解读Base64编码中为什么会有等号(=)问题

2023-03-06 11:05

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Base64编码中为什么会有等号(=)

如果对字符串"ab"进行Base64编码，得到的结果将是：YWI=，结果中为什么会出现=呢，这就需要了解一下base64编码背后的原理。

Base64是一种便于网络传输的字节码编码方式，之所以叫Base64是由于它的编码结果是由64个可打印字符组成，这些字符在不同系统间是通用的。

64个字符如下表所示

索引	对应字符	索引	对应字符	索引	对应字符	索引	对应字符
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
15	P	32	g	49	x
16	Q	33	h	50	y

大家可以看到这里面并没 '=' 这个字符，这是因为 ’=‘ 其实是填充字符。

如果需要表示上面的64个字符，那么需要6bit，也就是2^6=64，base64的核心思想就是，将3个

字节拆分成4个6bit，然后对每个6bit的高位补2个0，构成1个字节。也即是每3个字节最终结果将变成4个字节。

如果原始字符串的字节数不是3的整数倍，那么就用0来填充，用来填充的0就被编码成了'='，这就是出现=的原因，并且只会出现在结果出，如果原始字符刚好是3字节的整数倍，那么就没有等号了。

回到开头的例子，我们看下ab是如何计算得到YWI=的。

1、ab对应的ascaii编码的二进制表示为：011000001 01100010
2、由于只有两个字节，需要填充到3个字段，也就是：011000001 01100010 00000000
3、拆分成四个6bit：011000 010110 001000 000000
4、高位补两个0，变成四字节：00011000 00010110 00001000 00000000
5、按照上表的对应关系：24-Y 22-W 8-I 填充-=，也即是YWI=。

需要注意填充的0是要被转化成=，而不是上表中的A。

顺便附上golang示例代码

func main() {
    str := "ab"
    // base64编码
    encodedStr := base64.URLEncoding.EncodeToString([]byte(str))
    fmt.Println(encodedStr) // YWI=
    // base64解码
    decodeStr, _ := base64.URLEncoding.DecodeString(encodedStr)
    fmt.Println(string(decodeStr)) // ab
}

如果不希望保留填充的=，可以在编码后去掉，解码前填充上

示例代码如下：

func main(){
    str := "ab"
	// base64编码
	encodedStr := base64.URLEncoding.EncodeToString([]byte(str))
	encodedStr = strings.TrimRight(encodedStr, "=") // 去掉填充的=
	fmt.Println(encodedStr) // YWI
	// 解码时，长度不是4的倍数，需要用=填充
	i := len(encodedStr) % 4
	if i != 0 {
		encodedStr += strings.Repeat("=", 4-i) 
	}
	// base64解码
	decodeStr, _ := base64.URLEncoding.DecodeString(encodedStr)
	fmt.Println(string(decodeStr)) // ab
}