Base64算法指南

• 1. 编码由来
• 2. 索引表
• 3. 原理
• 4. 代码实现

该文是介绍 Base64 算法指南。

Base64算法指南

1. 编码由来

为什么会有 Base64 编码呢？因为有些网络传送渠道并不支持所有的字节，例如传统的邮件只支持可见字符的传送，像 ASCII 码的控制字符就不能通过邮件传送。最好的方法就是在不改变传统协议的情况下，做一种扩展方案来支持二进制文件的传送。把不可打印的字符也能用可打印字符来表示，问题就解决了。Base64 编码应运而生，Base64就是一种 基于64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法。

2. 索引表

Base64的索引表，字符选用了 A-Z、a-z、0-9、+、/ 64个可打印字符。数值代表字符的索引，这个是标准Base64协议规定的，不能更改。

64个字符用6个bit位就可以全部表示，一个字节有8个 bit 位，剩下2个bit就浪费掉了，这样就不得不牺牲一部分空间了。这里需要弄明白的就是一个Base64字符是8个bit，但是有效部分只有右边的6个 bit，左边两个永远是0。

3. 原理

要转换成Base64的最小单位三个字节，对一个字符串来说每次都是三个字节的转换，对应的是Base64的最小单位四个字节。

那么怎么用6个有效bit来表示传统字符的8个bit呢？8和6的最小公倍数 是24，也就是说3个传统字节可以由4个Base64字符来表示，保证有效位数是一样的，这样就多了1/3的字节数来弥补Base64只有6个有效bit 的不足。

原码	m	a	n
ASCII	109	97	110
8 bit	01101101	01100001	01101110
6 bit	011011	010110	000101	101110
十进制	27	22	5	46
编码	b	w	F	u

但是转换到最后你发现不够三个字节了怎么办呢？我们可以用两个Base64来表示一个字符或用三个Base64表示两个字符，像下图的A对应的第二个Base64的二进制位只有两个，把后边的四个补0就是了。所以 A 对应的Base64字符就是 QQ，上边已经说过了，原则是Base64字符的最小单位是四个字符一组，那这才两个字符，后边补两个=吧，结果是 QQ==其实不用=也不耽误解码，之所以用=，可能是考虑到多段编码后的Base64字符串拼起来也不会引起混淆。由此可见 Base64字符串只可能最后出现一个或两个=，中间是不可能出现=的。下图中字符BC的编码过程也是一样的。

4. 代码实现

https://github.com/august295/EnDeCode

参考