Base64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。由于2的6次方等于64,所以每6个为一个单元,对应某个可打印字符。
三个bites有24个比特,对应于4个Base64单元,即3个字节需要用4个可打印字符来表示。它可用来作为电子邮件的传输编码。
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而不同。
如在mime(多用途邮件扩展)中,Base64的使用的64个可打印字符
A-Za-z:大小写字母各26个
0-9:加上10个数字
+:加号
/:斜杠
一共64个字符,等号“=”用来作为后缀用途
对应的转换关系为
0-63:A-Za-z0-9+/
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,于缓冲器中剩下的bit用0补足。然后,每次取出6(因为26=64)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。
当原数据长度不是3的整数倍时, 如果最后剩下一个输入数据,在编码结果后加2个“=”;如果最后剩下两个输入数据,编码结果后加1个“=”;如果没有剩下任何数据,就什么都不要加,这样才可以保证数据还原的正确性。
实例分析:
编码:"Lailaiji"
通过查ASCII表找到对应关系
L:0x4c | a:0x61 | i:0x69 | l:0x6C | j:0x6A
因此转换成二进制为:0100 1100 , 0110 0001 , 0110 1001 , 0110 1100 , 0110 0001 , 0110 1001 , 0110 1010 , 0110 1001
第一步:先取三个字节的数据即:0100 1100 , 0110 0001 , 0110 1001,然后从这个三字节中取出6位即010011,在最高位补充两个位00使其成为1个byte,即0001 0011,剩余的18位也如此循环,最终这三个字节将扩展成为4个字节即:0001 0011, 0000 0110, 0000 0101, 0010 1001
第二步,从剩余的字节序列中再重复第一步,走到小于3个字节
第三步,这时剩余字节为:0110 1010,0110 1001不足3个字节,需要在从低位以0进行补充,即成0110 1010,0110 1001,0000 0000重复第一步,得到:0001 1010,0010 0110, 0010 0100, 0000 0000,
经过以后的运算后,我们将得到一组位序列:
0001 0011, 0000 0110, 0000 0101, 0010 1001
0001 1011,0000 0110, 0000 0101, 0010 1001
0001 1010,0010 0110, 0010 0100, 0000 0000
转换成十进制为:19,6,5,41,27,6,5,41,26,38,36,0
对应的字符为:T,G,F,p,b,G,F,p,a,m,k,A
特别注重的是,最后一个字节0000 0000即0x00,通过查表为A,由于最后这8位是补充的,所以它应当被转换成=号,而不是A
因此:最终结果为:TGFpbGFpamk=
PHP实现:
<?php
$input = '赖来基';
$obj = new MyBase64();
$output = $obj->encode($input);
echo "Encode:",$output.PHP_EOL;
$output = $obj->decode($output);
echo "Decode:",$output.PHP_EOL;
class MyBase64{
private $_table = array();
private $_revtable = array();
public function __construct(){
$this->_initTable();
}
public function decode($string)
{
$orign_len = strlen($string);
$j = 0;
$ret = null;
for($i=0; $i<$orign_len; $i+=4)
{
$chr1 = $this->getRevChr($string[$i]);
$chr2 = $this->getRevChr($string[$i+1]);
$chr3 = $this->getRevChr($string[$i+2]);
$chr4 = $this->getRevChr($string[$i+3]);
$_chr1 = $chr1<<2 | ($chr2&0x3F) >>4;
$_chr2 = ($chr2&0x0F)<<4 | ($chr3&0xFC) >>2;
$_chr3 = ($chr3&0x03)<<6 | $chr4;
$ret .= chr($_chr1);
$ret .= chr($_chr2);
$ret .= chr($_chr3);
}
$ret = rtrim($ret);
return $ret;
}
private function getRevChr($chr)
{
if(isset($this->_revtable[$chr]))
{
return $this->_revtable[$chr];
}else{
return 0;
}
}
public function _decode($string)
{
$orign_len = strlen($string);
$de = null;
$kv = array_flip($this->_table);
$b = null;
for($i = 0 ;$i < $orign_len;$i++)
{
$chr = $string[$i];
if($chr != '='){
$c = $kv[$chr];
}else{
$c = chr(0);
}
printf("%x",$c);
$b[] = pack('C',$c);
echo PHP_EOL;
}
for($i = 0 ;$i < count($b);$i+=3){
$ch2 = ($b[$i]<<2) | ($b[$i+1]>>4);
$ch3 = ($b[$i+1]<<4) | ($b[$i+2]>>2);
$ch4 = ($b[$i+2]<<6) | ($b[$i+3]);
printf('%08b,%08b,%08b',$ch2,$ch3,$ch4);
echo PHP_EOL;
printf('%08b,%08b',($b[$i]<<2) , ($b[$i+1]>>4));
echo PHP_EOL;
}
}
public function encode($string)
{
$orign_len = strlen($string);
$len = intval(ceil($orign_len/3)*3);
$bin = pack('a'.$len,$string);
$gen = null;
for($i=0; $i<$len; $i+=3)
{
$ch2 = ord($bin[$i]) >> 2;
$ch3 = ((ord($bin[$i]) & 0x03) << 4) | (ord($bin[$i+1]) >> 4);
$ch4 = ((ord($bin[$i+1]) & 0x0F) << 2) | ((ord($bin[$i+2]) & 0xC0) >> 6);
$ch5 = ord($bin[$i+2]) & 0x3F;
$gen.= $this->_table[$ch2];
$gen.= $this->_table[$ch3];
$gen.= $this->_table[$ch4];
$gen.= $this->_table[$ch5];
}
if($orign_len-$len){
$gen = substr($gen,0, -abs($orign_len-$len));
for($i=0;$i<$len-$orign_len;$i++)
{
$gen .= '=';
}
}
return $gen;
}
private function _initTable()
{
$tbl = array();
for($i=ord('A');$i<=ord('Z');$i++)
{
$tbl[] = chr($i);
}
for($i=ord('a');$i<=ord('z');$i++)
{
$tbl[] = chr($i);
}
for($i=ord('0');$i<=ord('9');$i++)
{
$tbl[] = chr($i);
}
$tbl[] = '+';
$tbl[] = '/';
$reverse = array_flip($tbl);
$this->_table = $tbl;
$this->_revtable = $reverse;
}
}
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