5、Base64加密算法

系统管理员 2022-06-08 03:25 167阅读 0赞

**Base64加密算法编码规则**

Base64编码的思想是采用64个基本的ASCII码字符对数据进行重新编码。他将需要编码的数据拆分成字节数组，以三个字节为一组。按顺序排列24位数据，再把这24位数据分成四组，即每组6位。再在每组的最高位前补两个0凑足一个字节。这样就把一个3字节为一组的数据重新编码成了4个字节。当所要编码的数据的字节数不是3的整数倍，也就是说在分组时最后一组不足3个字节。这时在最后一组填充1到2个0字节。并在最后编码完成后在结尾添加1到2个‘=’。

例如：将RON进行Base64编码：

1.  首先取RON对应的ASCII码值：R(82)O(79)N(78)；
2.  再取二进制值：R(01010010)O(01001111)N(01001110)；
3.  然后把这三个字节的二进制码接起来（010100100100111101001110）；
4.  再以6位为单位分成4个数据块,并在最高位填充两个0后形成4个字节的编码后的值，(00010100)(00100100)(00111101)(00001110)；
5.  再把这四个字节转换为10进制数据得到：(20)(36)(61)(14)，这里算出来的值实际上是数据在字符表中的索引。
6.  最后根据BASE64给出的64个基本字符表，查出对应的ASCII码字符：(U)(k)(9)(O)。

注：BASE64字符表：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/=

**Base64加密算法解码规则**

解码过程就是把4个字节再还原成3个字节再根据不同的数据形式把字节数组重新整理成数据。

例如：将Uk9O解码

1.  首先取Uk9O在编码表中的索引：U(20)k(36)9(61)O(14)；
2.  再取二进制值：U(00010100)k(00100100)9(00111101)O(00001110)；
3.  然后将四个字节的二进制码高位两个0去掉然后拼接起来：（010100100100111101001110）
4.  再以8位为单位分成3个数据块：(01010010)(01001111)(01001110);
5.  再把3个字节转换为10进制数据得到：(82)(79)(78)，得到的十进制数据即为字符的ASCII码。
6.  根据ASCII码查出字符：RON，这里是ASCII码表中的实际字符，并非我们定义的由65个字符组成的编码表。

Base64编码解码java实现

package ron.blog.blog_common.custom;
    
    /** * @Comment 自定义实现BASE64编码和解码 * @Author Ron * @Date 2017年9月13日 上午9:53:39 * @return */
    public class CustomBase64 { 
    
        /** * 编码表 */
        private static final byte[] encodingTable = { 
                (byte) 'A', (byte) 'B', (byte) 'C', (byte) 'D', (byte) 'E', (byte) 'F', (byte) 'G', (byte) 'H', (byte) 'I', (byte) 'J', 
                (byte) 'K', (byte) 'L', (byte) 'M', (byte) 'N', (byte) 'O', (byte) 'P', (byte) 'Q', (byte) 'R', (byte) 'S', (byte) 'T', 
                (byte) 'U', (byte) 'V', (byte) 'W', (byte) 'X', (byte) 'Y', (byte) 'Z', (byte) 'a', (byte) 'b', (byte) 'c', (byte) 'd', 
                (byte) 'e', (byte) 'f', (byte) 'g', (byte) 'h', (byte) 'i', (byte) 'j', (byte) 'k', (byte) 'l', (byte) 'm', (byte) 'n', 
                (byte) 'o', (byte) 'p', (byte) 'q', (byte) 'r', (byte) 's', (byte) 't', (byte) 'u', (byte) 'v', (byte) 'w', (byte) 'x', 
                (byte) 'y', (byte) 'z', (byte) '0', (byte) '1', (byte) '2', (byte) '3', (byte) '4', (byte) '5', (byte) '6', (byte) '7', 
                (byte) '8', (byte) '9', (byte) '+', (byte) '/', (byte) '=' 
            };
    
        /** * 解码表 */
        private static final byte[] decodingTable;
    
        static {
            decodingTable = new byte[128];
            for (int i = 0; i < encodingTable.length; i++) {
                decodingTable[encodingTable[i]] = (byte) i;
            }
        }
    
        /** * @Comment BASE64编码 * @Author Ron * @Date 2017年9月13日 上午9:56:02 * @return */
        public static byte[] encode(byte[] data) {
            byte[] bytes;
            int modulus = data.length % 3;
            if (modulus == 0) {
                bytes = new byte[(4 * data.length) / 3];
            } else {
                bytes = new byte[4 * ((data.length / 3) + 1)];
            }
            int dataLength = (data.length - modulus);
            int a1;
            int a2;
            int a3;
            for (int i = 0, j = 0; i < dataLength; i += 3, j += 4) {
                a1 = data[i] & 0xff;
                a2 = data[i + 1] & 0xff;
                a3 = data[i + 2] & 0xff;
                bytes[j] = encodingTable[(a1 >>> 2) & 0x3f];
                bytes[j + 1] = encodingTable[((a1 << 4) | (a2 >>> 4)) & 0x3f];
                bytes[j + 2] = encodingTable[((a2 << 2) | (a3 >>> 6)) & 0x3f];
                bytes[j + 3] = encodingTable[a3 & 0x3f];
            }
            int b1;
            int b2;
            int b3;
            int d1;
            int d2;
            switch (modulus) {
            case 0: /* nothing left to do */
                break;
            case 1:
                d1 = data[data.length - 1] & 0xff;
                b1 = (d1 >>> 2) & 0x3f;
                b2 = (d1 << 4) & 0x3f;
                bytes[bytes.length - 4] = encodingTable[b1];
                bytes[bytes.length - 3] = encodingTable[b2];
                bytes[bytes.length - 2] = (byte) '=';
                bytes[bytes.length - 1] = (byte) '=';
                break;
            case 2:
                d1 = data[data.length - 2] & 0xff;
                d2 = data[data.length - 1] & 0xff;
                b1 = (d1 >>> 2) & 0x3f;
                b2 = ((d1 << 4) | (d2 >>> 4)) & 0x3f;
                b3 = (d2 << 2) & 0x3f;
                bytes[bytes.length - 4] = encodingTable[b1];
                bytes[bytes.length - 3] = encodingTable[b2];
                bytes[bytes.length - 2] = encodingTable[b3];
                bytes[bytes.length - 1] = (byte) '=';
                break;
            }
            return bytes;
        }
    
        public static byte[] decode(byte[] data) {
            byte[] bytes;
            byte b1;
            byte b2;
            byte b3;
            byte b4;
            data = discardNonBase64Bytes(data);
            if (data[data.length - 2] == '=') {
                bytes = new byte[(((data.length / 4) - 1) * 3) + 1];
            } else if (data[data.length - 1] == '=') {
                bytes = new byte[(((data.length / 4) - 1) * 3) + 2];
            } else {
                bytes = new byte[((data.length / 4) * 3)];
            }
            for (int i = 0, j = 0; i < (data.length - 4); i += 4, j += 3) {
                b1 = decodingTable[data[i]];
                b2 = decodingTable[data[i + 1]];
                b3 = decodingTable[data[i + 2]];
                b4 = decodingTable[data[i + 3]];
                bytes[j] = (byte) ((b1 << 2) | (b2 >> 4));
                bytes[j + 1] = (byte) ((b2 << 4) | (b3 >> 2));
                bytes[j + 2] = (byte) ((b3 << 6) | b4);
            }
            if (data[data.length - 2] == '=') {
                b1 = decodingTable[data[data.length - 4]];
                b2 = decodingTable[data[data.length - 3]];
                bytes[bytes.length - 1] = (byte) ((b1 << 2) | (b2 >> 4));
            } else if (data[data.length - 1] == '=') {
                b1 = decodingTable[data[data.length - 4]];
                b2 = decodingTable[data[data.length - 3]];
                b3 = decodingTable[data[data.length - 2]];
                bytes[bytes.length - 2] = (byte) ((b1 << 2) | (b2 >> 4));
                bytes[bytes.length - 1] = (byte) ((b2 << 4) | (b3 >> 2));
            } else {
                b1 = decodingTable[data[data.length - 4]];
                b2 = decodingTable[data[data.length - 3]];
                b3 = decodingTable[data[data.length - 2]];
                b4 = decodingTable[data[data.length - 1]];
                bytes[bytes.length - 3] = (byte) ((b1 << 2) | (b2 >> 4));
                bytes[bytes.length - 2] = (byte) ((b2 << 4) | (b3 >> 2));
                bytes[bytes.length - 1] = (byte) ((b3 << 6) | b4);
            }
            return bytes;
        }
    
        public static byte[] decode(String data) {
            byte[] bytes;
            byte b1;
            byte b2;
            byte b3;
            byte b4;
            data = discardNonBase64Chars(data);
            if (data.charAt(data.length() - 2) == '=') {
                bytes = new byte[(((data.length() / 4) - 1) * 3) + 1];
            } else if (data.charAt(data.length() - 1) == '=') {
                bytes = new byte[(((data.length() / 4) - 1) * 3) + 2];
            } else {
                bytes = new byte[((data.length() / 4) * 3)];
            }
            for (int i = 0, j = 0; i < (data.length() - 4); i += 4, j += 3) {
                b1 = decodingTable[data.charAt(i)];
                b2 = decodingTable[data.charAt(i + 1)];
                b3 = decodingTable[data.charAt(i + 2)];
                b4 = decodingTable[data.charAt(i + 3)];
                bytes[j] = (byte) ((b1 << 2) | (b2 >> 4));
                bytes[j + 1] = (byte) ((b2 << 4) | (b3 >> 2));
                bytes[j + 2] = (byte) ((b3 << 6) | b4);
            }
            if (data.charAt(data.length() - 2) == '=') {
                b1 = decodingTable[data.charAt(data.length() - 4)];
                b2 = decodingTable[data.charAt(data.length() - 3)];
                bytes[bytes.length - 1] = (byte) ((b1 << 2) | (b2 >> 4));
            } else if (data.charAt(data.length() - 1) == '=') {
                b1 = decodingTable[data.charAt(data.length() - 4)];
                b2 = decodingTable[data.charAt(data.length() - 3)];
                b3 = decodingTable[data.charAt(data.length() - 2)];
                bytes[bytes.length - 2] = (byte) ((b1 << 2) | (b2 >> 4));
                bytes[bytes.length - 1] = (byte) ((b2 << 4) | (b3 >> 2));
            } else {
                b1 = decodingTable[data.charAt(data.length() - 4)];
                b2 = decodingTable[data.charAt(data.length() - 3)];
                b3 = decodingTable[data.charAt(data.length() - 2)];
                b4 = decodingTable[data.charAt(data.length() - 1)];
                bytes[bytes.length - 3] = (byte) ((b1 << 2) | (b2 >> 4));
                bytes[bytes.length - 2] = (byte) ((b2 << 4) | (b3 >> 2));
                bytes[bytes.length - 1] = (byte) ((b3 << 6) | b4);
            }
            return bytes;
        }
    
        private static byte[] discardNonBase64Bytes(byte[] data) {
            byte[] temp = new byte[data.length];
            int bytesCopied = 0;
            for (int i = 0; i < data.length; i++) {
                if (isValidBase64Byte(data[i])) {
                    temp[bytesCopied++] = data[i];
                }
            }
            byte[] newData = new byte[bytesCopied];
            System.arraycopy(temp, 0, newData, 0, bytesCopied);
            return newData;
        }
    
        private static String discardNonBase64Chars(String data) {
            StringBuffer sb = new StringBuffer();
            int length = data.length();
            for (int i = 0; i < length; i++) {
                if (isValidBase64Byte((byte) (data.charAt(i)))) {
                    sb.append(data.charAt(i));
                }
            }
            return sb.toString();
        }
    
        private static boolean isValidBase64Byte(byte b) {
            if (b == '=') {
                return true;
            } else if ((b < 0) || (b >= 128)) {
                return false;
            } else if (decodingTable[b] == -1) {
                return false;
            }
            return true;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            String codeStr = "RON";
            byte[] codeByteArr = codeStr.getBytes();
            byte[] encodeByteArr = CustomBase64.encode(codeByteArr);
            String encodeStr = new String(encodeByteArr);
            byte[] decodeByteArr = CustomBase64.decode(encodeByteArr);
            String decodeStr = new String(decodeByteArr);
            System.out.println("Source:" + codeStr);
            System.out.println("自己实现编码:" + encodeStr);
            System.out.println("自己实现解码:" + decodeStr);
        }
    }

以上仅仅只是根据算法的实现原理，我们对Base64编码解码做了一个简单的实现。但是在实际的应用过程中，我们并不用关心具体的实现方案，我们直接引入org.apache.commons.codec.binary.Base64包，调用已经实现的编码解码方法即可。

/** * @Comment Base64解码 * @Author Ron * @Date 2017年9月12日 下午4:45:19 * @return */
    public static byte[] decryptBASE64(String key) {
        return Base64.decodeBase64(key);
    }
    
    /** * @Comment Base64编码 * @Author Ron * @Date 2017年9月12日 下午4:47:55 * @return */
    public static String encryptBASE64(byte[] bytes) {
        return Base64.encodeBase64String(bytes);
    }