Base64 原理

［文章摘自网络，补充一句，迅雷等链接也是使用Base64编码，具体Google－It］

Base64是什么

Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节代码的编码方式之一，大家可以查看RFC2045～RFC2049，上面有MIME的详细规范。
Base64要求把每三个8Bit的字节转换为四个6Bit的字节（3*8 = 4*6 = 24），然后把6Bit再添两位高位0，组成四个8Bit的字节，也就是说，转换后的字符串理论上将要比原来的长1/3。

为什么要使用Base64

在Email传输中，加密是肯定的，但是加密的目的不是让用户发送非常安全的Email。这种加密方式主要就是“防君子不防小人”，即达到一眼望去完全看不出内容即可。
基于这个目的，加密算法的复杂程度和效率也就不能太大和太低。和上一个理由类似，MIME协议等用于发送Email的协议解决的是如何收发Email，而并不是如何安全的收发Email。
因此算法复杂度要小，效率要高，否则因为发送Email而大量占用资源，路就有点走歪了。

但是，如果是基于以上两点，那么我们使用最简单的恺撒法即可，为什么Base64看起来要比恺撒法复杂呢？这是因为在Email的传送过程中，由于历史原因，Email只被允许传送ASCII字符，
即一个8位字节的低7位。因此，如果您发送了一封带有非ASCII字符（即字节的最高位是1）的Email通过有“历史问题”的网关时就可能会出现问题，网关可能会把最高位置为0！很明显，问题就这样产生了！
因此，为了能够正常的传送Email，这个问题就必须考虑！所以，单单靠改变字母的位置的恺撒之类的方案也就不行了，关于这一点可以参考RFC2046。基于以上的一些主要原因产生了Base64编码。

Base64加密解密算法

转换前 aaaaaabb ccccdddd eeffffff
转换后 00aaaaaa 00bbcccc 00ddddee 00ffffff

应该很清楚了吧？上面的三个字节是原文，下面的四个字节是转换后的Base64编码，其前两位均为0。

转换后，我们用一个码表来得到我们想要的字符串（也就是最终的Base64编码），这个表是这样的：（摘自RFC2045）



让我们再来看一个实际的例子，加深印象！

转换前 10101101 10111010 01110110
转换后 00101011 00011011 00101001 00110110
十进制             43             27             41             54
对应码表中的值 r               b               p               2

所以上面的24位编码，编码后的Base64值为“rbp2”
解码同理，把“rbq2”的二进制位连接上再重组得到三个8位值，得出原码。

用更接近于编程的思维来说，编码的过程是这样的：

第一个字符通过右移2位获得第一个目标字符的Base64表位置，根据这个数值取表上相应的字符，就是第一个目标字符。
然后将第一个字符左移4位加上第二个字符右移4位，即获得第二个目标字符。
再将第二个字符左移2位加上第三个字符右移6位，获得第三个目标字符。
最后取第三个字符的右6位即获得第四个目标字符。

在以上的每一个步骤之后，再把结果与 0x3F 进行 AND 位操作，就可以得到编码后的字符了。

可是等等，聪明的你可能会问到，原文的字节数量应该是3的倍数啊，如果这个条件不能满足的话，那该怎么办呢？

我们的解决办法是这样的：原文的字节不够的地方可以用全0来补足，转换时Base64编码用=号来代替。这就是为什么有些Base64编码会以一个或两个等号结束的原因，但等号最多只有两个。
因为：
余数 = 原文字节数 MOD 3

所以余数任何情况下都只可能是0，1，2这三个数中的一个。
如果余数是0的话，就表示原文字节数正好是3的倍数。
如果是1的话，为了让Base64编码是4的倍数，就要补2个等号。
同理，如果是2的话，就要补1个等号。
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