做了六七年程序員，經(jīng)常用到 Base64 編碼，但對于為什么要用，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，原來這么這么這么簡單。

Base64 解決了什么問題

假如我們要在網(wǎng)絡(luò)中傳輸下面的問題：

你好  小朋友

我是磚家

你是誰？

這段文本中包含了空格、換行、回車等不可見字符，在網(wǎng)絡(luò)傳輸中，各個設(shè)備對不可見字符處理機制可能不同，會存在信息傳輸錯誤的情況。此時我們就需要一種編碼機制，把不可見字符統(tǒng)統(tǒng)轉(zhuǎn)成可見字符。

Base64 編碼原理

接下來我們通過將 abcd二字轉(zhuǎn)為 Base64 編碼，來了解下它的原理。

• 把字符三三分組，不夠時通過 0 補齊。比如abc?三個字符歸一組，d? 不夠三位，通過0? 補齊為d00。

• 把字符轉(zhuǎn)換成二進制 ASCII 編碼。

• 把轉(zhuǎn)換后的二進制，每六位分隔開。

Q：為什么第一步需要分三個字符一組？

A：因為 ASCII 碼每個字符是 8 位二進制，3 * 8 = 24。正好可以被第三步拆分為 4 個 6 位二進制，4 * 6 = 24。

• 6 位二進制能代表0-63，我們有一個彩虹表，可以將 0-63 分別對應(yīng)一個字符，彩虹表如下：

通過彩虹表，我們可以將每 6 位分割后的二進制做一次轉(zhuǎn)換。

需要注意的是，凡是補位產(chǎn)生的 0，需要用 = 來表示。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單的，不涉及到高深的算法。

Base64 周邊

• 由于Base64? 轉(zhuǎn)碼后會包含+/=?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，因為解密太簡單了。
• 漢字通過gb2312、utf-8、gbk?編碼后，即可轉(zhuǎn)成二進制處理。這里借用網(wǎng)上的一個圖片說明：

Base58 與 Base58Check

Base58 是比特幣在生成錢包地址時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）和幾個影響雙擊選擇的字符：/ 和 + 這種編碼的目的比較簡單，就是防止在轉(zhuǎn)賬時，看錯賬號，轉(zhuǎn)錯賬。Base58 的原理更簡單一些，只涉及到進制的轉(zhuǎn)換，大致步驟如下：

• 將字符轉(zhuǎn)成 ASCII 碼
• 將 ASCII 碼轉(zhuǎn)換成 58 進制
• 通過彩虹表映射即可

比如 abcd轉(zhuǎn)換：

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

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

• 在 data 前面添加一個版本標識 prefix，用來識別編碼的數(shù)據(jù)類型，比如比特幣地址的前綴是 0（十六進制是 0x00）。
• 通過 hash 算法計算prefix + data?的 hash 值：SHA256(prefix + data)。
• 將生成的 hash 值截斷為前四位，拼接到后面prefix + data + 4 位 hash。
• 將上一步生成的結(jié)果進行 Base58 編碼計算，得到最終結(jié)果。