做了六七年程序員，經(jīng)常用到 Base64 編碼，但對(duì)于為什么要用，以及它的原理，一直是不求甚解。最近在某本書上看到了 Base64 的編碼原理，原來(lái)這么這么這么簡(jiǎn)單。

Base64 解決了什么問(wèn)題

假如我們要在網(wǎng)絡(luò)中傳輸下面的問(wèn)題：

你好  小朋友

我是磚家

你是誰(shuí)？

這段文本中包含了空格、換行、回車等不可見(jiàn)字符，在網(wǎng)絡(luò)傳輸中，各個(gè)設(shè)備對(duì)不可見(jiàn)字符處理機(jī)制可能不同，會(huì)存在信息傳輸錯(cuò)誤的情況。此時(shí)我們就需要一種編碼機(jī)制，把不可見(jiàn)字符統(tǒng)統(tǒng)轉(zhuǎn)成可見(jiàn)字符。

Base64 編碼原理

接下來(lái)我們通過(guò)將 abcd二字轉(zhuǎn)為 Base64 編碼，來(lái)了解下它的原理。

• 把字符三三分組，不夠時(shí)通過(guò) 0 補(bǔ)齊。比如abc?三個(gè)字符歸一組，d? 不夠三位，通過(guò)0? 補(bǔ)齊為d00。

• 把字符轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制 ASCII 編碼。

• 把轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制，每六位分隔開(kāi)。

Q：為什么第一步需要分三個(gè)字符一組？

A：因?yàn)?ASCII 碼每個(gè)字符是 8 位二進(jìn)制，3 * 8 = 24。正好可以被第三步拆分為 4 個(gè) 6 位二進(jìn)制，4 * 6 = 24。

• 6 位二進(jìn)制能代表0-63，我們有一個(gè)彩虹表，可以將 0-63 分別對(duì)應(yīng)一個(gè)字符，彩虹表如下：

通過(guò)彩虹表，我們可以將每 6 位分割后的二進(jìn)制做一次轉(zhuǎn)換。

需要注意的是，凡是補(bǔ)位產(chǎn)生的 0，需要用 = 來(lái)表示。所以最后的兩位都是 =。

最后 abcd 轉(zhuǎn)換為 Base64 編碼后為 YWJjZA==，整體原理還是比較簡(jiǎn)單的，不涉及到高深的算法。

Base64 周邊

• 由于Base64? 轉(zhuǎn)碼后會(huì)包含+/=?字符，在 URL 不能正常傳輸。所以有一種 URL 友好型的 Base64 編碼，它存在使用_-?來(lái)代替+/?，并且不在末尾追加=。
• Base32、Base16 的原理和 Base64 基本一致。
• Base64 并不適合加密，因?yàn)榻饷芴?jiǎn)單了。
• 漢字通過(guò)gb2312、utf-8、gbk?編碼后，即可轉(zhuǎn)成二進(jìn)制處理。這里借用網(wǎng)上的一個(gè)圖片說(shuō)明：

Base58 與 Base58Check

Base58 是比特幣在生成錢包地址時(shí)使用的一種編碼形式。它和 Base64 的主要區(qū)別是去掉了肉眼容易看錯(cuò)的字符 0（零）、O（大寫字母 O）、I（大寫字母 i）、l（小寫字母 L）和幾個(gè)影響雙擊選擇的字符：/ 和 + 這種編碼的目的比較簡(jiǎn)單，就是防止在轉(zhuǎn)賬時(shí)，看錯(cuò)賬號(hào)，轉(zhuǎn)錯(cuò)賬。Base58 的原理更簡(jiǎn)單一些，只涉及到進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，大致步驟如下：

• 將字符轉(zhuǎn)成 ASCII 碼
• 將 ASCII 碼轉(zhuǎn)換成 58 進(jìn)制
• 通過(guò)彩虹表映射即可

比如 abcd轉(zhuǎn)換：

• 轉(zhuǎn)成 ASCII 碼 97-98-99-100
• 轉(zhuǎn)換成 58 進(jìn)制 3-28-21-49-5-22
• 通過(guò)如下彩虹表映射為 3VNr6P

Base58Check 編碼，顧名思義是可以對(duì) Base58 編碼進(jìn)行檢查。比如我在傳輸 qH912cvztx編碼時(shí)，如果網(wǎng)絡(luò)異常等各種原因，導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)亂或丟失，接收方要能夠識(shí)別出來(lái)數(shù)據(jù)有問(wèn)題。Base58Check 編碼基本原理如下：

• 在 data 前面添加一個(gè)版本標(biāo)識(shí) prefix，用來(lái)識(shí)別編碼的數(shù)據(jù)類型，比如比特幣地址的前綴是 0（十六進(jìn)制是 0x00）。
• 通過(guò) hash 算法計(jì)算prefix + data?的 hash 值：SHA256(prefix + data)。
• 將生成的 hash 值截?cái)酁榍八奈唬唇拥胶竺鎝refix + data + 4 位 hash。
• 將上一步生成的結(jié)果進(jìn)行 Base58 編碼計(jì)算，得到最終結(jié)果。