【小工匠聊密码学】-- Base64算法
1、Base64 概述
1.1 什么是Base64编码
可以将任意的字节数组数据，通过算法，生成只有（大小写英文、数字、+、/）（一共64个字符）内容表示的字符串数据。即将任意的内容转换为可见的字符串形式。
1.2、Base64 编码表
Base64编码表
1.3、Base64 算法由来
以前发送邮件只支持可见字符的传送。由此，需要有一个方法将不可见的字符转换为可见的字符，便产生了Base64编码算法。
1.4、Base64 与 加密关系
（1）Base 64不是加密算法，是一种编码解码算法，通过Base64编码的数据，可以解码回来。 （2） 如果把Base64 一定要把Base64 理解为加密算法的话，Base64 是公布密钥的加密算法。加密原则：公布算法，但是不公布密钥
2、Base64 算法原理
2.1 编码规则
（1）将数据按照 3个字节一组的形式进行处理，每三个字节在编码之后被转换为4个字节。（即：如果一个数据有6个字节，可编码后将包含6/3*4=8个字节） （2）当数据的长度无法满足3的倍数的情况下，最后的数据需要进行填充操作，即补“=” ，这里“=”是填充字符，不要理解为第65个字符
2.2 编码过程
编码规则 （1） 将原始数据3个一组，按位进行分割为 每6位一个字节的形式，进行转换，形成新的4个字节。这四个字节才通过Base64编码表进行映射，形成最后实际的Base64编码结果。 （2）如果原始数据最后无法凑成3个字节，则补填充，以“=”作为替换，代表没有数据。
3、Base64 算法应用
（1） Base64 JSON 二进制数据 服务器给客户端在JSON中传递二进制数据 （2） Base64 图片编码 部分小图片使用Base64进行保存。 （3）Base64 在URL中的应用 Base64 在URL编码应用时，由于'+' 和 '-' 会被浏览器进行转义，因此使用'-','_' 替换，在common codec的实现用，有将提供相应的方法。 （4）Base64编码字符显示回车换行 Base64编码，内容非常多时，common codec实现中，可以在生成Base64字符串是，长多超过指定字符串（默认76个字符串）在生成的Base64字符串中加入换行符（默认'\r\n'）
4、算法实现
4.1 JDK 实现
package lzf.cipher.jdk;
import java.util.Base64;
/**
* @author Java小工匠
*/
public class JdkBase64Utils {
// base64 编码
public static String base64Encoder(byte[] bytes) {
return Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);
}
// base64 解码
public static byte[] base64Decode(byte[] src) {
return Base64.getDecoder().decode(src);
}
// base64 解码
public static String base64DecodeToStr(byte[] src) {
return new String(base64Decode(src));
}
public static void main(String[] args) {
String base64 = base64Encoder("java小工匠".getBytes());
System.out.println("编码:" + base64);
String str = base64DecodeToStr(base64.getBytes());
System.out.println("解码:" + str);
}
}4.2 CC 实现
package lzf.cipher.cc;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import org.apache.commons.codec.binary.StringUtils;
/**
* @author Java小工匠
*/
public class CCBase64Utils {
// base64 编码
public static String base64Encoder(byte[] bytes) {
return Base64.encodeBase64String(bytes);
}
// base64 解码
public static byte[] base64Decode(byte[] src) {
return Base64.decodeBase64(src);
}
// base64 解码
public static String base64DecodeToStr(byte[] src) {
return new String(base64Decode(src));
}
// CC base64编码，编码长度超过76个字符,添加\r\n 字符进行换行
public static String base64EncodeToChunkedStr(byte[] data) {
byte[] bytes = Base64.encodeBase64(data, true);
return StringUtils.newStringUsAscii(bytes);
}
// 使用'-' 和 '_' 下划线替换Base64 编码中的 '+' 和 '/',解决 URL传输问题
public static String base64EncodeToURLSafeString(byte[] data) {
return Base64.encodeBase64URLSafeString(data);
}
public static void main(String[] args) {
String base64 = base64Encoder("java小工匠".getBytes());
System.out.println("编码:" + base64);
String str = base64DecodeToStr(base64.getBytes());
System.out.println("解码:" + str);
String strNewLine = "如果base64超过76个字符,Base64编码就会产生换行,默认添加\r\n符号！";
String ccBase64Chunked = base64EncodeToChunkedStr(strNewLine.getBytes());
System.out.println(ccBase64Chunked);
System.out.println("========================");
String strUrl = "URLBase64编码,使用'-'和'_'替换'+'和'/'";
String ccBBase64Url = base64EncodeToURLSafeString(strUrl.getBytes());
System.out.println(ccBBase64Url);
}
}4.3 BC 实现
package lzf.cipher.bc;
import org.bouncycastle.util.encoders.Base64;
/**
* @author Java小工匠
*/
public class BCBase64Utils {
// base64 编码
public static String base64Encoder(byte[] bytes) {
return Base64.toBase64String(bytes);
}
// base64 解码
public static byte[] base64Decode(byte[] src) {
return Base64.decode(src);
}
// base64 解码
public static String base64DecodeToStr(byte[] src) {
return new String(base64Decode(src));
}
public static void main(String[] args) {
String base64 = base64Encoder("java小工匠".getBytes());
System.out.println("编码:" + base64);
String str = base64DecodeToStr(base64.getBytes());
System.out.println("解码:" + str);
}
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