Base64算法

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Base64

Base64是一种基于64个字符的编码算法，，根据RFC 2045的定义：“Base64内容传送编码是以一种任意8位字节序列组合的描述形式，这种形式不易被人直接识别”。经过Base64编码后的数据会比原始数据略长，为原来的4/3倍。字符串的字符数是以4位单位的整数倍。

实现原理

1. 将给定的字符串以字符为单位，转换为对应的字符编码(ASCII)
2. 将获得的字符编码转换为二进制码
3. 对获得的二进制编码做分组操作，每3个8位二进制码为一组，转换为每4个6位二进制码为一组(不足6位时低位补0)
4. 对获得的4-6二进制码补位，向6位二进制码添加2位高位0，组成4个8位二进制码
5. 将获得的4-8二进制码转换为十进制码
6. 将获得的十进制码转换为Base64字符表中对应的字符

Base64字符映射表

ASCII码加密推导演示

字符 B ASCII码 66（不足24位） 二进制码 0 4-6二进制码 010000  (不足低位补0) 4-8二进制码 00010000 00 (高位补0) 十进制码 16 32 字符表映射码 Q g = = (不足4个的补=)

UTF-8码介绍

UTF-8是一种变长字节编码方式。对于某一个字符的UTF-8编码，如果只有一个字节则其最高二进制位为0；如果是多字节，其第一个字节从最高位开始，连续的二进制位值为1的个数决定了其编码的位数，其余各字节均以10开头。UTF-8最多可用到6个字节。

如表(补位)： 1字节 0xxxxxxx 2字节 110xxxxx 10xxxxxx 3字节 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 4字节 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 5字节 xx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 6字节 x 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 

UTF-8加密推导演示

字符 爱 utf-8 %u7231 二进制转换 0111(7) 0010(2) 0011(3) 0001(1) //括号对应上面的utf-8码 二进制码 (1110)0111 (10)001000 (10) //括号里为填充码 4-6二进制码     4-8二进制码 00 00 00 00 十进制码 57 56 34 49 字符映射码 5 4 i x 

Base64算法实现

Bouncy Castle和Commons Codec两大开源组件提供了一般Base64算法的实现。

区别：

1. Bouncy Castle遵循的是一般Base64算法，也就是简单的根据字符映射表做了编码转换。
2. Commons Codec遵循RFC 2045的相关定义，同时也支持一般Base64算法的实现。
3. Commons Codec还提供了Base64算法的定制实现，可以自定义字符数和行末符号。
4. Commons Codec还提供了输入输出流的实现

Bouncy Castle代码演示：

//jar包引入 <dependency> <groupId>org.bouncycastle</groupId> <artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId> <version>1.61</version> </dependency> //Castle工具类 import org.bouncycastle.util.encoders.Base64; public class CastlesUtil { 
    //字符编码集 public static final String ENCODING = "UTF-8"; / * 将字符串类型进行Base64编码 * @param data 明文 * @return 密文 * @throws Exception */ public static String encode(String data) throws Exception { 
    //执行编码 byte[] bytes = Base64.encode(data.getBytes(ENCODING)); return new String(bytes,ENCODING); } / * 解码 * @param data 密文 * @return 明文 * @throws Exception */ public static String decode(String data) throws Exception { 
    //执行解码 byte[] bytes = Base64.decode(data); return new String(bytes,ENCODING); } } //单元测试 @Test public void test(){ 
    try { 
    //加密 String str = "梵如花"; System.out.println("原文："+str); str = CastlesUtil.encode(str); System.out.println("密文："+str); //解密 System.out.println("解密："+CastlesUtil.decode(str)); } catch (Exception e) { 
    e.printStackTrace(); } } //打印结果 原文：梵如花 密文：5qK15aaC6Iqx 解密：梵如花

Commons Codec代码演示：

//引入jar包 <dependency> <groupId>commons-codec</groupId> <artifactId>commons-codec</artifactId> <version>1.12</version> </dependency> //Commons工具类 import org.apache.commons.codec.binary.Base64; public class CommonsUntils { 
    //字符编码集 public static final String ENCODING = "UTF-8"; public static String encode(String data) throws Exception { 
    //执行编码 byte[] bytes = Base64.encodeBase64(data.getBytes(ENCODING)); return new String(bytes,ENCODING); } public static String encodeSafe(String data) throws Exception { 
    //执行编码 byte[] bytes = Base64.encodeBase64(data.getBytes(ENCODING),true); return new String(bytes,ENCODING); } public static String decode(String data) throws Exception { 
    //执行解码 byte[] bytes = Base64.decodeBase64(data); return new String(bytes,ENCODING); } } //单元测试 @Test public void test(){ 
    try { 
    //加密 String str = "梵如花是一个好的县令，没有错的哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈或或"; System.out.println("原文："+str); str = CommonsUntils.encode(str); System.out.println("普通加密："+str); str = "梵如花是一个好的县令，没有错的哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈或或"; str = CommonsUntils.encodeSafe(str); System.out.println("安全加密："+str); //解密 System.out.println("解密："+CommonsUntils.decode(str)); } catch (Exception e) { 
    e.printStackTrace(); } } //输出结果,注意的是，如果str比较短，则安全和非安全的输出结果是一致的 原文：梵如花是一个好的县令，没有错的哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈或或 普通加密：5qK15aaC6Iqx5piv5LiA5Liq5aW955qE5Y6/5Luk77yM5rKh5pyJ6ZSZ55qE5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5oiW5oiW 安全加密：5qK15aaC6Iqx5piv5LiA5Liq5aW955qE5Y6/5Luk77yM5rKh5pyJ6ZSZ55qE5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI 5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5oiW5oiW

Url Base64算法

Bouncy Castle遵从了RFC 4648的建议，使用”.”做填充符，构建定长Url Base64编码;

Commons Codec舍弃了填充符，使用不定长Url Base64编码。

byte[] byts = Base64.encode("梵如花是一个好的县令，没有错的哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈或或".getBytes("utf-8")); System.out.println("普通加密："+new String(byts,"utf-8")); byte[] bytes = UrlBase64.encode("梵如花是一个好的县令，没有错的哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈或或".getBytes("utf-8")); System.out.println("url："+new String(bytes,"utf-8")); //打印结果: 普通加密：5qK15aaC6Iqx5piv5LiA5Liq5aW955qE5Y6/5Luk77yM5rKh5pyJ6ZSZ55qE5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5oiW5oiW url：5qK15aaC6Iqx5piv5LiA5Liq5aW955qE5Y6_5Luk77yM5rKh5pyJ6ZSZ55qE5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5ZOI5oiW5oiW

应用场景

Base64算法广泛应用于电子邮件传输，网络信息传输，以及密钥和证书文件的文本式保存。在数据保密要求强度不高的情况下，可以使用Base64算法做简单的数据加密。