Base64 Coding

Base64是网络上一种常用的编码技术，常用于数据传输，但不是加密技术。

Base64其核心在于使用6个位的Base64字符来表示8个位的ASCII码，也就是每4个Base64字符表示3个ASCII字符。

Base64的每个字符只有6个位，因此最多可以表示$2^6=64$个字符.

有一张对应表。

字符	值	字符	值	字符	值	字符	值	字符	值	字符	值	字符	值	字符	值
A	0	B	1	C	2	D	3	E	4	F	5	G	6	H	7
I	8	J	9	K	10	L	11	M	12	N	13	O	14	P	15
Q	16	R	17	S	18	T	19	U	20	V	21	W	22	X	23
Y	24	Z	25	a	26	b	27	c	28	d	29	e	30	f	31
g	32	h	33	i	34	j	35	k	36	l	37	m	38	n	39
o	40	p	41	q	42	r	43	s	44	t	45	u	46	v	47
w	48	x	49	y	50	z	51	0	52	1	53	2	54	3	55
4	56	5	57	6	58	7	59	8	60	9	61	+	62	/	63

将ASCII转换成Base64的流程是这样的

e.g. 将ASCII的字符串”ABC”转成Base64

A	B	C
01000001	01000010	01000011

每六位转成Base64的编码，去查表

010000	010100	001001	000011
Q	U	J	D

Base64编码后的字符串”ABC”即”QUJD”

可以看出，每三个ASCII字符转成四个Base64字符，如果不满3个的情况下，是这样的

e.g.将ASCII的字符串”AB”转成Base64

A	B
01000001	01000010

010000	010100	001000
Q	U	I

注意到AB两个ASCII码只有16位，三个Base64编码18位，因此最后两位补0

不满四个字符，在后面补充”=”

Base64编码后的字符串”ABC”即”QUI=”

另附Java实现Base64的编码与解码

编码：

public class Base64Encoder {
	private static char[] base64Map = { 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P',
			'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k',
			'l', 'm', 'n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z', '0', '1', '2', '3', '4', '5',
			'6', '7', '8', '9', '+', '/' };

	public String encoder(String plainText) {
		if (plainText == null || plainText.length() <= 0) {
			return null;
		}
		StringBuilder ciptext = new StringBuilder();
		char[] plain = plainText.toCharArray();
		int equalsNum = 0;

		equalsNum = (3 - (plain.length % 3)) % 3;

		for (int i = 0; i < plain.length; i += 3) {
			int temp;
			if (i + 2 < plain.length) {
				temp = (((int) plain[i]) << 16) + (((int) plain[i + 1]) << 8) + ((int) plain[i + 2]);
				ciptext.append(base64Map[(temp & (((1 << 6) - 1) << 18)) >>> 18]);
				ciptext.append(base64Map[(temp & (((1 << 6) - 1) << 12)) >>> 12]);
			} else if (i + 1 < plain.length) {
				temp = (((int) plain[i]) << 8) + ((int) plain[i + 1]);
				temp <<= 2;
				ciptext.append(base64Map[(temp & (((1 << 6) - 1) << 12)) >>> 12]);
			} else {
				temp = ((int) plain[i]) << 8;
				temp <<= 4;
			}
			ciptext.append(base64Map[(temp & (((1 << 6) - 1) << 6)) >>> 6]);
			ciptext.append(base64Map[temp & ((1 << 6) - 1)]);
		}

		ciptext.append(equalsNum == 0 ? "" : (equalsNum == 1 ? "=" : "=="));

		return ciptext.toString();
	}
}

解码：

public class Base64Decoder {
	private static int[] base64Map = new int[128];

	static {
		for (int i = 0; i < 26; ++i) {
			base64Map[i + 'A'] = i;
		}
		for (int i = 0; i < 26; ++i) {
			base64Map[i + 'a'] = i + 26;
		}
		for (int i = 0; i < 10; ++i) {
			base64Map[i + '0'] = i + 52;
		}
		base64Map['+'] = 62;
		base64Map['/'] = 63;
	}

	public String decoder(String ciptext) {
		if (ciptext == null || ciptext.length() <= 0 || ciptext.length() % 4 != 0) {
			return null;
		}

		StringBuilder plaintext = new StringBuilder();

		if (ciptext.endsWith("==")) {
			ciptext = ciptext.substring(0, ciptext.length() - 2);
		} else if (ciptext.endsWith("=")) {
			ciptext = ciptext.substring(0, ciptext.length() - 1);
		}

		char[] cip = ciptext.toCharArray();

		for (int i = 0; i < cip.length; i += 4) {
			int temp;
			if (i + 3 < cip.length) {
				temp = (base64Map[cip[i]] << 18) + (base64Map[cip[i + 1]] << 12) + (base64Map[cip[i + 2]] << 6)
						+ (base64Map[cip[i + 3]]);
				String str = "";
				str += (char) (temp & ((1 << 8) - 1));
				temp >>>= 8;
				str = (char) (temp & ((1 << 8) - 1)) + str;
				temp >>>= 8;
				str = (char) (temp & ((1 << 8) - 1)) + str;
				temp >>>= 8;
				plaintext.append(str);
			} else if (i + 2 < cip.length) {
				temp = (base64Map[cip[i]] << 10) + (base64Map[cip[i + 1]] << 4) + (base64Map[cip[i + 2]] >>> 2);
				String str = "";
				str += (char) (temp & ((1 << 8) - 1));
				temp >>>= 8;
				str = (char) (temp & ((1 << 8) - 1)) + str;
				plaintext.append(str);
			} else {
				temp = (base64Map[cip[i]] << 2) + (base64Map[cip[i + 1]] >>> 4);
				plaintext.append((char) temp);
			}
		}
		return plaintext.toString();
	}
}