Base64编码原来是这么回事儿

鸣谢CSDN文章：https://blog.csdn.net/believesoul/article/details/84100616

一、言简意赅理解Base64编码

就是将以“字节”为单位的二进制数据，转换为肉眼可见的64个“可打印字符”字符串的编码方法。

啥是以“字节”为单位的二进制数据？？？

长得类似这个样子:

b'Cxe8xafxadxe8xa8x80xe4xb8xadxe6x96x87xe7xbdx918xe5xb2x81xe4xbax86' = bytes('C语言中文网8岁了', encoding='UTF-8')
详见：https://www.cnblogs.com/zhangmingda/p/14123752.html

二、为啥要做编码转换？

答：一般用于在HTTP协议下传输二进制数据，由于HTTP协议是文本协议，所以在HTTP协议下传输二进制数据需要将二进制数据转换为字符数据。然而直接转换是不行的。因为网络传输只能传输可打印字符。

这玩意只是编码，不是加密，但是肉眼看不出原始内容

三、转换为哪64个可打印字符？

答：是ASCII码里面95个可打印字符中筛选出了64个：即后面括号内 [0-9a-zA-Z+/=] 即数字0到9，大小写字母和 +/= 实际为65个可打印字符。

具体什么是可打印字符？在ASCII码中规定，0-31、128这33个字符属于控制字符，32-127这95个字符属于可打印字符，也就是说网络传输只能传输这95个字符，不在这个范围内的字符无法传输。那么该怎么才能传输其他字符呢？其中一种方式就是使用Base64。

Base64，就是使用64个可打印字符来表示二进制数据的方法。这64个字符中包括大小写字母、数字、＋和／，还有用来补缺的特殊字符＝。

注意：由于base64编码用了8位字符来表示信息中的6个位，所以base64编码字符串大约比原始值扩大了33%。

Base64的索引与对应字符的关系如下表所示：
在这里插入图片描述
也就是说，如果将索引转换为对应的二进制数据的话需要至多6个Bit。然而ASCII码需要8个Bit来表示，那么怎么使用6个Bit来表示8个Bit的数据呢？6个Bit当然不能存储8个Bit的数据，但是4×6个Bit可以存储3×8个Bit的数据啊！如下表所示：
在这里插入图片描述

可以看到“Son”通过Base64编码转换成了“U29u”。这是刚刚好的情况，3个ASCII字符刚好转换成对应的4个Base64字符。但是，当需要转换的字符数不是3的倍数的情况下该怎么办呢？Base64规定，当需要转换的字符不是3的倍数时，一律采用补0的方式凑足3的倍数，具体如下表所示：
在这里插入图片描述

每6个Bit为一组，第一组转换后为字符“U”，第二组末尾补4个0转换后为字符“w”。剩下的使用“=”替代。即字符“S”通过Base64编码后为“Uw==”。这就是Base64的编码过程。

如果要编码的二进制数据不是3的倍数，最后会剩下1个或2个字节怎么办？Base64用x00字节在末尾补足后，再在编码的末尾加上1个或2个=号，表示补了多少字节，解码的时候，会自动去掉。

这是字节的位总数不是6的倍数的情况，当剩下4位时，我们需要补2个=凑齐8的倍数；当剩下的是2位时，我们需要补齐1个 = 抽泣8的倍数。
补全机制

四、Base64怎么用？

Python3计算Base64

import base64
str1 = "hello world!"
base64.encodebytes(str1.encode())
b'aGVsbG8gd29ybGQh
'
base64.encodebytes(str1.encode()).decode()
'aGVsbG8gd29ybGQh
'
base64.encodebytes(str1.encode()).decode('utf-8')
'aGVsbG8gd29ybGQh
'

Java计算Base64，使用的时候直接调用内部模块即可。具体代码如下所示：

package com.first;
 
import org.junit.Test;
 
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.util.Base64;
 
public class Test {
 
    @Test
    public void test() throws UnsupportedEncodingException {
        // 编码
        String encode = Base64.getEncoder().encodeToString("So".getBytes("UTF-8"));
        System.out.println(encode);
        // 解码
        byte[] decode = Base64.getDecoder().decode(encode);
        System.out.println(new String(decode, "UTF-8"));
    }
 
}

五、Base64的相关点

首先这算法是编码,不是压缩,编码后只会增加字节数;字节数会成为原字节数的4/3；
算法简单, 几乎不会影响效率;
算法可逆, 解码很方便, 不用于私密信息通信;
虽然解码方便, 但毕竟编码了, 肉眼还是不能直接看出原始内容;
加密后的字符串只有[0-9a-zA-Z+/=],不可打印字符(包括转移字符)也可传输;