各位看官应该都是资深的网虫了,小弟斗胆在此问问大家,平时上网时,除了泡MM、到论坛灌水、扔版砖……之外,进行的最多的是什么活动?对了,你一定会说:是收发电子邮件!(谁敢说自己没收/发过电子邮件的?拉出去枪毙了!!)

收/发E-mail的时候有一个安全性的问题——假想一下,你花了一整天时间给系花写的情书,在发送的过程中被隔壁宿舍张三那小子截获了(难道他是***??),更糟的是他是你的情敌啊……天,后果不堪设想!!因此,我们必须有一种比较可靠的加密方法,能够对电子邮件的明文进行转换,至少要得出一个无法被别人一眼就看出内容来的东西,而且编码/解码的速度还要足够快。(这时你可以再假想一下啦,张三那家伙截获了你的肉麻情书,可是他一看:“咦?怎么乱七八糟的?垃圾邮件!!”——这样一来你不就逃过大难了?!)

Base64就是在这种背景下产生的加密方法。它的特点是:1、速度非常快。2、能够将字符串A转换成字符串B,而且如果你光看字符串B,是绝对猜不出字符串A的内容来的。不信吗?让我们来看看下面这串东西:

xOO6w6Osu7bTrbniwdnAz8LetcTnzbfXzOy12KOh

呵呵,是什么啊?猜出来了吗?其实它就是下面这段文字经过Base64编码产生的东东:

你好,欢迎光临老罗的缤纷天地!

介绍说完啦,让我们开始探讨实质性的东西。

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。

这样说会不会太抽象了?不怕,我们来看一个例子:

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)


                            Table 1: The Base64 Alphabet

      Value Encoding  Value Encoding  Value Encoding  Value Encoding
           0 A            17 R            34 i            51 z
           1 B            18 S            35 j            52 0
           2 C            19 T            36 k            53 1
           3 D            20 U            37 l            54 2
           4 E            21 V            38 m            55 3
           5 F            22 W            39 n            56 4
           6 G            23 X            40 o            57 5
           7 H            24 Y            41 p            58 6
           8 I            25 Z            42 q            59 7
           9 J            26 a            43 r            60 8
          10 K            27 b            44 s            61 9
          11 L            28 c            45 t            62 +
          12 M            29 d            46 u            63 /
          13 N            30 e            47 v
          14 O            31 f            48 w         (pad) =
          15 P            32 g            49 x
          16 Q            33 h            50 y


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。
(解码只是编码的逆过程,在此我就不多说了,另外有关MIME的RFC还是有很多的,如果需要详细情况请自行查找。)

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,根据这个数值取到表上相应的字符,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。

(感谢 Athena 指出以上描述中原有的一些错误!^_^)

So easy! That’s all!!!

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(最理想的情况啦)。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。

讲到这里,大伙儿应该全明白了吧?如果还有不清楚的话就返回去再仔细看看,其实不难理解的。

下面我给出一个演示Base64编码/解码的程序,希望能对您有用。同时也希望您帮我完善它,利用它做出更多的用途,到时别忘了通知我一声啊!

using System;
using System.Text;

namespace Common
{
    /// <summary>
    /// 实现Base64加密解密
    /// 作者:周公
    /// 时间:2007
    /// </summary>
    public sealed class Base64
    {
        /// <summary>
        /// Base64加密
        /// </summary>
        /// <param name="codeName">加密采用的编码方式</param>
        /// <param name="source">待加密的明文</param>
        /// <returns></returns>
        public static string EncodeBase64(Encoding encode, string source)
        {
            byte[] bytes = encode.GetBytes(source);
            try
            {
                encode = Convert.ToBase64String(bytes);
            }
            catch
            {
                encode = source;
            }
            return encode;
        }

        /// <summary>
        /// Base64加密,采用utf8编码方式加密
        /// </summary>
        /// <param name="source">待加密的明文</param>
        /// <returns>加密后的字符串</returns>
        public static string EncodeBase64(string source)
        {
            return EncodeBase64(Encoding.UTF8, source);
        }

        /// <summary>
        /// Base64解密
        /// </summary>
        /// <param name="codeName">解密采用的编码方式,注意和加密时采用的方式一致</param>
        /// <param name="result">待解密的密文</param>
        /// <returns>解密后的字符串</returns>
        public static string DecodeBase64(Encoding encode, string result)
        {
            string decode = "";
            byte[] bytes = Convert.FromBase64String(result);
            try
            {
                decode = encode.GetString(bytes);
            }
            catch
            {
                decode = result;
            }
            return decode;
        }

        /// <summary>
        /// Base64解密,采用utf8编码方式解密
        /// </summary>
        /// <param name="result">待解密的密文</param>
        /// <returns>解密后的字符串</returns>
        public static string DecodeBase64(string result)
        {
            return DecodeBase64(Encoding.UTF8, result);
        }
    }