Base64加密解密原理以及代码实现（VC++）

Base64加密解密原理以及代码实现

转自：http://blog.csdn.net/jacky_dai/article/details/4698461

1. Base64使用A--Z,a--z,0--9,+,/ 这64个字符.
    2. 编码原理:将3个字节转换成4个字节( (3 X 8) = 24 = (4 X 6) )先读入3个字节,每读一个字节,左移8位,再右移四次,每次6位,这样就有4个字节了.
    3. 解码原理:将4个字节转换成3个字节.先读入4个6位(用或运算),每次左移6位,再右移3次,每次8位.这样就还原了.

Base64是一种很常见的编码规范，其作用是将二进制序列转换为人类可读的ASCII字符序列，常用在需用通过文本协议（比如HTTP和SMTP）来传输二进制数据的情况下。Base64并不是一种用于安全领域的加密解密算法（这类算法有DES等），尽管我们有时也听到使用Base64来加密解密的说法，但这里所说的加密与解密实际是指编码（encode）和解码（decode）的过程，其变换是非常简单的，仅仅能够避免信息被直接识别。

Base64采用了一种很简单的编码转换：对于待编码数据，以3个字节为单位，依次取6位数据并在前面补上两个0形成新的8位编码，由于3*8=4*6，这样3个字节的输入会变成4个字节的输出，长度上增加了1/3。

上面的处理还不能保证得到的字符都是可见字符，为了达到此目的，Base64制定了一个编码表，进行统一的转换。码表的大小为2^6=64，这也是Base64名称的由来。

Base64编码表

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

Base64编解码算法都很简单，网上有很多源码，这里就不介绍了。

另外还有一点要注意的地方，前面提到编码是以3个字节为单位，当剩下的字符数量不足3个字节时，则应使用0进行填充，相应的，输出字符则使用'='占位，因此编码后输出的文本末尾可能会出现1至2个'='。

这是一种典型的编码转换的处理方法，类似的可能还有UTF16与UTF8之间的转换。

1. /**
2. * /file base64.h
3. */
4. #ifndef XYSSL_BASE64_H
5. #define XYSSL_BASE64_H
6. #define XYSSL_ERR_BASE64_BUFFER_TOO_SMALL -0x0010
7. #define XYSSL_ERR_BASE64_INVALID_CHARACTER -0x0012
8. #ifdef __cplusplus
9. extern "C" {
10. #endif
11. /**
12. * /brief Encode a buffer into base64 format
13. *
14. * /param dst destination buffer
15. * /param dlen size of the buffer
16. * /param src source buffer
17. * /param slen amount of data to be encoded
18. *
19. * /return 0 if successful, or XYSSL_ERR_BASE64_BUFFER_TOO_SMALL.
20. * *dlen is always updated to reflect the amount
21. * of data that has (or would have) been written.
22. *
23. * /note Call this function with *dlen = 0 to obtain the
24. * required buffer size in *dlen
25. */
26. int base64_encode(const unsigned char *src, int slen,unsigned char *dst, int *dlen);
27. /**
28. * /brief Decode a base64-formatted buffer
29. *
30. * /param dst destination buffer
31. * /param dlen size of the buffer
32. * /param src source buffer
33. * /param slen amount of data to be decoded
34. *
35. * /return 0 if successful, XYSSL_ERR_BASE64_BUFFER_TOO_SMALL, or
36. * XYSSL_ERR_BASE64_INVALID_DATA if the input data is not
37. * correct. *dlen is always updated to reflect the amount
38. * of data that has (or would have) been written.
39. *
40. * /note Call this function with *dlen = 0 to obtain the
41. * required buffer size in *dlen
42. */
43. int base64_decode(const unsigned char *src, int slen,unsigned char *dst, int *dlen);
44. /**
45. * /brief Checkup routine
46. *
47. * /return 0 if successful, or 1 if the test failed
48. */
49. int base64_self_test( int verbose );
50. #ifdef __cplusplus
51. }
52. #endif
53. class CBase64
54. {
55. public:
56. CBase64();
57. virtual ~CBase64();
58. static BOOL Encrypt(const unsigned char *pSrc,int iSlen,unsigned char *pDst,int *iDlen,CString &strErrorInfo);
59. static BOOL Decrypt(const unsigned char *pSrc,int iSlen,unsigned char *pDst,int *iDlen,CString &strErrorInfo);
60. private:
61. };
62. #endif /* base64.h */

1. //source file: base64.cpp
2. /*
3. * RFC 1521 base64 encoding/decoding
4. *
5. * Copyright (C) 2006-2007 Christophe Devine
6. *
7. * This library is free software; you can redistribute it and/or
8. * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9. * License, version 2.1 as published by the Free Software Foundation.
10. *
11. * This library is distributed in the hope that it will be useful,
12. * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13. * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
14. * Lesser General Public License for more details.
15. *
16. * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17. * License along with this library; if not, write to the Free Software
18. * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston,
19. * MA 02110-1301 USA
20. */
21. #include "stdafx.h"
22. #include "base64.h"
23. static const unsigned char base64_enc_map[64] =
24. {
25. 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J',
26. 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T',
27. 'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z', 'a', 'b', 'c', 'd',
28. 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n',
29. 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x',
30. 'y', 'z', '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7',
31. '8', '9', '+', '/'
32. };
33. static const unsigned char base64_dec_map[128] =
34. {
35. 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127,
36. 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127,
37. 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127,
38. 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 127,
39. 127, 127, 127, 62, 127, 127, 127, 63, 52, 53,
40. 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 127, 127,
41. 127, 64, 127, 127, 127, 0, 1, 2, 3, 4,
42. 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14,
43. 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24,
44. 25, 127, 127, 127, 127, 127, 127, 26, 27, 28,
45. 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38,
46. 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48,
47. 49, 50, 51, 127, 127, 127, 127, 127
48. };
49. /*
50. * Encode a buffer into base64 format
51. */
52. int base64_encode(const unsigned char *src, int slen,unsigned char *dst, int *dlen)
53. {
54. int i, n;
55. int C1, C2, C3;
56. unsigned char *p;
57. if( slen == 0 )
58. return( 0 );
59. n = (slen << 3) / 6;
60. switch( (slen << 3) - (n * 6) )
61. {
62. case 2: n += 3; break;
63. case 4: n += 2; break;
64. default: break;
65. }
66. if( *dlen < n + 1 )
67. {
68. *dlen = n + 1;
69. return( XYSSL_ERR_BASE64_BUFFER_TOO_SMALL );
70. }
71. n = (slen / 3) * 3;
72. for( i = 0, p = dst; i < n; i += 3 )
73. {
74. C1 = *src++;
75. C2 = *src++;
76. C3 = *src++;
77. *p++ = base64_enc_map[(C1 >> 2) & 0x3F];
78. *p++ = base64_enc_map[(((C1 & 3) << 4) + (C2 >> 4)) & 0x3F];
79. *p++ = base64_enc_map[(((C2 & 15) << 2) + (C3 >> 6)) & 0x3F];
80. *p++ = base64_enc_map[C3 & 0x3F];
81. }
82. if( i < slen )
83. {
84. C1 = *src++;
85. C2 = ((i + 1) < slen) ? *src++ : 0;
86. *p++ = base64_enc_map[(C1 >> 2) & 0x3F];
87. *p++ = base64_enc_map[(((C1 & 3) << 4) + (C2 >> 4)) & 0x3F];
88. if( (i + 1) < slen )
89. *p++ = base64_enc_map[((C2 & 15) << 2) & 0x3F];
90. else *p++ = '=';
91. *p++ = '=';
92. }
93. *dlen =static_cast<int>(p - dst);
94. *p = 0;
95. return( 0 );
96. }
97. /*
98. * Decode a base64-formatted buffer
99. */
100. int base64_decode(const unsigned char *src, int slen,unsigned char *dst, int *dlen)
101. {
102. int i, j, n;
103. unsigned long x;
104. unsigned char *p;
105. for( i = j = n = 0; i < slen; i++ )
106. {
107. if( ( slen - i ) >= 2 &&
108. *(src+i) == '/r' && *(src+i+1) == '/n' )
109. continue;
110. if(*(src+i) == '/n' )
111. continue;
112. if(*(src+i) == '=' && ++j > 2 )
113. return( XYSSL_ERR_BASE64_INVALID_CHARACTER );
114. if(*(src+i) > 127 || base64_dec_map[*(src+i)] == 127 )
115. return( XYSSL_ERR_BASE64_INVALID_CHARACTER );
116. if( base64_dec_map[*(src+i)] < 64 && j != 0 )
117. return( XYSSL_ERR_BASE64_INVALID_CHARACTER );
118. n++;
119. }
120. if( n == 0 )
121. return( 0 );
122. n = ((n * 6) + 7) >> 3;
123. if( *dlen < n )
124. {
125. *dlen = n;
126. return( XYSSL_ERR_BASE64_BUFFER_TOO_SMALL );
127. }
128. for( j = 3, n = x = 0, p = dst; i > 0; i--, src++ )
129. {
130. if( *src == '/r' || *src == '/n' )
131. continue;
132. j -= ( base64_dec_map[*src] == 64 );
133. x = (x << 6) | ( base64_dec_map[*src] & 0x3F );
134. if( ++n == 4 )
135. {
136. n = 0;
137. if( j > 0 ) *p++ = (unsigned char)( x >> 16 );
138. if( j > 1 ) *p++ = (unsigned char)( x >> 8 );
139. if( j > 2 ) *p++ = (unsigned char)( x );
140. }
141. }
142. *dlen =static_cast<int>(p - dst);
143. return( 0 );
144. }
145. BOOL CBase64::Encrypt(const unsigned char *pSrc,int iSlen,unsigned char *pDst,int *iDlen,CString &strErrorInfo)
146. {
147. strErrorInfo=_T("");
148. int iRet=base64_encode(pSrc,iSlen,pDst,iDlen);
149. if(iRet==XYSSL_ERR_BASE64_BUFFER_TOO_SMALL)
150. strErrorInfo=_T("分配的缓冲区太小!");
151. else if(iRet==XYSSL_ERR_BASE64_INVALID_CHARACTER)
152. strErrorInfo=_T("无效数据!");
153. return iRet==0;
154. }
155. BOOL CBase64::Decrypt(const unsigned char *pSrc,int iSlen,unsigned char *pDst,int *iDlen,CString &strErrorInfo)
156. {
157. strErrorInfo=_T("");
158. int iRet=base64_decode(pSrc,iSlen,pDst,iDlen);
159. if(iRet==XYSSL_ERR_BASE64_BUFFER_TOO_SMALL)
160. strErrorInfo=_T("分配的缓冲区太小!");
161. else if(iRet==XYSSL_ERR_BASE64_INVALID_CHARACTER)
162. strErrorInfo=_T("无效数据!");
163. return iRet==0;
164. }