奇妙的Base64编码 - 天奇居 - CSDN博客

奇妙的Base64编码 收藏
 各位看官应该都是资深的网虫了，小弟斗胆在此问问大家，平时上网时，除了泡MM、到论坛灌水、扔版砖……之外，进行的最多的是什么活动？对了，你一定会说：是收发电子邮件！（谁敢说自己没收/发过电子邮件的？拉出去枪毙了！！）收/发E-mail的时候有一个安全性的问题——假想一下，你花了一整天时间给系花写的情书，在发送的过程中被隔壁宿舍张三那小子截获了（难道他是黑客？？），更糟的是他是你的情敌啊……天，后果不堪设想！！因此，我们必须有一种比较可靠的加密方法，能够对电子邮件的明文进行转换，至少要得出一个无法被别人一眼就看出内容来的东西，而且编码/解码的速度还要足够快。（这时你可以再假想一下啦，张三那家伙截获了你的肉麻情书，可是他一看：“咦？怎么乱七八糟的？垃圾邮件！！”——这样一来你不就逃过大难了？！）Base64就是在这种背景下产生的加密方法。它的特点是：1、速度非常快。2、能够将字符串A转换成字符串B，而且如果你光看字符串B，是绝对猜不出字符串A的内容来的。不信吗？让我们来看看下面这串东西：xOO6w6Osu7bTrbniwdnAz8LetcTnzbfXzOy12KOh 呵呵，是什么啊？猜出来了吗？其实它就是下面这段文字经过Base64编码产生的东东：你好，欢迎光临老罗的缤纷天地！ 介绍说完啦，让我们开始探讨实质性的东西。Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节代码的编码方式之一，大家可以查看RFC2045～RFC2049，上面有MIME的详细规范。Base64要求把每三个8Bit的字节转换为四个6Bit的字节（3*8 = 4*6 = 24），然后把6Bit再添两位高位0，组成四个8Bit的字节，也就是说，转换后的字符串理论上将要比原来的长1/3。这样说会不会太抽象了？不怕，我们来看一个例子：
转换前 aaaaaabb ccccdddd eeffffff  
转换后 00aaaaaa 00bbcccc 00ddddee 00ffffff
应该很清楚了吧？上面的三个字节是原文，下面的四个字节是转换后的Base64编码，其前两位均为0。转换后，我们用一个码表来得到我们想要的字符串（也就是最终的Base64编码），这个表是这样的：（摘自RFC2045）
                            Table 1: The Base64 Alphabet      Value Encoding  Value Encoding  Value Encoding  Value Encoding
           0 A            17 R            34 i            51 z
           1 B            18 S            35 j            52 0
           2 C            19 T            36 k            53 1
           3 D            20 U            37 l            54 2
           4 E            21 V            38 m            55 3
           5 F            22 W            39 n            56 4
           6 G            23 X            40 o            57 5
           7 H            24 Y            41 p            58 6
           8 I            25 Z            42 q            59 7
           9 J            26 a            43 r            60 8
          10 K            27 b            44 s            61 9
          11 L            28 c            45 t            62 +
          12 M            29 d            46 u            63 /
          13 N            30 e            47 v
          14 O            31 f            48 w         (pad) =
          15 P            32 g            49 x
          16 Q            33 h            50 y
让我们再来看一个实际的例子，加深印象！
转换前 10101101 10111010 01110110  
转换后 00101011 00011011 00101001 00110110
十进制 43 27 41 54
对应码表中的值 r b p 2  所以上面的24位编码，编码后的Base64值为 rbp2
解码同理，把 rbq2 的二进制位连接上再重组得到三个8位值，得出原码。
（解码只是编码的逆过程，在此我就不多说了，另外有关MIME的RFC还是有很多的，如果需要详细情况请自行查找。）用更接近于编程的思维来说，编码的过程是这样的：第一个字符通过右移2位获得第一个目标字符的Base64表位置，根据这个数值取到表上相应的字符，就是第一个目标字符。
然后将第一个字符左移4位加上第二个字符右移4位，即获得第二个目标字符。
再将第二个字符左移2位加上第三个字符右移6位，获得第三个目标字符。
最后取第三个字符的右6位即获得第四个目标字符。在以上的每一个步骤之后，再把结果与 0x3F 进行 AND 位操作，就可以得到编码后的字符了。（感谢 Athena 指出以上描述中原有的一些错误！^_^） So easy! That’s all!!!可是等等……聪明的你可能会问到，原文的字节数量应该是3的倍数啊，如果这个条件不能满足的话，那该怎么办呢？我们的解决办法是这样的：原文的字节不够的地方可以用全0来补足，转换时Base64编码用=号来代替。这就是为什么有些Base64编码会以一个或两个等号结束的原因，但等号最多只有两个。因为：余数 = 原文字节数 MOD 3所以余数任何情况下都只可能是0，1，2这三个数中的一个。如果余数是0的话，就表示原文字节数正好是3的倍数（最理想的情况啦）。如果是1的话，为了让Base64编码是4的倍数，就要补2个等号；同理，如果是2的话，就要补1个等号。讲到这里，大伙儿应该全明白了吧？如果还有不清楚的话就返回去再仔细看看，其实不难理解的。下面我给出一个演示Base64编码/解码的程序，希望能对您有用。同时也希望您帮我完善它，利用它做出更多的用途，到时别忘了通知我一声啊！（我现在太忙了）
DLL的源代码：Base64Dll.asm
;***********************************************
;程序名称：演示Base64编码/解码原理
;作者：罗聪
;日期：2002-9-14
;出处：http://laoluoc.yeah.net（老罗的缤纷天地）
;注意事项：如欲转载，请保持本程序的完整，并注明：
;转载自“老罗的缤纷天地”（http://laoluoc.yeah.net）
;*********************************************** . 386
. model flat , stdcall
option casemap : noneinclude \masm32\include\windows.inc
include \masm32\include\kernel32.inc
include \masm32\include\user32.inc
includelib \masm32\lib\kernel32.lib
includelib \masm32\lib\user32.libDllEntry        proto : HINSTANCE, : DWORD , : DWORD
Base64Encode    proto : DWORD , : DWORD
Base64Decode    proto : DWORD , : DWORD . data
;Base64 -> ASCII mapping table
base64_alphabet     db     "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/=" ;ASCII -> Base64 mapping table
base64table         db 43 dup ( 255 )
                    db 62 , 255 , 255 , 255 , 63 , 52 , 53 , 54 , 55 , 56 , 57 , 58 , 59 , 60 , 61 , 255
                    db 255 , 255 , 0 , 255 , 255 , 255 , 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13
                    db 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 255 , 255 , 255 , 255
                    db 255 , 255 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 , 31 , 32 , 33 , 34 , 35 , 36 , 37 , 38
                    db 39 , 40 , 41 , 42 , 43 , 44 , 45 , 46 , 47 , 48 , 49 , 50 , 51
                    db 132 dup ( 255 ) . code
DllEntry    proc     hInst: HINSTANCE, reason: DWORD , reserved1: DWORD
    mov eax , TRUE
    ret
DllEntry    endp
;**********************************************************
;函数功能：进行Base64编码
;参数：
;    source          =    传入的字符串
;    destination     =    返回的编码
;**********************************************************
Base64Encode    proc     uses ebx edi esi source: DWORD , destination: DWORD
    LOCAL     sourcelen: DWORD     invoke lstrlen, source
    mov sourcelen, eax     mov   esi , source
    mov   edi , destination
@@base64loop:
    xor eax , eax
    . if sourcelen = = 1
        lodsb                         ;source ptr + 1
        mov ecx , 2                    ;bytes to output = 2
        mov edx , 03D3Dh               ;padding = 2 byte
        dec sourcelen                ;length - 1
    . elseif sourcelen = = 2
        lodsw                         ;source ptr + 2
        mov ecx , 3                    ;bytes to output = 3
        mov edx , 03Dh                 ;padding = 1 byte
        sub sourcelen, 2              ;length - 2
    . else
        lodsd
        mov ecx , 4                    ;bytes to output = 4
        xor edx , edx                  ;padding = 0 byte
        dec esi                       ;source ptr + 3 (+4-1)
        sub sourcelen, 3              ;length - 3
    . endif     xchg al , ah                        ;flip eax completely
    rol   eax , 16                      ;can this be done faster
    xchg al , ah     @@:
    push   eax
    and    eax , 0FC000000h             ;get the last 6 high bits
    rol    eax , 6                      ;rotate them into al
    mov    al ,   byte ptr [ offset base64_alphabet + eax ]         ;get encode character
    stosb                             ;write to destination
    pop    eax
    shl    eax , 6                      ;shift left 6 bits
    dec    ecx
    jnz    @B                         ;loop     cmp    sourcelen, 0
    jnz    @@base64loop               ;main loop     mov    eax , edx                    ;add padding and null terminate
    stosd     ret
Base64Encode    endp
;**********************************************************
;函数功能：进行Base64解码
;参数：
;    source          =    传入的编码
;    destination     =    返回的字符串
;**********************************************************
Base64Decode    proc     uses ebx edi esi source: DWORD , destination: DWORD
    LOCAL     sourcelen: DWORD     invoke lstrlen, source
    mov sourcelen, eax
   
    mov     esi , source             ;esi <- source
    mov     edi , destination        ;edi <- destination
    mov     ecx , sourcelen
    shr     ecx , 2
    cld
   
    ;-------------[decoding part]---------------
   
@@outer_loop:
    push    ecx
    mov     ecx , 4
    xor     ebx , ebx
    lodsd
@@inner_loop:
    push    eax
    and     eax , 0ffh
    mov     al , byte ptr [ offset base64table + eax ]
    cmp     al , 255
    je      @@invalid_char
    shl     ebx , 6
    or      bl , al
    pop     eax
    shr     eax , 8
    dec     ecx
    jnz     @@inner_loop
    mov     eax , ebx
    shl     eax , 8
    xchg    ah , al
    ror     eax , 16
    xchg    ah , al
    stosd
    dec     edi
    pop     ecx
    dec     ecx
    jnz     @@outer_loop
    xor     eax , eax
    jmp     @@decode_done
   
    ;-------------------------------------------
   
@@invalid_char:
    mov     eax , - 1
@@decode_done:
    ret
Base64Decode ENDP
end DllEntry
;********************    over    ********************
;by LC    -------------------------------------------------------------------------------- 测试程序：base64.asm
;***********************************************
;程序名称：演示Base64编码/解码原理
;作者：罗聪
;日期：2002-9-14
;出处：http://laoluoc.yeah.net（老罗的缤纷天地）
;注意事项：如欲转载，请保持本程序的完整，并注明：
;转载自“老罗的缤纷天地”（http://laoluoc.yeah.net）
;*********************************************** . 386
. model flat , stdcall
option casemap : noneinclude \masm32\include\windows.inc
include \masm32\include\kernel32.inc
include \masm32\include\user32.inc
include Base64Dll.inc
includelib \masm32\lib\kernel32.lib
includelib \masm32\lib\user32.lib
includelib Base64Dll.libWndProc            proto : DWORD , : DWORD , : DWORD , : DWORD . const
IDC_BUTTON_ENCODE    equ     3000
IDC_BUTTON_DECODE    equ     3001
IDC_EDIT_INPUT       equ     3002
MAXSIZE              equ     260 . data
szDlgName            db     "lc_dialog" , 0
szCaption            db     "BASE64 demo by LC" , 0
szBuffer             db     255 dup ( 0 )
szText               db     340 dup ( 0 )
szMsg                db     450 dup ( 0 )
szTemplate_Encode    db     "字符串 ""%s"" 的Base64编码是：" , 13 , 10 , 13 , 10 , "%s" , 0
szTemplate_Decode    db     "编码 ""%s"" 经过Base64还原后的字符串是：" , 13 , 10 , 13 , 10 , "%s" , 0 . code
main:
    invoke GetModuleHandle, NULL
    invoke DialogBoxParam, eax , offset szDlgName, 0 , WndProc, 0
    invoke ExitProcess, eax WndProc proc uses edi hWnd: HWND, uMsg: UINT, wParam: WPARAM, lParam: LPARAM
    LOCAL hEdit: HWND    . if uMsg = = WM_CLOSE
        invoke EndDialog, hWnd, 0
       
    . elseif uMsg = = WM_COMMAND
        mov eax , wParam
        mov edx , eax
        shr edx , 16
        movzx eax , ax
        . if edx = = BN_CLICKED
            . if eax = = IDCANCEL
                invoke EndDialog, hWnd, NULL
   
            . elseif eax = = IDC_BUTTON_ENCODE | | eax = = IDOK
                ;取得用户输入的字符串：
                invoke GetDlgItemText, hWnd, IDC_EDIT_INPUT, addr szBuffer, 255                 ;进行 ASCII->Base64 转换：
                invoke Base64Encode, addr szBuffer, addr szText                ;格式化输出：
                invoke wsprintf, addr szMsg, addr szTemplate_Encode, addr szBuffer, addr szText                ;显示结果：
                invoke MessageBox, hWnd, addr szMsg, addr szCaption, MB_OK            . elseif eax = = IDC_BUTTON_DECODE
                ;取得用户输入的字符串：
                invoke GetDlgItemText, hWnd, IDC_EDIT_INPUT, addr szBuffer, 255                 ;进行 Base64->ASCII 转换：
                invoke Base64Decode, addr szBuffer, addr szText                ;格式化输出：
                invoke wsprintf, addr szMsg, addr szTemplate_Decode, addr szBuffer, addr szText                ;显示结果：
                invoke MessageBox, hWnd, addr szMsg, addr szCaption, MB_OK
            . endif             ;全选edit里面的内容：
            invoke GetDlgItem, hWnd, IDC_EDIT_INPUT
            invoke SendMessage, eax , EM_SETSEL, 0 , - 1         . endif
    . else
        mov eax , FALSE
        ret
    . endif
    mov eax , TRUE
    ret
WndProc endp end main
;********************    over    ********************
;by LC    -------------------------------------------------------------------------------- 测试程序的资源文件：base64.rc
#include "resource.h"#define IDC_BUTTON_ENCODE    3000
#define IDC_BUTTON_DECODE    3001
#define IDC_EDIT_INPUT       3002
#define IDC_STATIC           -1LC_DIALOG DIALOGEX 10, 10, 195, 60
STYLE DS_SETFONT | DS_CENTER | WS_MINIMIZEBOX | WS_VISIBLE | WS_CAPTION |
    WS_SYSMENU
CAPTION "Base64 demo by LC"
FONT 9, "宋体", 0, 0, 0x0
BEGIN
    LTEXT           "请输入字符串：", IDC_STATIC, 11, 7, 130, 10
    EDITTEXT        IDC_EDIT_INPUT, 11, 20, 173, 12, ES_AUTOHSCROLL
    DEFPUSHBUTTON   "编码(&E)", IDC_BUTTON_ENCODE, 38, 39, 52, 15
    PUSHBUTTON      "解码(&D)", IDC_BUTTON_DECODE, 104, 39, 52, 15
END  如果你发现了有bug，一定要告诉我啊，并请来信讨论！lcother@163.net 最后给大家留下一个小小的习题，你知道下面这串Base64编码的原文是什么吗？  ：）
0LvQu8T6xM3XxdDU19O/tM3qztK1xEJhc2U2NL3Ms8yjoSCjuqOp 老罗
2002-9-14
本文来自CSDN博客，转载请标明出处：http://blog.csdn.net/tian_7/archive/2008/12/11/3495366.aspx