Base 64 編碼

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（一）Encoding VS. Encryption

不少人都覺得編碼（Encoding）和加密（Encryption）是同一個意思。編碼和加密都是對格式的一種轉換，可是它們是有區別的。編碼是公開的，好比下面要介紹的Base 64編碼，任何人均可以解碼；而加密則相反，你只但願本身或者特定的人才能夠對內容進行解密。

 

（二）Base 64編碼

Base 64 Encoding有什麼用？舉個簡單的例子，你使用SMTP協議 （Simple Mail Transfer Protocol 簡單郵件傳輸協議）來發送郵件。由於這個協議是基於文本的協議，因此若是郵件中包含一幅圖片，咱們知道圖片的存儲格式是二進制數據（binary data），而非文本格式，咱們必須將二進制的數據編碼成文本格式，這時候Base 64 Encoding就派上用場了。

 

1. 編碼原理

 

Base 64 Encoding 的編碼原理是將每三個字節（byte）轉換爲四個字符，每一個字符佔6 bit。

 

 

6 bit一共有64種組合方式，也就是說該編碼共須要使用至少64種字符（後面咱們還會介紹一個特殊字符 =）。Base 64 Encoding使用了從 A 到 Z、a 到 z、0 到 九、以及 + 和 / 這些字符（即[A-Za-z0-9+/]）。

 

 

假設咱們有三個字節的數據，byte[] {1, 2, 3}，用二進制表示爲：

00000001 | 00000010 | 00000011

依據上面的原理，使用Base 64 Encoding編碼後結果應該爲：

000000 | 010000 | 001000 | 000011

轉換爲十進制爲 0 | 16 | 8 | 3，對照上面的表，編碼後的文本爲 AQID

既然Base 64 Encoding將每三個字節轉換爲四個字符，那若是一幅圖片的字節數不能被3整除該怎麼辦？

若是剩餘一個字節，該字節一樣被轉換爲四個字符。第一個6 bit 轉換成一個字符，接下來2 bit 轉換成一個字符（注意這裏是向右添加0），最後添加兩個=字符。

 

 

假設咱們有四個字節的數據，byte[] {1, 2, 3, 4}，用二進制表示爲：

00000001 | 00000010 | 00000011 | 00000100

依據上面的原理，使用Base 64 Encoding編碼後結果應該爲：

000000 | 010000 | 001000 | 000011 | 000001 | 000000

轉換爲十進制爲 0 | 16 | 8 | 3 | 1 | 0，對照上面的表，編碼後的文本爲 AQIDBA==

若是不能被3整除，而餘下兩個字節，編碼方式相似剩餘一個字節，一樣是轉換成四個字符，最後一個字符用=。

 

 

假設咱們有五個字節的數據，byte[] {1, 2, 3, 4, 5}，用二進制表示爲：

00000001 | 00000010 | 00000011 | 00000100 | 00000101

依據上面的原理，使用Base 64 Encoding編碼後結果應該爲：

000000 | 010000 | 001000 | 000011 | 000001 | 000000 | 010100

轉換爲十進制爲 0 | 16 | 8 | 3 | 1 | 0 | 20，對照上面的表，編碼後的文本爲 AQIDBAU=

 

2. 在.Net中的實現

 

在.Net中，將二進制數據編碼爲文本可使用public static string ToBase64String(byte[] inArray)方法；從文本文件轉換回二進制數據可使用public static byte[] FromBase64String(string s)方法。

下面驗證一下上面講解的例子，分別將三組數據 byte[] {1, 2, 3}，byte[] {1, 2, 3, 4}，byte[] {1, 2, 3, 4, 5} 進行編碼，並檢驗編碼後的文本是否分別爲AQID，AQIDBA==，AQIDBAU=。

 

byte[] binary1 = new byte[] { 1, 2, 3 };

string encoded1 = Convert.ToBase64String(binary1);

byte[] decoded1 = Convert.FromBase64String(encoded1);

Console.WriteLine("Encoded string: {0}, Decoded binary is equal to orignial binary? {1}"

, encoded1, binary1.SequenceEqual(decoded1));

byte[] binary2 = new byte[] { 1, 2, 3, 4};

string encoded2 = Convert.ToBase64String(binary2);

byte[] decoded2 = Convert.FromBase64String(encoded2);

Console.WriteLine("Encoded string: {0}, Decoded binary is equal to orignial binary? {1}"

, encoded2, binary2.SequenceEqual(decoded2));

byte[] binary3 = new byte[] { 1, 2, 3, 4, 5};

string encoded3 = Convert.ToBase64String(binary3);

byte[] decoded3 = Convert.FromBase64String(encoded3);

Console.WriteLine("Encoded string: {0}, Decoded binary is equal to orignial binary? {1}"

, encoded3, binary3.SequenceEqual(decoded3));

 

輸出結果爲：

Encoded string: AQID, Decoded binary is equal to orignial binary? True
Encoded string: AQIDBA==, Decoded binary is equal to orignial binary? True
Encoded string: AQIDBAU=, Decoded binary is equal to orignial binary? True

 

（三）總結

本文介紹了編碼與加密的區別，爲什麼要使用編碼，以及Base 64 編碼的原理，最後還介紹了Base 64 Encoding在.Net中的實現。