Base64编码原理分析与PHP实现
Base64是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法。由于2的6次方等于64,所以每6个为一个单元,对应某个可打印字符。
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三个bites有24个比特,对应于4个Base64单元,即3个字节需要用4个可打印字符来表示。它可用来作为电子邮件的传输编码。
在Base64中的可打印字符包括字母A-Z、a-z、数字0-9,这样共有62个字符,此外两个可打印符号在不同的系统中而不同。
如在mime(多用途邮件扩展)中,Base64的使用的64个可打印字符
A-Za-z:大小写字母各26个
0-9:加上10个数字
+:加号
/:斜杠
一共64个字符,等号“=”用来作为后缀用途
对应的转换关系为
0-63:A-Za-z0-9+/
转换的时候,将三个byte的数据,先后放入一个24bit的缓冲区中,先来的byte占高位。数据不足3byte的话,于缓冲器中剩下的bit用0补足。然后,每次取出6(因为26=64)个bit,按照其值选择ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/
中的字符作为编码后的输出。不断进行,直到全部输入数据转换完成。
当原数据长度不是3的整数倍时, 如果最后剩下一个输入数据,在编码结果后加2个“=”;如果最后剩下两个输入数据,编码结果后加1个“=”;如果没有剩下任何数据,就什么都不要加,这样才可以保证数据还原的正确性。
实例分析:
编码:"Lailaiji"
通过查ASCII表找到对应关系
L:0x4c | a:0x61 | i:0x69 | l:0x6C | j:0x6A
因此转换成二进制为:0100 1100 , 0110 0001 , 0110 1001 , 0110 1100 , 0110 0001 , 0110 1001 , 0110 1010 , 0110 1001
第一步:先取三个字节的数据即:0100 1100 , 0110 0001 , 0110 1001,然后从这个三字节中取出6位即010011,在最高位补充两个位00使其成为1个byte,即0001 0011,剩余的18位也如此循环,最终这三个字节将扩展成为4个字节即:0001 0011, 0000 0110, 0000 0101, 0010 1001
第二步,从剩余的字节序列中再重复第一步,走到小于3个字节
第三步,这时剩余字节为:0110 1010,0110 1001不足3个字节,需要在从低位以0进行补充,即成0110 1010,0110 1001,0000 0000重复第一步,得到:0001 1010,0010 0110, 0010 0100, 0000 0000,
经过以后的运算后,我们将得到一组位序列:
0001 0011, 0000 0110, 0000 0101, 0010 1001
0001 1011,0000 0110, 0000 0101, 0010 1001
0001 1010,0010 0110, 0010 0100, 0000 0000
转换成十进制为:19,6,5,41,27,6,5,41,26,38,36,0
对应的字符为:T,G,F,p,b,G,F,p,a,m,k,A
特别注重的是,最后一个字节0000 0000即0x00,通过查表为A,由于最后这8位是补充的,所以它应当被转换成=号,而不是A
因此:最终结果为:TGFpbGFpamk=
PHP实现:
encode($input); echo "Encode:",$output.PHP_EOL; $output = $obj->decode($output); echo "Decode:",$output.PHP_EOL; class MyBase64{ private $_table = array(); private $_revtable = array(); public function __construct(){ $this->_initTable(); } public function decode($string) { $orign_len = strlen($string); $j = 0; $ret = null; for($i=0; $i<$orign_len; $i+=4) { $chr1 = $this->getRevChr($string[$i]); $chr2 = $this->getRevChr($string[$i+1]); $chr3 = $this->getRevChr($string[$i+2]); $chr4 = $this->getRevChr($string[$i+3]); $_chr1 = $chr1<<2 | ($chr2&0x3F) >>4; $_chr2 = ($chr2&0x0F)<<4 | ($chr3&0xFC) >>2; $_chr3 = ($chr3&0x03)<<6 | $chr4; $ret .= chr($_chr1); $ret .= chr($_chr2); $ret .= chr($_chr3); } $ret = rtrim($ret); return $ret; } private function getRevChr($chr) { if(isset($this->_revtable[$chr])) { return $this->_revtable[$chr]; }else{ return 0; } } public function _decode($string) { $orign_len = strlen($string); $de = null; $kv = array_flip($this->_table); $b = null; for($i = 0 ;$i < $orign_len;$i++) { $chr = $string[$i]; if($chr != '='){ $c = $kv[$chr]; }else{ $c = chr(0); } printf("%x",$c); $b[] = pack('C',$c); echo PHP_EOL; } for($i = 0 ;$i < count($b);$i+=3){ $ch2 = ($b[$i]<<2) | ($b[$i+1]>>4); $ch3 = ($b[$i+1]<<4) | ($b[$i+2]>>2); $ch4 = ($b[$i+2]<<6) | ($b[$i+3]); printf('%08b,%08b,%08b',$ch2,$ch3,$ch4); echo PHP_EOL; printf('%08b,%08b',($b[$i]<<2) , ($b[$i+1]>>4)); echo PHP_EOL; } } public function encode($string) { $orign_len = strlen($string); $len = intval(ceil($orign_len/3)*3); $bin = pack('a'.$len,$string); $gen = null; for($i=0; $i<$len; $i+=3) { $ch2 = ord($bin[$i]) >> 2; $ch3 = ((ord($bin[$i]) & 0x03) << 4) | (ord($bin[$i+1]) >> 4); $ch4 = ((ord($bin[$i+1]) & 0x0F) << 2) | ((ord($bin[$i+2]) & 0xC0) >> 6); $ch5 = ord($bin[$i+2]) & 0x3F; $gen.= $this->_table[$ch2]; $gen.= $this->_table[$ch3]; $gen.= $this->_table[$ch4]; $gen.= $this->_table[$ch5]; } if($orign_len-$len){ $gen = substr($gen,0, -abs($orign_len-$len)); for($i=0;$i<$len-$orign_len;$i++) { $gen .= '='; } } return $gen; } private function _initTable() { $tbl = array(); for($i=ord('A');$i<=ord('Z');$i++) { $tbl[] = chr($i); } for($i=ord('a');$i<=ord('z');$i++) { $tbl[] = chr($i); } for($i=ord('0');$i<=ord('9');$i++) { $tbl[] = chr($i); } $tbl[] = '+'; $tbl[] = '/'; $reverse = array_flip($tbl); $this->_table = $tbl; $this->_revtable = $reverse; } }
网站题目:Base64编码原理分析与PHP实现
网站链接:http://pwwzsj.com/article/ggceic.html