, -1, -1, 63, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, -1, -1, -1, -1, -1); function base64encode(str) { var out , i, len; var c1, c2, c3; len = str.length; i = 0; out = "" ; while (i < len) { c1 = str.charCodeAt(i++) & 0xff; if (i == len) { out += base64EncodeChars.charAt(c1 >> 2); out += base64EncodeChars.charAt((c1 & 0x3) << 4); out += "==" ; break ; } c2 = str.charCodeAt(i++); if (i == len) { out += base64EncodeChars.charAt(c1 >> 2); out += base64EncodeChars.charAt(((c1 & 0x3) << 4) | ((c2 & 0xF0) >> 4)); out += base64EncodeChars.charAt((c2 & 0xF) << 2); out += "=" ; break ; } c3 = str.charCodeAt(i++); out += base64EncodeChars.charAt(c1 >> 2); out += base64EncodeChars.charAt(((c1 & 0x3) << 4) | ((c2 & 0xF0) >> 4)); out += base64EncodeChars.charAt(((c2 & 0xF) << 2) | ((c3 & 0xC0) >> 6)); out += base64EncodeChars.charAt(c3 & 0x3F); } return out ; } function base64decode(str) { var c1, c2, c3, c4; var i, len, out ; len = str.length; i = 0; out = "" ; while (i < len) { /* c1 */ do { c1 = base64DecodeChars[str.charCodeAt(i++) & 0xff]; } while (i < len && c1 == -1); if (c1 == -1) break ; /* c2 */ do { c2 = base64DecodeChars[str.charCodeAt(i++) & 0xff]; } while (i < len && c2 == -1); if (c2 == -1) break ; out += String.fromCharCode((c1 << 2) | ((c2 & 0x30) >> 4)); /* c3 */ do { c3 = str.charCodeAt(i++) & 0xff; if (c3 == 61) return out ; c3 = base64DecodeChars[c3]; } while (i < len && c3 == -1); if (c3 == -1) break ; out += String.fromCharCode(((c2 & 0XF) << 4) | ((c3 & 0x3C) >> 2)); /* c4 */ do { c4 = str.charCodeAt(i++) & 0xff; if (c4 == 61) return out ; c4 = base64DecodeChars[c4]; } while (i < len && c4 == -1); if (c4 == -1) break ; out += String.fromCharCode(((c3 & 0x03) << 6) | c4); } return out ; } //上面代码中的base64encode()用于编码,base64decode()用于解码。 //因此,对utf-8字符进行编码要这样写: var str = "hello world" sEncoded = base64encode(utf16to8(str)); console.log(sEncoded); //aGVsbG8gd29ybGQ= //然后,解码要这样写: sDecoded = utf8to16(base64decode(sEncoded)); console.log(sDecoded); //hello world |
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