服务器之家:专注于服务器技术及软件下载分享
分类导航

PHP教程|ASP.NET教程|Java教程|ASP教程|编程技术|正则表达式|C/C++|IOS|C#|Swift|Android|VB|R语言|JavaScript|易语言|vb.net|

服务器之家 - 编程语言 - Java教程 - 基于Java实现的Base64加密、解密原理代码

基于Java实现的Base64加密、解密原理代码

2019-11-25 14:32shichen2014 Java教程

这篇文章主要介绍了基于Java实现的Base64加密、解密原理代码,需要的朋友可以参考下

一、概述

1.Base64是什么:

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编码可用于在HTTP环境下传递较长的标识信息。例如,在Java Persistence系统Hibernate中,就采用了Base64来将一个较长的唯一标识符(一般为128-bit的UUID)编码为一个字符串,用作HTTP表单和HTTP GET URL中的参数。在其他应用程序中,也常常需要把二进制数据编码为适合放在URL(包括隐藏表单域)中的形式。此时,采用Base64编码不仅比较简短,同时也具有不可读性,即所编码的数据不会被人用肉眼所直接看到

2.简介:

标准的Base64并不适合直接放在URL里传输,因为URL编码器会把标准Base64中的“/”和“+”字符变为形如“%XX”的形式,而这些“%”号在存入数据库时还需要再进行转换,因为ANSI SQL中已将“%”号用作通配符

为解决此问题,可采用一种用于URL的改进Base64编码,它不在末尾填充'='号,并将标准Base64中的“+”和“/”分别改成了“*”和“-”,这样就免去了在URL编解码和数据库存储时所要作的转换,避免了编码信息长度在此过程中的增加,并统一了数据库、表单等处对象标识符的格式。

另有一种用于正则表达式的改进Base64变种,它将“+”和“/”改成了“!”和“-”,因为“+”,“*”以及前面在IRCu中用到的“[”和“]”在正则表达式中都可能具有特殊含义。

此外还有一些变种,它们将“+/”改为“_-”或“._”(用作编程语言中的标识符名称)或“.-”(用于XML中的Nmtoken)甚至“_:”(用于XML中的Name)。

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。

3.规则:

关于这个编码的规则:

①.把3个字符变成4个字符..
②.每76个字符加一个换行符..
③.最后的结束符也要处理..
这样说会不会太抽象了?不用着急,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)

二、java实现代码示例:

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
public final class Base64 {
 
 static private final int BASELENGTH = 255;
 static private final int LOOKUPLENGTH = 64;
 static private final int TWENTYFOURBITGROUP = 24;
 static private final int EIGHTBIT = 8;
 static private final int SIXTEENBIT = 16;
 static private final int SIXBIT = 6;
 static private final int FOURBYTE = 4;
 static private final int SIGN = -128;
 static private final char PAD = '=';
 static private final boolean fDebug = false;
 static final private byte[] base64Alphabet = new byte[BASELENGTH];
 static final private char[] lookUpBase64Alphabet = new char[LOOKUPLENGTH];
 
 static {
 
 for (int i = 0; i < BASELENGTH; i++) {
  base64Alphabet[i] = -1;
 }
 for (int i = 'Z'; i >= 'A'; i--) {
  base64Alphabet[i] = (byte) (i - 'A');
 }
 for (int i = 'z'; i >= 'a'; i--) {
  base64Alphabet[i] = (byte) (i - 'a' + 26);
 }
 
 for (int i = '9'; i >= '0'; i--) {
  base64Alphabet[i] = (byte) (i - '0' + 52);
 }
 
 base64Alphabet['+'] = 62;
 base64Alphabet['/'] = 63;
 
 for (int i = 0; i <= 25; i++)
  lookUpBase64Alphabet[i] = (char) ('A' + i);
 
 for (int i = 26, j = 0; i <= 51; i++, j++)
  lookUpBase64Alphabet[i] = (char) ('a' + j);
 
 for (int i = 52, j = 0; i <= 61; i++, j++)
  lookUpBase64Alphabet[i] = (char) ('0' + j);
 lookUpBase64Alphabet[62] = (char) '+';
 lookUpBase64Alphabet[63] = (char) '/';
 
 }
 
 protected static boolean isWhiteSpace(char octect) {
 return (octect == 0x20 || octect == 0xd || octect == 0xa || octect == 0x9);
 }
 
 protected static boolean isPad(char octect) {
 return (octect == PAD);
 }
 
 protected static boolean isData(char octect) {
 return (base64Alphabet[octect] != -1);
 }
 
 protected static boolean isBase64(char octect) {
 return (isWhiteSpace(octect) || isPad(octect) || isData(octect));
 }
 
 /**
 * Encodes hex octects into Base64
 *
 * @param binaryData
 *      Array containing binaryData
 * @return Encoded Base64 array
 */
 public static String encode(byte[] binaryData) {
 
 if (binaryData == null)
  return null;
 
 int lengthDataBits = binaryData.length * EIGHTBIT;
 if (lengthDataBits == 0) {
  return "";
 }
 
 int fewerThan24bits = lengthDataBits % TWENTYFOURBITGROUP;
 int numberTriplets = lengthDataBits / TWENTYFOURBITGROUP;
 int numberQuartet = fewerThan24bits != 0 ? numberTriplets + 1
  : numberTriplets;
 int numberLines = (numberQuartet - 1) / 19 + 1;
 char encodedData[] = null;
 
 encodedData = new char[numberQuartet * 4 + numberLines];
 
 byte k = 0, l = 0, b1 = 0, b2 = 0, b3 = 0;
 
 int encodedIndex = 0;
 int dataIndex = 0;
 int i = 0;
 if (fDebug) {
  System.out.println("number of triplets = " + numberTriplets);
 }
 
 for (int line = 0; line < numberLines - 1; line++) {
  for (int quartet = 0; quartet < 19; quartet++) {
  b1 = binaryData[dataIndex++];
  b2 = binaryData[dataIndex++];
  b3 = binaryData[dataIndex++];
 
  if (fDebug) {
   System.out.println("b1= " + b1 + ", b2= " + b2 + ", b3= "
    + b3);
  }
 
  l = (byte) (b2 & 0x0f);
  k = (byte) (b1 & 0x03);
 
  byte val1 = ((b1 & SIGN) == 0) ? (byte) (b1 >> 2)
   : (byte) ((b1) >> 2 ^ 0xc0);
 
  byte val2 = ((b2 & SIGN) == 0) ? (byte) (b2 >> 4)
   : (byte) ((b2) >> 4 ^ 0xf0);
  byte val3 = ((b3 & SIGN) == 0) ? (byte) (b3 >> 6)
   : (byte) ((b3) >> 6 ^ 0xfc);
 
  if (fDebug) {
   System.out.println("val2 = " + val2);
   System.out.println("k4 = " + (k << 4));
   System.out.println("vak = " + (val2 | (k << 4)));
  }
 
  encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val1];
  encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val2
   | (k << 4)];
  encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[(l << 2)
   | val3];
  encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[b3 & 0x3f];
 
  i++;
  }
  encodedData[encodedIndex++] = 0xa;
 }
 
 for (; i < numberTriplets; i++) {
  b1 = binaryData[dataIndex++];
  b2 = binaryData[dataIndex++];
  b3 = binaryData[dataIndex++];
 
  if (fDebug) {
  System.out.println("b1= " + b1 + ", b2= " + b2 + ", b3= " + b3);
  }
 
  l = (byte) (b2 & 0x0f);
  k = (byte) (b1 & 0x03);
 
  byte val1 = ((b1 & SIGN) == 0) ? (byte) (b1 >> 2)
   : (byte) ((b1) >> 2 ^ 0xc0);
 
  byte val2 = ((b2 & SIGN) == 0) ? (byte) (b2 >> 4)
   : (byte) ((b2) >> 4 ^ 0xf0);
  byte val3 = ((b3 & SIGN) == 0) ? (byte) (b3 >> 6)
   : (byte) ((b3) >> 6 ^ 0xfc);
 
  if (fDebug) {
  System.out.println("val2 = " + val2);
  System.out.println("k4 = " + (k << 4));
  System.out.println("vak = " + (val2 | (k << 4)));
  }
 
  encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val1];
  encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val2 | (k << 4)];
  encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[(l << 2) | val3];
  encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[b3 & 0x3f];
 }
 
 // form integral number of 6-bit groups
 if (fewerThan24bits == EIGHTBIT) {
  b1 = binaryData[dataIndex];
  k = (byte) (b1 & 0x03);
  if (fDebug) {
  System.out.println("b1=" + b1);
  System.out.println("b1<<2 = " + (b1 >> 2));
  }
  byte val1 = ((b1 & SIGN) == 0) ? (byte) (b1 >> 2)
   : (byte) ((b1) >> 2 ^ 0xc0);
  encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val1];
  encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[k << 4];
  encodedData[encodedIndex++] = PAD;
  encodedData[encodedIndex++] = PAD;
 } else if (fewerThan24bits == SIXTEENBIT) {
  b1 = binaryData[dataIndex];
  b2 = binaryData[dataIndex + 1];
  l = (byte) (b2 & 0x0f);
  k = (byte) (b1 & 0x03);
 
  byte val1 = ((b1 & SIGN) == 0) ? (byte) (b1 >> 2)
   : (byte) ((b1) >> 2 ^ 0xc0);
  byte val2 = ((b2 & SIGN) == 0) ? (byte) (b2 >> 4)
   : (byte) ((b2) >> 4 ^ 0xf0);
 
  encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val1];
  encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val2 | (k << 4)];
  encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[l << 2];
  encodedData[encodedIndex++] = PAD;
 }
 
 encodedData[encodedIndex] = 0xa;
 
 return new String(encodedData);
 }
 
 /**
 * Decodes Base64 data into octects
 *
 * @param binaryData
 *      Byte array containing Base64 data
 * @return Array containind decoded data.
 */
 public static byte[] decode(String encoded) {
 
 if (encoded == null)
  return null;
 
 char[] base64Data = encoded.toCharArray();
 // remove white spaces
 int len = removeWhiteSpace(base64Data);
 
 if (len % FOURBYTE != 0) {
  return null;// should be divisible by four
 }
 
 int numberQuadruple = (len / FOURBYTE);
 
 if (numberQuadruple == 0)
  return new byte[0];
 
 byte decodedData[] = null;
 byte b1 = 0, b2 = 0, b3 = 0, b4 = 0, marker0 = 0, marker1 = 0;
 char d1 = 0, d2 = 0, d3 = 0, d4 = 0;
 
 int i = 0;
 int encodedIndex = 0;
 int dataIndex = 0;
 decodedData = new byte[(numberQuadruple) * 3];
 
 for (; i < numberQuadruple - 1; i++) {
 
  if (!isData((d1 = base64Data[dataIndex++]))
   || !isData((d2 = base64Data[dataIndex++]))
   || !isData((d3 = base64Data[dataIndex++]))
   || !isData((d4 = base64Data[dataIndex++])))
  return null;// if found "no data" just return null
 
  b1 = base64Alphabet[d1];
  b2 = base64Alphabet[d2];
  b3 = base64Alphabet[d3];
  b4 = base64Alphabet[d4];
 
  decodedData[encodedIndex++] = (byte) (b1 << 2 | b2 >> 4);
  decodedData[encodedIndex++] = (byte) (((b2 & 0xf) << 4) | ((b3 >> 2) & 0xf));
  decodedData[encodedIndex++] = (byte) (b3 << 6 | b4);
 }
 
 if (!isData((d1 = base64Data[dataIndex++]))
  || !isData((d2 = base64Data[dataIndex++]))) {
  return null;// if found "no data" just return null
 }
 
 b1 = base64Alphabet[d1];
 b2 = base64Alphabet[d2];
 
 d3 = base64Data[dataIndex++];
 d4 = base64Data[dataIndex++];
 if (!isData((d3)) || !isData((d4))) {// Check if they are PAD characters
  if (isPad(d3) && isPad(d4)) { // Two PAD e.g. 3c[Pad][Pad]
  if ((b2 & 0xf) != 0)// last 4 bits should be zero
   return null;
  byte[] tmp = new byte[i * 3 + 1];
  System.arraycopy(decodedData, 0, tmp, 0, i * 3);
  tmp[encodedIndex] = (byte) (b1 << 2 | b2 >> 4);
  return tmp;
  } else if (!isPad(d3) && isPad(d4)) { // One PAD e.g. 3cQ[Pad]
  b3 = base64Alphabet[d3];
  if ((b3 & 0x3) != 0)// last 2 bits should be zero
   return null;
  byte[] tmp = new byte[i * 3 + 2];
  System.arraycopy(decodedData, 0, tmp, 0, i * 3);
  tmp[encodedIndex++] = (byte) (b1 << 2 | b2 >> 4);
  tmp[encodedIndex] = (byte) (((b2 & 0xf) << 4) | ((b3 >> 2) & 0xf));
  return tmp;
  } else {
  return null;// an error like "3c[Pad]r", "3cdX", "3cXd", "3cXX"
    // where X is non data
  }
 } else { // No PAD e.g 3cQl
  b3 = base64Alphabet[d3];
  b4 = base64Alphabet[d4];
  decodedData[encodedIndex++] = (byte) (b1 << 2 | b2 >> 4);
  decodedData[encodedIndex++] = (byte) (((b2 & 0xf) << 4) | ((b3 >> 2) & 0xf));
  decodedData[encodedIndex++] = (byte) (b3 << 6 | b4);
 
 }
 
 return decodedData;
 }
 
 /**
 * remove WhiteSpace from MIME containing encoded Base64 data.
 *
 * @param data
 *      the byte array of base64 data (with WS)
 * @return the new length
 */
 protected static int removeWhiteSpace(char[] data) {
 if (data == null)
  return 0;
 
 // count characters that's not whitespace
 int newSize = 0;
 int len = data.length;
 for (int i = 0; i < len; i++) {
  if (!isWhiteSpace(data[i]))
  data[newSize++] = data[i];
 }
 return newSize;
 }
 public static void main(String[] args) {
 System.out.println(encode("中华人民共和国".getBytes()));
 }
}

延伸 · 阅读

精彩推荐