Java之Base64編碼解析
說明：前段時間梳理了一下最近工做中用到加解密算法，從最先的MD五、Base64到後面的對稱算法DES、IDEA，非對稱算法RSA、DSA等，準備整理出來作一備份。base64是比較特殊的，準確的說它是一種編碼方式，主要解決網絡某些字節編碼傳輸問題的；咱們項目中也確實把它做爲一種加密算法，這裏在第4部分結合代碼詳細說明（部分原理&圖片或取於網絡）。java
一、Base64編碼起源
由於有些網絡傳送渠道並不支持全部的字節，例如傳統的郵件只支持可見字符的傳送，像ASCII碼的控制字符就 不能經過郵件傳送。這樣用途就受到了很大的限制，好比圖片二進制流的每一個字節不可能所有是可見字符，因此就傳送不了。最好的方法就是在不改變傳統協議的情 況下，作一種擴展方案來支持二進制文件的傳送。把不可打印的字符也能用可打印字符來表示，問題就解決了。Base64編碼應運而生，Base64就是一種 基於64個可打印字符來表示二進制數據的表示方法。算法
二、Base64編碼原理
三、Base64加解密
這裏加解密，主要是以Java自帶的爲主(這裏用的是jdk7)，jdk中實現base64加解密 主要是基於圖一中標準的字典序實現的，源碼在rt.jar中。 bash
四、變化的Base64序列
若是讓Base64具備加解密的功能，至少要一部分是變化的；這裏能夠經過變化標準序列的方式；建議你們用到的時候，能夠先看一下第3部分中標出那個類的源碼（沒幾行代碼）；這個變化的序列能夠根據時間、根據UUID、根據一切能夠變換的東西來生成，這裏是根據UUID來隨機生成序列。 一、生成隨機序列網絡
private static String base64Str = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
// 根據UUID生成
public static synchronized String getRandomBase64(int len) {
char[] chars = base64Str.toCharArray();
String uuid = UUID.randomUUID().toString();
byte[] sha256Arr = null;
try {
MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
messageDigest.reset();
sha256Arr = messageDigest.digest(uuid.getBytes());
if (sha256Arr != null) {
for (int i = 0; i < sha256Arr.length; i++) {
int pos = Math.abs(sha256Arr[i]) % 32;
char tmp = chars[i];
chars[i] = chars[32 + pos];
chars[32 + pos] = tmp;
}
}
} catch (Exception e) {}
return new String(chars).substring(0, len);
}
複製代碼
二、base64的編碼與解碼的算法我就不本身實現了(網上有各類實現)，我比較懶，直接Copy出來改JDK7源碼自帶的，將它帶的標準序列替換掉(下面只是測試代碼，不嚴謹供參考用)。dom
public class Base64Encode extends CharacterEncoder {
public static char[] pem_array;
@Override
protected int bytesPerAtom() {
return 3;
}
@Override
protected int bytesPerLine() {
return 57;
}
@Override
protected void encodeAtom(final OutputStream outputStream,
final byte[] array, final int n, final int n2) throws IOException {
if (n2 == 1) {
final byte b = array[n];
final int n3 = 0;
outputStream.write(Base64Encode.pem_array[b >>> 2 & 0x3F]);
outputStream.write(Base64Encode.pem_array[(b << 4 & 0x30)
+ (n3 >>> 4 & 0xF)]);
outputStream.write(61);
outputStream.write(61);
} else if (n2 == 2) {
final byte b2 = array[n];
final byte b3 = array[n + 1];
final int n4 = 0;
outputStream.write(Base64Encode.pem_array[b2 >>> 2 & 0x3F]);
outputStream.write(Base64Encode.pem_array[(b2 << 4 & 0x30)
+ (b3 >>> 4 & 0xF)]);
outputStream.write(Base64Encode.pem_array[(b3 << 2 & 0x3C)
+ (n4 >>> 6 & 0x3)]);
outputStream.write(61);
} else {
final byte b4 = array[n];
final byte b5 = array[n + 1];
final byte b6 = array[n + 2];
outputStream.write(Base64Encode.pem_array[b4 >>> 2 & 0x3F]);
outputStream.write(Base64Encode.pem_array[(b4 << 4 & 0x30)
+ (b5 >>> 4 & 0xF)]);
outputStream.write(Base64Encode.pem_array[(b5 << 2 & 0x3C)
+ (b6 >>> 6 & 0x3)]);
outputStream.write(Base64Encode.pem_array[b6 & 0x3F]);
}
}
/*static {
pem_array = new char[] { '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', '+', '/' };
}*/
}
複製代碼
public class Base64Decode extends CharacterDecoder{
public static char[] pem_array;
private static byte[] pem_convert_array;
byte[] decode_buffer;
public Base64Decode() {
this.decode_buffer = new byte[4];
}
@Override
protected int bytesPerAtom() {
return 4;
}
@Override
protected int bytesPerLine() {
return 72;
}
@Override
protected void decodeAtom(final PushbackInputStream pushbackInputStream, final OutputStream outputStream, int n) throws IOException {
int n2 = -1;
int n3 = -1;
int n4 = -1;
int n5 = -1;
if (n < 2) {
throw new CEFormatException("Base64Decode: Not enough bytes for an atom.");
}
int read;
do {
read = pushbackInputStream.read();
if (read == -1) {
throw new CEStreamExhausted();
}
} while (read == 10 || read == 13);
this.decode_buffer[0] = (byte)read;
if (this.readFully(pushbackInputStream, this.decode_buffer, 1, n - 1) == -1) {
throw new CEStreamExhausted();
}
if (n > 3 && this.decode_buffer[3] == 61) {
n = 3;
}
if (n > 2 && this.decode_buffer[2] == 61) {
n = 2;
}
switch (n) {
case 4: {
n5 = Base64Decode.pem_convert_array[this.decode_buffer[3] & 0xFF];
}
case 3: {
n4 = Base64Decode.pem_convert_array[this.decode_buffer[2] & 0xFF];
}
case 2: {
n3 = Base64Decode.pem_convert_array[this.decode_buffer[1] & 0xFF];
n2 = Base64Decode.pem_convert_array[this.decode_buffer[0] & 0xFF];
break;
}
}
switch (n) {
case 2: {
outputStream.write((byte)((n2 << 2 & 0xFC) | (n3 >>> 4 & 0x3)));
break;
}
case 3: {
outputStream.write((byte)((n2 << 2 & 0xFC) | (n3 >>> 4 & 0x3)));
outputStream.write((byte)((n3 << 4 & 0xF0) | (n4 >>> 2 & 0xF)));
break;
}
case 4: {
outputStream.write((byte)((n2 << 2 & 0xFC) | (n3 >>> 4 & 0x3)));
outputStream.write((byte)((n3 << 4 & 0xF0) | (n4 >>> 2 & 0xF)));
outputStream.write((byte)((n4 << 6 & 0xC0) | (n5 & 0x3F)));
break;
}
}
}
{
// pem_array = new char[] { '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', '+', '/' };
pem_convert_array = new byte[256];
for (int i = 0; i < 255; ++i) {
Base64Decode.pem_convert_array[i] = -1;
}
for (int j = 0; j < Base64Decode.pem_array.length; ++j) {
Base64Decode.pem_convert_array[Base64Decode.pem_array[j]] = (byte)j;
}
}
}
複製代碼
這裏寫了兩個類Base64Encoder、Base64Decoder分別繼承CharacterEncoder和CharacterDecoder兩個你類(照抄源碼)，將標準序列中private final 改掉即可。 三、傳入隨機序列，測試，能夠多試幾回ide
private static char[] ch = Base64Util.getRandomBase64(64).toCharArray() ;
// 加密
public static String getBase64(String str) throws Exception {
byte[] b = null;
String s = null;
b = str.getBytes("utf-8");
if (b != null) {
Base64Encode.pem_array=ch;
s = new Base64Encode().encode(b);
}
return s;
}
// 解密
public static String getFromBase64(String s) throws Exception {
byte[] b = null;
String result = null;
if (s != null) {
Base64Decode.pem_array = ch ;
Base64Decode decoder = new Base64Decode();
b = decoder.decodeBuffer(s);
result = new String(b, "utf-8");
}
return result;
}
public static void main(String[] s) throws Exception{
String o = "日明星辰hello" ;
System.out.println(getBase64(o));
System.out.println(getFromBase64(getBase64(o)));
}
複製代碼
持續更新中，能夠關注........ 測試
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