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Base64编码原理分析与PHP实现

作者:用户 来源:互联网 时间:2017-12-01 20:58:16

编码原理分析

Base64编码原理分析与PHP实现 - 摘要: 本文讲的是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。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

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。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: 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120<?php$input = '赖来基';$obj = new MyBase64();$output = $obj->encode($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){            $ch1 = ($b[$i]<<2) | ($b[$i+1]>>4);            $ch2 = ($b[$i+1]<<4) | ($b[$i+2]>>2);            $ch3 = ($b[$i+2]<<6) | ($b[$i+3]);            printf('%08b,%08b,%08b',$ch1,$ch2,$ch3);            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)        {            $ch1 = ord($bin[$i]) >> 2;            $ch2 = ((ord($bin[$i]) & 0x03) << 4) | (ord($bin[$i+1]) >> 4);            $ch3 = ((ord($bin[$i+1]) & 0x0F) << 2) | ((ord($bin[$i+2]) & 0xC0) >> 6);            $ch4 = ord($bin[$i+2]) & 0x3F;            $gen.= $this->_table[$ch1];            $gen.= $this->_table[$ch2];            $gen.= $this->_table[$ch3];            $gen.= $this->_table[$ch4];        }        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;    }} 

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