陳新龍

現(xiàn)有的字符集非常多，常用的有ASCII、UTF-8、GBK等。ASCII編碼是美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼的簡(jiǎn)稱，它是現(xiàn)今最通用的單字節(jié)編碼系統(tǒng)，只定義了128個(gè)字符。其他的編碼內(nèi)容更豐富，容量也更大。

在各種信息傳輸渠道中并不能很好地支持所有的編碼，比如在郵件傳輸中就不支持ASCII編碼中的控制字符。連最通用的ASCII編碼都不能完全支持，其他編碼我們就更無(wú)法保證信息傳輸?shù)耐暾粤恕?/p>

為了保證各種信息傳輸渠道都能正確識(shí)別信息，Base64編碼誕生了。Base64是一種用64個(gè)字符來(lái)表示任意二進(jìn)制數(shù)據(jù)的方法，將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)?4個(gè)“可打印字符”。它是一種編碼方式，而非加密方式。

Base64一般用于在HTTP協(xié)議下傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)，由于HTTP協(xié)議是文本協(xié)議，所以在HTTP協(xié)議下傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)前需要將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字符數(shù)據(jù)。

然而簡(jiǎn)單的直接轉(zhuǎn)換是不夠的，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)傳輸只能傳輸可打印字符。這64個(gè)字符中包括大小寫字母、數(shù)字、+和/，還有用來(lái)補(bǔ)缺的特殊字符=（圖1）。

以在VB中將ASCII編碼進(jìn)行Base64編碼和解碼為例。Base64有64個(gè)字符，2^6=64。所以用一個(gè)6位的二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示一個(gè)Base64編碼表就夠了。

如果有3個(gè)字節(jié)（3×8=24）共計(jì)24位的二進(jìn)制數(shù)，就剛好可以用4位（4×6=24）Base64字符來(lái)表示。

ASCII編碼轉(zhuǎn)Base64編碼流程的第一步是將ASCII編碼字符串根據(jù)ASCII碼對(duì)照表轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，然后把二進(jìn)制數(shù)值按每6位進(jìn)行劃分，然后將6位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，然后在對(duì)照表中找到Base64編碼字符完成轉(zhuǎn)碼。

如果待編碼字符串長(zhǎng)度不是3的倍數(shù)怎么辦呢？不是3的倍數(shù)會(huì)導(dǎo)致ASCII轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)串不能整除于6了，也就不能完整編碼為Base64。為了讓編譯出的數(shù)串可以整除，就需要用0補(bǔ)位。如果有連續(xù)六位都是0的話，就用字符“=”來(lái)表示。

例如英文單詞“Man”對(duì)應(yīng)的ASCII編碼值為77、97、110，通過(guò)進(jìn)制轉(zhuǎn)換得出24位二進(jìn)制數(shù)，將24位二進(jìn)制數(shù)按6個(gè)一組分成四份。然后根據(jù)Base64的編碼值找出最終對(duì)應(yīng)的值TWFU（圖2）。

知曉了原理后，我們通過(guò)VB編程來(lái)實(shí)現(xiàn)ASCII編碼轉(zhuǎn)換為Base64編碼的過(guò)程，首先我們創(chuàng)建兩個(gè)Text文本框（Text1代表原始字符，Text2代表加密轉(zhuǎn)換后的字符）。用txt來(lái)存儲(chǔ)Base編碼的字符集合（A-Z，a-z，0-9，+，- 64個(gè)字符）。

在Text1文本中輸入原始字符Python，通過(guò)for循環(huán)提取出一個(gè)英文字符，將提取的字符通過(guò)ASCII編碼方法將字符轉(zhuǎn)換成數(shù)字，接下來(lái)將數(shù)字除以二取余，倒序輸出排列，高位補(bǔ)零，轉(zhuǎn)換成最終二進(jìn)制的數(shù)，打印在空白區(qū)域。

由于Base64編碼按每6位一組進(jìn)行劃分，所以根據(jù)每六位二進(jìn)制數(shù)（從左往右）進(jìn)行加權(quán)求和公式為（tmp=tmp*2+val（s，i，1）;例如原始第一個(gè)字符為P，ASCII碼值為80，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制后值為01010000，提取前六位010100，通過(guò)加權(quán)法求出二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制為20，找出txt中第20位置編碼的值為U即可（txt的索引初始值為0，所以第20位其實(shí)是第21位），以此類推，Python從ASCII碼轉(zhuǎn)換成Base64碼后值為UH10Ag9u。

小結(jié)：Base64編碼是現(xiàn)代密碼學(xué)的基礎(chǔ)，把原本8位一組表示數(shù)據(jù)，改為6位一組表示數(shù)據(jù)，不足的部分補(bǔ)零，用Base64編碼之后，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度會(huì)變長(zhǎng)約1/3;雖然Base64可以作為簡(jiǎn)單加密算法，但是Base64能夠逆運(yùn)算，非常不安全（圖3）。