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奇妙的Base64編碼
各位看官應該都是資深的網蟲了，小弟斗膽在此問問大家，平時上網時，除了泡MM、到論壇灌水、扔版磚……之外，進行的最多的是什么活動？對了，你一定會說：是收發電子郵件?。ㄕl敢說自己沒收/發過電子郵件的？拉出去槍斃了?。。?
收/發E-mail的時候有一個安全性的問題--假想一下，你花了一整天時間給系花寫的情書，在發送的過程中被隔壁宿舍張三那小子截獲了（難道他是黑客？？），更糟的是他是你的情敵啊……天，后果不堪設想??！因此，我們必須有一種比較可靠的加密方法，能夠對電子郵件的明文進行轉換，至少要得出一個無法被別人一眼就看出內容來的東西，而且編碼/解碼的速度還要足夠快。（這時你可以再假想一下啦，張三那家伙截獲了你的肉麻情書，可是他一看：“咦？怎么亂七八糟的？垃圾郵件??！”--這樣一來你不就逃過大難了？?。?
Base64就是在這種背景下產生的加密方法。它的特點是：1、速度非?？?。2、能夠將字符串A轉換成字符串B，而且如果你光看字符串B，是絕對猜不出字符串A的內容來的。不信嗎？讓我們來看看下面這串東西：
xOO6w6Osu7bTrbniwdnAz8LetcTnzbfXzOy12KOh
呵呵，是什么??？猜出來了嗎？其實它就是下面這段文字經過Base64編碼產生的東東：
你好，歡迎光臨老羅的繽紛天地！
介紹說完啦，讓我們開始探討實質性的東西。
Base64是網絡上最常見的用于傳輸8Bit字節代碼的編碼方式之一，大家可以查看RFC2045～RFC2049，上面有MIME的詳細規范。
Base64要求把每三個8Bit的字節轉換為四個6Bit的字節（3*8 = 4*6 = 24），然后把6Bit再添兩位高位0，組成四個8Bit的字節，也就是說，轉換后的字符串理論上將要比原來的長1/3。
這樣說會不會太抽象了？不怕，我們來看一個例子：
轉換前 aaaaaabb clearcase/" target="_blank" >ccccdddd eeffffff
轉換后 00aaaaaa 00bbcccc 00ddddee 00ffffff
應該很清楚了吧？上面的三個字節是原文，下面的四個字節是轉換后的Base64編碼，其前兩位均為0。
轉換后，我們用一個碼表來得到我們想要的字符串（也就是最終的Base64編碼），這個表是這樣的：（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
讓我們再來看一個實際的例子，加深印象！
轉換前 10101101 10111010 01110110
轉換后 00101011 00011011 00101001 00110110
十進制 43 27 42 54
對應碼表中的值 r b q 2
所以上面的24位編碼，編碼后的Base64值為 rbq2
解碼同理，把 rbq2 的二進制位連接上再重組得到三個8位值，得出原碼。
（解碼只是編碼的逆過程，在此我就不多說了，另外有關MIME的RFC還是有很多的，如果需要詳細情況請自行查找。）
用更接近于編程的思維來說，編碼的過程是這樣的：
第一個字符通過右移2位獲得第一個目標字符的Base64表位置，根據這個數值取到表上相應的字符，就是第一個目標字符。
然后將第一個字符左移6位加上第二個字符右移4位，即獲得第二個目標字符。
再將第二個字符左移4位加上第三個字符右移6位，獲得第三個目標字符。
最后取第三個字符的右6位即獲得第四個目標字符.
So easy! That’s all!!!
可是等等……聰明的你可能會問到，原文的字節數量應該是3的倍數啊，如果這個條件不能滿足的話，那該怎么辦呢？
我們的解決辦法是這樣的：原文的字節不夠的地方可以用全0來補足，轉換時Base64編碼用=號來代替。這就是為什么有些Base64編碼會以一個或兩個等號結束的原因，但等號最多只有兩個。因為：
余數 = 原文字節數 MOD 3
所以余數任何情況下都只可能是0，1，2這三個數中的一個。如果余數是0的話，就表示原文字節數正好是3的倍數（最理想的情況啦）。如果是1的話，為了讓Base64編碼是4的倍數，就要補2個等號；同理，如果是2的話，就要補1個等號。
講到這里，大伙兒應該全明白了吧？如果還有不清楚的話就返回去再仔細看看，其實不難理解的。
下面我給出一個演示Base64編碼/解碼的程序，希望能對您有用。同時也希望您幫我完善它，利用它做出更多的用途，到時別忘了通知我一聲?。。ㄎ椰F在太忙了）
DLL的源代碼：Base64Dll.asm
;***********************************************
;程序名稱：演示Base64編碼/解碼原理
;作者：羅聰
;日期：2002-9-14
;出處：（老羅的繽紛天地）
;注意事項：如欲轉載，請保持本程序的完整，并注明：
;轉載自“老羅的繽紛天地”（）
;***********************************************
.386
.model flat, stdcall
option casemap:none
include \masm32\include\windows.inc
include \masm32\include\kernel32.inc
include \masm32\include\user32.inc
includelib \masm32\lib\kernel32.lib
includelib \masm32\lib\user32.lib
DllEntry 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
;**********************************************************
;函數功能：進行Base64編碼
;參數：
; source = 傳入的字符串
; destination = 返回的編碼
;**********************************************************
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
;**********************************************************
;函數功能：進行Base64解碼
;參數：
; source = 傳入的編碼
; 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
--------------------------------------------------------------------------------
測試程序：base64.asm
;***********************************************
;程序名稱：演示Base64編碼/解碼原理
;作者：羅聰
;日期：2002-9-14
;出處：（老羅的繽紛天地）
;注意事項：如欲轉載，請保持本程序的完整，并注明：
;轉載自“老羅的繽紛天地”（）
;***********************************************
.386
.model flat, stdcall
option casemap:none
include \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.lib
WndProc 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編碼是：", 13, 10, 13, 10, "%s", 0
szTemplate_Decode db "編碼 ""%s"" 經過Base64還原后的字符串是：", 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
;取得用戶輸入的字符串：
invoke GetDlgItemText, hWnd, IDC_EDIT_INPUT, addr szBuffer, 255
;進行 ASCII->Base64 轉換：
invoke Base64Encode, addr szBuffer, addr szText
;格式化輸出：
invoke wsprintf, addr szMsg, addr szTemplate_Encode, addr szBuffer, addr szText
;顯示結果：
invoke MessageBox, hWnd, addr szMsg, addr szCaption, MB_OK
.elseif eax == IDC_BUTTON_DECODE
;取得用戶輸入的字符串：
invoke GetDlgItemText, hWnd, IDC_EDIT_INPUT, addr szBuffer, 255
;進行 Base64->ASCII 轉換：
invoke Base64Decode, addr szBuffer, addr szText
;格式化輸出：
invoke wsprintf, addr szMsg, addr szTemplate_Decode, addr szBuffer, addr szText
;顯示結果：
invoke MessageBox, hWnd, addr szMsg, addr szCaption, MB_OK
.endif
;全選edit里面的內容：
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
--------------------------------------------------------------------------------
測試程序的資源文件：base64.rc
#include "resource.h"
#define IDC_BUTTON_ENCODE 3000
#define IDC_BUTTON_DECODE 3001
#define IDC_EDIT_INPUT 3002
#define IDC_STATIC -1
LC_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, "宋體", 0, 0, 0x0
BEGIN
LTEXT "請輸入字符串：", IDC_STATIC, 11, 7, 130, 10
EDITTEXT IDC_EDIT_INPUT, 11, 20, 173, 12, ES_AUTOHSCROLL
DEFPUSHBUTTON "編碼(&E)", IDC_BUTTON_ENCODE, 38, 39, 52, 15
PUSHBUTTON "解碼(&D)", IDC_BUTTON_DECODE, 104, 39, 52, 15
END
如果你發現了有bug，一定要告訴我啊，并請來信討論！
最后給大家留下一個小小的習題，你知道下面這串Base64編碼的原文是什么嗎？ ：）
0LvQu8T6xM3XxdDU19O/tM3qztK1xEJhc2U2NL3Ms8yjoSCjuqOp
