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  • [C++算法_BASE64]BASE64编码格式转换技术(非算法)基础理论

    按照RFC2045的定义, Base64被定义为:Base64内容传送编码被设计用来把任意序列的8位字节描述为一种不易被人直接识别的形式。(The Base64 Content-Transfer-Encoding is designed to represent arbitrary sequences of octets in a form that need not be humanly readable.)

    base64编码在线转换器 :
    http://www.motobit.com/util/base64-decoder-encoder.asp

    Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节代码的编码方式之一,在发送电子邮件时,服务器认证的用户名和密码需要用Base64编码,附件也需要用Base64编码。
    下面简单介绍Base64算法的原理
    Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节代码的编码方式之一,大家可以查看RFC2045~RFC2049,上面有MIME的详细规范。

    Base64要求把每三个8Bit的字节转换为四个6Bit的字节(3*8 = 4*6 = 24),然后把6Bit再添两位高位0,组成四个8Bit的字节,也就是说,转换后的字符串理论上将要比原来的长1/3。

    这样说会不会太抽象了?不怕,我们来看一个例子:

    转换前 aaaaaabb ccccdddd eeffffff
    转换后 00aaaaaa 00bbcccc 00ddddee 00ffffff

    应该很清楚了吧?上面的三个字节是原文,下面的四个字节是转换后的Base64编码,其前两位均为0。

    转换后,我们用一个码表来得到我们想要的字符串(也就是最终的Base64编码),这个表是这样的:(摘自RFC2045)
    Table 1: The Base64 Alphabet

    Value Encoding Value Encoding Value Encoding Value Encoding
    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 (pad) =
    15 P 32 g 49 x
    16 Q 33 h 50 y
    让我们再来看一个实际的例子,加深印象!

    转换前 10101101 10111010 01110110
    转换后 00101011 00011011 00101001 00110110
    十进制 43 27 41 54
    对应码表中的值 r b p 2
    所以上面的24位编码,编码后的Base64值为 rbp2
    解码同理,把 rbq2 的二进制位连接上再重组得到三个8位值,得出原码。
    (解码只是编码的逆过程,在此我就不多说了,另外有关MIME的RFC还是有很多的,如果需要详细情况请自行查找。)

    用更接近于编程的思维来说,编码的过程是这样的:

    第一个字符通过右移2位获得第一个目标字符的Base64表位置,根据这个数值取到表上相应的字符,就是第一个目标字符。
    然后将第一个字符左移4位加上第二个字符右移4位,即获得第二个目标字符。
    再将第二个字符左移2位加上第三个字符右移6位,获得第三个目标字符。
    最后取第三个字符的右6位即获得第四个目标字符。

    在以上的每一个步骤之后,再把结果与 0x3F 进行 AND 位操作,就可以得到编码后的字符了。

    C++ Base64编码/解码源代码
    inline int Base64Encode(char * base64code, const char * src, int src_len = 0);
    inline int Base64Decode(char * buf, const char * base64code, int src_len = 0);

    以上两个函数内联定义在base64.h中,使用时include "base64.h" 即可,编码后的长度一般比原文多占1/3的存储空间,为了效率,程序并没有检查目标存储区是否溢出,请保证有足够的存储空间。
    源码下载:http://www.yanghan.net/codes/base64src.rar

    示例代码输出如下:
    [Base64]:
    xOO6w6OsU25haVgNCg0KoaGhodXiysfSu7j2QmFzZTY0tcSy4srU08q8/qOhDQoNCkJlc3QgV2lzaGVz
    IQ0KDQqhoaGhoaGhoaGhoaGhoaGhoaGhoaGhoaGhoaGhICAgICAgICAgICAgICAgZVNYPyENCqGhoaGh
    oaGhoaGhoaGhoaGhoaGhoaGhoaGhoaEgICAgICAgICAgICAgICBzbmFpeEB5ZWFoLm5ldA0KoaGhoaGh
    oaGhoaGhoaGhoaGhoaGhoaGhoaGhoaGhoaGhoSAgICAgICAgIDIwMDMtMTItMjU=

    [源文]:
    你好,SnaiX

      这是一个Base64的测试邮件!

    Best Wishes!

    最近在用加密后的二进制写cookie时碰到问题,cookie内容必须时可见字符,就必须将二进制文件转换成对应的可见字符,Base64编码是不错的解决方案。
    1. 定义
    Base64是用可见字符传输任意字节的编码方式。RFC2045的section 6.8有描述(The Base64 Content-Transfer-Encoding is designed to represent arbitrary sequences of octets in a form that need not be humanly readable)。电子邮件传输的编码就是采用Base64.

    2. 如何编码
    ASCII码表示范围0X00-0XFF,共255个字符,用一个字节(八位组)表示。Base64编码是用6位组来表示所有字符。-> 每三个8Bit的字节转换为四个6Bit的字节(3*8 = 4*6 = 24),然后把6Bit再添两位高位0,组成四个8Bit的字节,也就是说,转换后的字符串理论上将要比原来的长1/3。
    来看一个转换的例子;
    转换前 12345678 12345678 12345678
    转换后 00123456 00781234 00567812 00345678

    转换成Base64后,编码值范围0-63,共64个字符表示。如下:

    Sequence Characters
    0 … 25 ‘A’ … ’Z’
    26 … 51 ‘a’ … ‘z’
    52 … 61 ‘0’ … ‘9’
    62 ‘+’
    63 ‘/’

    完整的映射如下:

    The Base64 Alphabet

    Value Encoding Value Encoding Value Encoding Value Encoding
    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 (pad) =
    15 P 32 g 49 x
    16 Q 33 h 50 y

    填充符=。当需要编码的字符不是3的倍数,就会有余数1或2。这个时候就需要填充2位或1位来补齐,使转换后是4个字节,最多填充两个‘=’如:字符串“张”
    11010101 HEX:D5 11000101 HEX:C5

    00110101 00011100 00010100
    十进制53 十进制34 十进制20 pad
    字符’1’ 字符’i’ 字符’U’ 字符’=’

    "张"转换成Base64就是"1iU=","张3"转换成Base64的结果是"1iU3"。

    编码过程,在网上一篇文章大概是如下描述:

    第一个字符通过右移2位获得第一个目标字符的Base64表位置,根据这个数值取到表上相应的字符,就是第一个目标字符。
    然后将第一个字符左移4位加上第二个字符右移4位,即获得第二个目标字符。
    再将第二个字符左移2位加上第三个字符右移6位,获得第三个目标字符。
    最后取第三个字符的右6位即获得第四个目标字符。
    在以上的每一个步骤之后,再把结果与 0x3F 进行 AND 位操作,就可以得到编码后的字符了。

    如果原文字节数不是3的倍数,原文的字节不够的地方可以用全0来补足,转换时Base64编码用=号来代替。这就是为什么有些Base64编码会以一个或两个等号结束的原因,但等号最多只有两个。因为:

    余数 = 原文字节数 MOD 3

    所以余数任何情况下都只可能是0,1,2这三个数中的一个。如果余数是0的话,就表示原文字节数正好是3的倍数(最理想的情况啦)。如果是1的话,为了让Base64编码是4的倍数,就要补2个等号;同理,如果是2的话,就要补1个等号。

    3. 源码实现

     

    //实现 1
    //base.h

    #include <string>

    std::string base64_encode(unsigned char const* , unsigned int len);
    std::string base64_decode(std::string const& s);


    //base.cpp

    #include "base64.h"
    #include <iostream>

    static const std::string base64_chars =
    "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
    "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
    "0123456789+/";


    static inline bool is_base64(unsigned char c) {
        return (isalnum(c) || (c == '+') || (c == '/'));
    }

    std::string base64_encode(unsigned char const* bytes_to_encode, unsigned int in_len) {
        std::string ret;
        int i = 0;
        int j = 0;
        unsigned char char_array_3[3];
        unsigned char char_array_4[4];

        while (in_len--)
        {
            char_array_3[i++] = *(bytes_to_encode++);
            if (i == 3)
            {
                char_array_4[0] = (char_array_3[0] & 0xfc) >> 2;
                char_array_4[1] = ((char_array_3[0] & 0x03) << 4) + ((char_array_3[1] & 0xf0) >> 4);
                char_array_4[2] = ((char_array_3[1] & 0x0f) << 2) + ((char_array_3[2] & 0xc0) >> 6);
                char_array_4[3] = char_array_3[2] & 0x3f;

                for(i = 0; (i <4) ; i++)
                    ret += base64_chars[char_array_4[i]];
                i = 0;
            }
        }

        if (i)
        {
            for(j = i; j < 3; j++)
                char_array_3[j] = '

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/webapplee/p/3771742.html
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