Base64编码与解码原理

Base64编码是使用64个可打印ASCII字符（A-Z、a-z、0-9、+、/）将任意字节序列数据编码成ASCII字符串，另有“=”符号用作后缀用途。

base64索引表

base64编码与解码的基础索引表如下

base64编码原理

（1）base64编码过程

Base64将输入字符串按字节切分，取得每个字节对应的二进制值（若不足8比特则高位补0），然后将这些二进制数值串联起来，再按照6比特一组进行切分（因为2^6=64），最后一组若不足6比特则末尾补0。将每组二进制值转换成十进制，然后在上述表格中找到对应的符号并串联起来就是Base64编码结果。

由于二进制数据是按照8比特一组进行传输，因此Base64按照6比特一组切分的二进制数据必须是24比特的倍数（6和8的最小公倍数）。24比特就是3个字节，若原字节序列数据长度不是3的倍数时且剩下1个输入数据，则在编码结果后加2个=；若剩下2个输入数据，则在编码结果后加1个=。

完整的Base64定义可见RFC1421和RFC2045。因为Base64算法是将3个字节原数据编码为4个字节新数据，所以Base64编码后的数据比原始数据略长，为原来的4/3。

（2）简单编码流程

1）将所有字符转化为ASCII码；

2）将ASCII码转化为8位二进制；

3）将8位二进制3个归成一组(不足3个在后边补0)共24位，再拆分成4组，每组6位；

4）将每组6位的二进制转为十进制；

5）从Base64编码表获取十进制对应的Base64编码；

下面举例对字符串“ABCD”进行base64编码：

对于不足6位的补零（图中浅红色的4位），索引为“A”；对于最后不足3字节，进行补零处理（图中红色部分），以“=”替代，因此，“ABCD”的base64编码为：“QUJDRA==”。

base64解码原理

（1）base64解码过程

base64解码，即是base64编码的逆过程，如果理解了编码过程，解码过程也就容易理解。将base64编码数据根据编码表分别索引到编码值，然后每4个编码值一组组成一个24位的数据流，解码为3个字符。对于末尾位“=”的base64数据，最终取得的4字节数据，需要去掉“=”再进行转换。

解码过程可以参考上图，逆向理解：“QUJDRA==” ——>“ABCD”

（2）base64解码特点

base64编码中只包含64个可打印字符，而PHP在解码base64时，遇到不在其中的字符时，将会跳过这些字符，仅将合法字符组成一个新的字符串进行解码。下面编写一个简单的代码，测试一组数据看是否满足我们所说的情况。

<?php

$basestr0="vegerootQftm";
$basestr1="vege#root@Qftm";
$basestr2="vege^root&Qftm";
$basestr3="veg>ero%otQftm";
$basestr4="ve%%%geroo%%%tQftm";

echo base64_decode($basestr0)."<br>";
echo base64_decode($basestr1)."<br>";
echo base64_decode($basestr2)."<br>";
echo base64_decode($basestr3)."<br>";
echo base64_decode($basestr4)."<br>";
?>

 

从结果中可以看到一个字符串中，不管出现多少个特殊字符或者位置上的差异，都不会影响最终的结果，可以验证base64_decode是遇到不在其中的字符时，将会跳过这些字符，仅将合法字符组成一个新的字符串进行解码。