Java Base64加密、解密原理Java代码

Java Base64加密、解密原理Java代码

转自：http://blog.csdn.net/songylwq/article/details/7578905

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

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。
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）

java代码示例：

 

[java] view plaincopyprint?
 
  1. public final class Base64 {  
  2.   
  3.     static private final int BASELENGTH = 255;  
  4.     static private final int LOOKUPLENGTH = 64;  
  5.     static private final int TWENTYFOURBITGROUP = 24;  
  6.     static private final int EIGHTBIT = 8;  
  7.     static private final int SIXTEENBIT = 16;  
  8.     static private final int SIXBIT = 6;  
  9.     static private final int FOURBYTE = 4;  
  10.     static private final int SIGN = -128;  
  11.     static private final char PAD = '=';  
  12.     static private final boolean fDebug = false;  
  13.     static final private byte[] base64Alphabet = new byte[BASELENGTH];  
  14.     static final private char[] lookUpBase64Alphabet = new char[LOOKUPLENGTH];  
  15.   
  16.     static {  
  17.   
  18.         for (int i = 0; i < BASELENGTH; i++) {  
  19.             base64Alphabet[i] = -1;  
  20.         }  
  21.         for (int i = 'Z'; i >= 'A'; i--) {  
  22.             base64Alphabet[i] = (byte) (i - 'A');  
  23.         }  
  24.         for (int i = 'z'; i >= 'a'; i--) {  
  25.             base64Alphabet[i] = (byte) (i - 'a' + 26);  
  26.         }  
  27.   
  28.         for (int i = '9'; i >= '0'; i--) {  
  29.             base64Alphabet[i] = (byte) (i - '0' + 52);  
  30.         }  
  31.   
  32.         base64Alphabet['+'] = 62;  
  33.         base64Alphabet['/'] = 63;  
  34.   
  35.         for (int i = 0; i <= 25; i++)  
  36.             lookUpBase64Alphabet[i] = (char) ('A' + i);  
  37.   
  38.         for (int i = 26, j = 0; i <= 51; i++, j++)  
  39.             lookUpBase64Alphabet[i] = (char) ('a' + j);  
  40.   
  41.         for (int i = 52, j = 0; i <= 61; i++, j++)  
  42.             lookUpBase64Alphabet[i] = (char) ('0' + j);  
  43.         lookUpBase64Alphabet[62] = (char) '+';  
  44.         lookUpBase64Alphabet[63] = (char) '/';  
  45.   
  46.     }  
  47.   
  48.     protected static boolean isWhiteSpace(char octect) {  
  49.         return (octect == 0x20 || octect == 0xd || octect == 0xa || octect == 0x9);  
  50.     }  
  51.   
  52.     protected static boolean isPad(char octect) {  
  53.         return (octect == PAD);  
  54.     }  
  55.   
  56.     protected static boolean isData(char octect) {  
  57.         return (base64Alphabet[octect] != -1);  
  58.     }  
  59.   
  60.     protected static boolean isBase64(char octect) {  
  61.         return (isWhiteSpace(octect) || isPad(octect) || isData(octect));  
  62.     }  
  63.   
  64.     /** 
  65.      * Encodes hex octects into Base64 
  66.      *  
  67.      * @param binaryData 
  68.      *            Array containing binaryData 
  69.      * @return Encoded Base64 array 
  70.      */  
  71.     public static String encode(byte[] binaryData) {  
  72.   
  73.         if (binaryData == null)  
  74.             return null;  
  75.   
  76.         int lengthDataBits = binaryData.length * EIGHTBIT;  
  77.         if (lengthDataBits == 0) {  
  78.             return "";  
  79.         }  
  80.   
  81.         int fewerThan24bits = lengthDataBits % TWENTYFOURBITGROUP;  
  82.         int numberTriplets = lengthDataBits / TWENTYFOURBITGROUP;  
  83.         int numberQuartet = fewerThan24bits != 0 ? numberTriplets + 1  
  84.                 : numberTriplets;  
  85.         int numberLines = (numberQuartet - 1) / 19 + 1;  
  86.         char encodedData[] = null;  
  87.   
  88.         encodedData = new char[numberQuartet * 4 + numberLines];  
  89.   
  90.         byte k = 0, l = 0, b1 = 0, b2 = 0, b3 = 0;  
  91.   
  92.         int encodedIndex = 0;  
  93.         int dataIndex = 0;  
  94.         int i = 0;  
  95.         if (fDebug) {  
  96.             System.out.println("number of triplets = " + numberTriplets);  
  97.         }  
  98.   
  99.         for (int line = 0; line < numberLines - 1; line++) {  
  100.             for (int quartet = 0; quartet < 19; quartet++) {  
  101.                 b1 = binaryData[dataIndex++];  
  102.                 b2 = binaryData[dataIndex++];  
  103.                 b3 = binaryData[dataIndex++];  
  104.   
  105.                 if (fDebug) {  
  106.                     System.out.println("b1= " + b1 + ", b2= " + b2 + ", b3= "  
  107.                             + b3);  
  108.                 }  
  109.   
  110.                 l = (byte) (b2 & 0x0f);  
  111.                 k = (byte) (b1 & 0x03);  
  112.   
  113.                 byte val1 = ((b1 & SIGN) == 0) ? (byte) (b1 >> 2)  
  114.                         : (byte) ((b1) >> 2 ^ 0xc0);  
  115.   
  116.                 byte val2 = ((b2 & SIGN) == 0) ? (byte) (b2 >> 4)  
  117.                         : (byte) ((b2) >> 4 ^ 0xf0);  
  118.                 byte val3 = ((b3 & SIGN) == 0) ? (byte) (b3 >> 6)  
  119.                         : (byte) ((b3) >> 6 ^ 0xfc);  
  120.   
  121.                 if (fDebug) {  
  122.                     System.out.println("val2 = " + val2);  
  123.                     System.out.println("k4 = " + (k << 4));  
  124.                     System.out.println("vak = " + (val2 | (k << 4)));  
  125.                 }  
  126.   
  127.                 encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val1];  
  128.                 encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val2  
  129.                         | (k << 4)];  
  130.                 encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[(l << 2)  
  131.                         | val3];  
  132.                 encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[b3 & 0x3f];  
  133.   
  134.                 i++;  
  135.             }  
  136.             encodedData[encodedIndex++] = 0xa;  
  137.         }  
  138.   
  139.         for (; i < numberTriplets; i++) {  
  140.             b1 = binaryData[dataIndex++];  
  141.             b2 = binaryData[dataIndex++];  
  142.             b3 = binaryData[dataIndex++];  
  143.   
  144.             if (fDebug) {  
  145.                 System.out.println("b1= " + b1 + ", b2= " + b2 + ", b3= " + b3);  
  146.             }  
  147.   
  148.             l = (byte) (b2 & 0x0f);  
  149.             k = (byte) (b1 & 0x03);  
  150.   
  151.             byte val1 = ((b1 & SIGN) == 0) ? (byte) (b1 >> 2)  
  152.                     : (byte) ((b1) >> 2 ^ 0xc0);  
  153.   
  154.             byte val2 = ((b2 & SIGN) == 0) ? (byte) (b2 >> 4)  
  155.                     : (byte) ((b2) >> 4 ^ 0xf0);  
  156.             byte val3 = ((b3 & SIGN) == 0) ? (byte) (b3 >> 6)  
  157.                     : (byte) ((b3) >> 6 ^ 0xfc);  
  158.   
  159.             if (fDebug) {  
  160.                 System.out.println("val2 = " + val2);  
  161.                 System.out.println("k4 = " + (k << 4));  
  162.                 System.out.println("vak = " + (val2 | (k << 4)));  
  163.             }  
  164.   
  165.             encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val1];  
  166.             encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val2 | (k << 4)];  
  167.             encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[(l << 2) | val3];  
  168.             encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[b3 & 0x3f];  
  169.         }  
  170.   
  171.         // form integral number of 6-bit groups  
  172.         if (fewerThan24bits == EIGHTBIT) {  
  173.             b1 = binaryData[dataIndex];  
  174.             k = (byte) (b1 & 0x03);  
  175.             if (fDebug) {  
  176.                 System.out.println("b1=" + b1);  
  177.                 System.out.println("b1<<2 = " + (b1 >> 2));  
  178.             }  
  179.             byte val1 = ((b1 & SIGN) == 0) ? (byte) (b1 >> 2)  
  180.                     : (byte) ((b1) >> 2 ^ 0xc0);  
  181.             encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val1];  
  182.             encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[k << 4];  
  183.             encodedData[encodedIndex++] = PAD;  
  184.             encodedData[encodedIndex++] = PAD;  
  185.         } else if (fewerThan24bits == SIXTEENBIT) {  
  186.             b1 = binaryData[dataIndex];  
  187.             b2 = binaryData[dataIndex + 1];  
  188.             l = (byte) (b2 & 0x0f);  
  189.             k = (byte) (b1 & 0x03);  
  190.   
  191.             byte val1 = ((b1 & SIGN) == 0) ? (byte) (b1 >> 2)  
  192.                     : (byte) ((b1) >> 2 ^ 0xc0);  
  193.             byte val2 = ((b2 & SIGN) == 0) ? (byte) (b2 >> 4)  
  194.                     : (byte) ((b2) >> 4 ^ 0xf0);  
  195.   
  196.             encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val1];  
  197.             encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val2 | (k << 4)];  
  198.             encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[l << 2];  
  199.             encodedData[encodedIndex++] = PAD;  
  200.         }  
  201.   
  202.         encodedData[encodedIndex] = 0xa;  
  203.   
  204.         return new String(encodedData);  
  205.     }  
  206.   
  207.     /** 
  208.      * Decodes Base64 data into octects 
  209.      *  
  210.      * @param binaryData 
  211.      *            Byte array containing Base64 data 
  212.      * @return Array containind decoded data. 
  213.      */  
  214.     public static byte[] decode(String encoded) {  
  215.   
  216.         if (encoded == null)  
  217.             return null;  
  218.   
  219.         char[] base64Data = encoded.toCharArray();  
  220.         // remove white spaces  
  221.         int len = removeWhiteSpace(base64Data);  
  222.   
  223.         if (len % FOURBYTE != 0) {  
  224.             return null;// should be divisible by four  
  225.         }  
  226.   
  227.         int numberQuadruple = (len / FOURBYTE);  
  228.   
  229.         if (numberQuadruple == 0)  
  230.             return new byte[0];  
  231.   
  232.         byte decodedData[] = null;  
  233.         byte b1 = 0, b2 = 0, b3 = 0, b4 = 0, marker0 = 0, marker1 = 0;  
  234.         char d1 = 0, d2 = 0, d3 = 0, d4 = 0;  
  235.   
  236.         int i = 0;  
  237.         int encodedIndex = 0;  
  238.         int dataIndex = 0;  
  239.         decodedData = new byte[(numberQuadruple) * 3];  
  240.   
  241.         for (; i < numberQuadruple - 1; i++) {  
  242.   
  243.             if (!isData((d1 = base64Data[dataIndex++]))  
  244.                     || !isData((d2 = base64Data[dataIndex++]))  
  245.                     || !isData((d3 = base64Data[dataIndex++]))  
  246.                     || !isData((d4 = base64Data[dataIndex++])))  
  247.                 return null;// if found "no data" just return null  
  248.   
  249.             b1 = base64Alphabet[d1];  
  250.             b2 = base64Alphabet[d2];  
  251.             b3 = base64Alphabet[d3];  
  252.             b4 = base64Alphabet[d4];  
  253.   
  254.             decodedData[encodedIndex++] = (byte) (b1 << 2 | b2 >> 4);  
  255.             decodedData[encodedIndex++] = (byte) (((b2 & 0xf) << 4) | ((b3 >> 2) & 0xf));  
  256.             decodedData[encodedIndex++] = (byte) (b3 << 6 | b4);  
  257.         }  
  258.   
  259.         if (!isData((d1 = base64Data[dataIndex++]))  
  260.                 || !isData((d2 = base64Data[dataIndex++]))) {  
  261.             return null;// if found "no data" just return null  
  262.         }  
  263.   
  264.         b1 = base64Alphabet[d1];  
  265.         b2 = base64Alphabet[d2];  
  266.   
  267.         d3 = base64Data[dataIndex++];  
  268.         d4 = base64Data[dataIndex++];  
  269.         if (!isData((d3)) || !isData((d4))) {// Check if they are PAD characters  
  270.             if (isPad(d3) && isPad(d4)) { // Two PAD e.g. 3c[Pad][Pad]  
  271.                 if ((b2 & 0xf) != 0)// last 4 bits should be zero  
  272.                     return null;  
  273.                 byte[] tmp = new byte[i * 3 + 1];  
  274.                 System.arraycopy(decodedData, 0, tmp, 0, i * 3);  
  275.                 tmp[encodedIndex] = (byte) (b1 << 2 | b2 >> 4);  
  276.                 return tmp;  
  277.             } else if (!isPad(d3) && isPad(d4)) { // One PAD e.g. 3cQ[Pad]  
  278.                 b3 = base64Alphabet[d3];  
  279.                 if ((b3 & 0x3) != 0)// last 2 bits should be zero  
  280.                     return null;  
  281.                 byte[] tmp = new byte[i * 3 + 2];  
  282.                 System.arraycopy(decodedData, 0, tmp, 0, i * 3);  
  283.                 tmp[encodedIndex++] = (byte) (b1 << 2 | b2 >> 4);  
  284.                 tmp[encodedIndex] = (byte) (((b2 & 0xf) << 4) | ((b3 >> 2) & 0xf));  
  285.                 return tmp;  
  286.             } else {  
  287.                 return null;// an error like "3c[Pad]r", "3cdX", "3cXd", "3cXX"  
  288.                             // where X is non data  
  289.             }  
  290.         } else { // No PAD e.g 3cQl  
  291.             b3 = base64Alphabet[d3];  
  292.             b4 = base64Alphabet[d4];  
  293.             decodedData[encodedIndex++] = (byte) (b1 << 2 | b2 >> 4);  
  294.             decodedData[encodedIndex++] = (byte) (((b2 & 0xf) << 4) | ((b3 >> 2) & 0xf));  
  295.             decodedData[encodedIndex++] = (byte) (b3 << 6 | b4);  
  296.   
  297.         }  
  298.   
  299.         return decodedData;  
  300.     }  
  301.   
  302.     /** 
  303.      * remove WhiteSpace from MIME containing encoded Base64 data. 
  304.      *  
  305.      * @param data 
  306.      *            the byte array of base64 data (with WS) 
  307.      * @return the new length 
  308.      */  
  309.     protected static int removeWhiteSpace(char[] data) {  
  310.         if (data == null)  
  311.             return 0;  
  312.   
  313.         // count characters that's not whitespace  
  314.         int newSize = 0;  
  315.         int len = data.length;  
  316.         for (int i = 0; i < len; i++) {  
  317.             if (!isWhiteSpace(data[i]))  
  318.                 data[newSize++] = data[i];  
  319.         }  
  320.         return newSize;  
  321.     }  
  322.     public static void main(String[] args) {  
  323.         System.out.println(encode("中华人民共和国".getBytes()));  
  324.     }  
  325. }  
posted @ 2015-09-10 14:30  艺言弈行  阅读(692)  评论(0)  编辑  收藏  举报