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Base64笔记

 
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原文:http://www.ruanyifeng.com/blog/2008/06/base64.html

作者: 阮一峰

日期: 2008年6月23日

1.

天的《MIME笔记》中提到,MIME主要使用两种编码转换方式----Quoted-printable和Base64----将8位的非英语字符转化为7位的ASCII字符。

虽然这样的初衷,是为了满足电子邮件中不能直接使用非ASCII码字符的规定,但是也有其他重要的意义:

a)所有的二进制文件,都可以因此转化为可打印的文本编码,使用文本软件进行编辑;

b)能够对文本进行简单的加密。

2.

首先,简单介绍一下Quoted-printable编码转换方式。它主要用于ACSII文本中夹杂少量非ASCII码字符的情况,不适合于转换纯二进制文件。

它规定将每一个8位的字节,转换为3个字符。

第一个字符是"="号,这是固定不变的。

后面二个字符是二个十六进制数,分别代表了这个字节前四位和后四位的数值。

举例来说,ASCII码中"换页键"(form feed)是12,二进制形式是00001100,写成十六进制就是0C,因此它的编码值为"=0C"。"="号的ASCII值是61,二进制形式是00111101,因为它的编码值是"=3D"。除了可打印的ASCII码以外,所有其他字符都必须用这种方式进行转换。

所有可打印的ASCII码字符(十进制值从33到126)都保持原样不变,"="(十进制值61)除外。

3.

下面,详细介绍Base64的编码转换方式。

所谓Base64,就是说选出64个字符----小写字母a-z、大写字母A-Z、数字0-9、符号"+"、"/"(再加上作为垫字的"=",实际上是65个字符)----作为一个基本字符集。然后,其他所有符号都转换成这个字符集中的字符。

具体来说,转换方式可以分为四步。

第一步,将每三个字节作为一组,一共是24个二进制位。

第二步,将这24个二进制位分为四组,每个组有6个二进制位。

第三步,在每组前面加两个00,扩展成32个二进制位,即四个字节。

第四步,根据下表,得到扩展后的每个字节的对应符号,这就是Base64的编码值。

  0 A  17 R   34 i   51 z

  1 B  18 S   35 j   52 0

  2 C  19 T   36 k   53 1

  3 D  20 U   37 l   54 2

  4 E  21 V   38 m   55 3

  5 F  22 W   39 n   56 4

  6 G  23 X   40 o   57 5

  7 H  24 Y   41 p   58 6

  8 I   25 Z   42 q   59 7

  9 J  26 a   43 r   60 8

  10 K  27 b   44 s   61 9

  11 L  28 c   45 t   62 +

  12 M  29 d   46 u   63 /

  13 N  30 e   47 v

  14 O  31 f   48 w   

  15 P  32 g   49 x

  16 Q  33 h   50 y

因为,Base64将三个字节转化成四个字节,因此Base64编码后的文本,会比原文本大出三分之一左右。

4.

举一个具体的实例,演示英语单词Man如何转成Base64编码。

Text content M a n
ASCII 77 97 110
Bit pattern 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0
Index 19 22 5 46
Base64-Encoded T W F u

第一步,"M"、"a"、"n"的ASCII值分别是77、97、110,对应的二进制值是01001101、01100001、01101110,将它们连成一个24位的二进制字符串010011010110000101101110。

第二步,将这个24位的二进制字符串分成4组,每组6个二进制位:010011、010110、000101、101110。

第三步,在每组前面加两个00,扩展成32个二进制位,即四个字节:00010011、00010110、00000101、00101110。它们的十进制值分别是19、22、5、46。

第四步,根据上表,得到每个值对应Base64编码,即T、W、F、u。

因此,Man的Base64编码就是TWFu。

5.

如果字节数不足三,则这样处理:

a)二个字节的情况:将这二个字节的一共16个二进制位,按照上面的规则,转成三组,最后一组除了前面加两个0以外,后面也要加两个0。这样得到一个三位的Base64编码,再在末尾补上一个"="号。

比如,"Ma"这个字符串是两个字节,可以转化成三组00010011、00010110、00010000以后,对应Base64值分别为T、W、E,再补上一个"="号,因此"Ma"的Base64编码就是TWE=。

b)一个字节的情况:将这一个字节的8个二进制位,按照上面的规则转成二组,最后一组除了前面加二个0以外,后面再加4个0。这样得到一个二位的Base64编码,再在末尾补上两个"="号。

比如,"M"这个字母是一个字节,可以转化为二组00010011、00010000,对应的Base64值分别为T、Q,再补上二个"="号,因此"M"的Base64编码就是TQ==。

6.

再举一个中文的例子,汉字"严"如何转化成Base64编码?

这里需要注意,汉字本身可以有多种编码,比如gb2312、utf-8、gbk等等,每一种编码的Base64对应值都不一样。下面的例子以utf-8为例。

首先,"严"的utf-8编码为E4B8A5,写成二进制就是三字节的"11100100 10111000 10100101"。将这个24位的二进制字符串,按照第3节中的规则,转换成四组一共32位的二进制值"00111001 00001011 00100010 00100101",相应的十进制数为57、11、34、37,它们对应的Base64值就为5、L、i、l。

所以,汉字"严"(utf-8编码)的Base64值就是5Lil。

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