对于现在很多的 PHP 程序员而言，绝大部分时间都是在做业务有关的代码，其它方面可能涉及的比较少，因此今天准备和大家讲讲不一样的知识，Base64加密算法，上午花了一点儿时间用PHP重新实现了一遍，因为之前使用c写的，中间也出现了一些bug，但是很快修复了，代码我已经上传到了码云php-base64-implemention，希望大家下载下来仔细的分析一哈。
如果对位操作不熟悉的读者，建议先看一下这方面的内容，非常简单，几分钟就可以了。
base64的作用是把任意的字符序列转换为只包含特殊字符集的序列，那么base64加密之后的文本包含哪些字符呢？
上面总共包含64个字符，所以每个字符都使用6位来表示，下面有一张表，可以清晰的说明这个问题
这个是我在维基百科的截图，举个例子，对于Base64加密之后的字符A，对应的数值为0，二进制表示就是000000，如果你现在不懂，没关系，后面我会仔细的讲解加密和解密的过程。
上面我已经提到了，每个Base64字符用6位来表示，但是一个字节是8位，所以3个字节刚好可以生成4个Base64字符，这应该很容易计算出来，下面我给大家举个例子，假如说现在有个字符串为"123"，1的ASCII为49，那么转换为二进制就是 00110001，2的ASCII为50，那么转换为二进制就是00110010，3的ASCII为51，那么转换为二进制就是00110011，这三个二进制组合在一起就是这样：001100010011001000110011 上面的二进制位总共24位，从左到右依次取6位，对应关系如下：
所以经过上面的分析，123转换为Base64之后，就是MTIz，是不是很简单？正常情况下都是很美好的，但是我们刚才的分析建立在加密之前的字节数是3的倍数，那么如果不是呢，比如剩下一个字节，或者是2个，别急，下面来一一分析。
如果剩下一个字节，那么也就是说剩下8位，因为6位才能组合成一组啊，所以我们需要给它补上，补多少呢？只要4位就行了，12位刚好可以凑成2个Base64字符，那么补什么呢？很简单，补0000就可以了，还是以上面的123为例，但是我们给它加上一个4，所以现在是“1234”，根据上面的分析，123刚好可以转换为4个Base64字符，所以不管它，和上面的一模一样,。现在我们只需要分析后面的4，4的ASCII为52，转换为二进制就是00110100，我们给它加上4个0，那么结果就是001101000000，再对它进行6位分割，001101和000000，查表得到N和A，没错，这就是正确答案，但是为了后面的解码，我们需要在加密后的字符串末尾加上2个“=”，就是“MTIzNA==”。
如果剩下2个字节的话，2个字节刚好16位，6位一组的话，也就是说，少了2位，这样就可以组合成18位了（3个Base64字符），这里我们以字符串“12”为例，1的ASCII转换为二进制是00110001，2的ASCII转换为二进制是00110010，我们将它组合在一起然后补齐之后（加上2个0），就是001100010011001000，按照6位一组进行分割，然后查表求得，结果是MTI，但是为了后面的解码，我们需要在加密后的字符串末尾加上1个“=”，就是“MTI=”。
有了加密的基础，解密就很简单了，以上面的加密结果为例 “MTIzNA==”，下面我们分别分析：
Base64解密的时候，需要查上面的表，进行反向操作，举个例子，对于Base64字符M，查表得到它对应的6位二进制位为001100，一定要谨记这一点。
上面讲解了Base64的加密和解密方法，说起来容易做起来难啊，在PHP里面尤其如此
function normalToBase64Char($num)
{
if ($num >= 0 && $num <= 25) {
return chr(ord('A') + $num);
} else if ($num >= 26 && $num <= 51) {
return chr(ord('a') + ($num - 26));
} else if ($num >= 52 && $num <= 61) {
return chr(ord('0') + ($num - 52));
} else if ($num == 62) {
return '+';
} else {
return '/';
}
}
上面的代码就是截图的PHP代码实现，这里我提醒大家不要把Base64的a字符和ASCII的a字符混淆起来，两种情况下存在着上图的映射关系，再次提醒一下，这个函数传入的是6位的数据。
这个过程就是 6位数字 转换为Base64字符的逆过程，代码如下：
function base64CharToInt($num)
{
if ($num >= 65 && $num <= 90) {
return ($num - 65);
} else if ($num >= 97 && $num <= 122) {
return ($num - 97) + 26;
} else if ($num >= 48 && $num <= 57) {
return ($num - 48) + 52;
} else if ($num == 43) {
return 62;
} else {
return 63;
}
}
对于任意一个Base64字符，我们首先要获取到它对应的ASCII值，再根据这个值，通过上面的表的映射关系，求出它对应Base64数值，这个数据就是未加密数据的真实字节数据。
function encode($content)
{
$len = strlen($content);
$loop = intval($len / 3);//完整组合
$rest = $len % 3;//剩余字节数，需要补齐
$ret = "";
//首先计算完整组合
for ($i = 0; $i < $loop; $i++) {
$base_offset = 3 * $i;
//每三个字节组合成一个无符号的24位的整数
$int_24 = (ord($content[$base_offset]) << 16)
| (ord($content[$base_offset + 1]) << 8)
| (ord($content[$base_offset + 2]) << 0);
//6位一组，每一组都进行Base64字符串转换
$ret .= self::normalToBase64Char($int_24 >> 18);
$ret .= self::normalToBase64Char(($int_24 >> 12) & 0x3f);
$ret .= self::normalToBase64Char(($int_24 >> 6) & 0x3f);
$ret .= self::normalToBase64Char($int_24 & 0x3f);
}
//需要补齐的情况
if ($rest == 0) {
return $ret;
} else if ($rest == 1) {
//剩余1个字节，此时需要补齐4位
$int_12 = ord($content[$loop * 3]) << 4;
$ret .= self::normalToBase64Char($int_12 >> 6);
$ret .= self::normalToBase64Char($int_12 & 0x3f);
$ret .= "==";
return $ret;
} else {
//剩余2个字节，需要补齐2位
$int_18 = ((ord($content[$loop * 3]) << 8) | ord($content[$loop * 3 + 1])) << 2;
$ret .= self::normalToBase64Char($int_18 >> 12);
$ret .= self::normalToBase64Char(($int_18 >> 6) & 0x3f);
$ret .= self::normalToBase64Char($int_18 & 0x3f);
$ret .= "=";
return $ret;
}
}
上面的代码和我之前分析的一模一样。
解密的过程复杂一点儿，但是只要你看懂上面我所说的，肯定没问题。
function decode($content)
{
$len = strlen($content);
if ($content[$len - 1] == '=' && $content[$len - 2] == '=') {
//说明加密的时候，剩余1个字节，补齐了4位，也就是左移了4位，所以除了最后包含的2个字符，前面的所有字符可以4个字符一组
$last_chars = substr($content, -4);
$full_chars = substr($content, 0, $len - 4);
$type = 1;
} else if ($content[$len - 1] == '=') {
//说明加密的时候，剩余2个字节，补齐了2位，也就是左移了2位，所以除了最后包含的3个字符，前面的所有字符可以4个字符一组
$last_chars = substr($content, -4);
$full_chars = substr($content, 0, $len - 4);
$type = 2;
} else {
$type = 3;
$full_chars = $content;
}
//首先处理完整的部分
$loop = strlen($full_chars) / 4;
$ret = "";
for ($i = 0; $i < $loop; $i++) {
$base_offset = 4 * $i;
$int_24 = (self::base64CharToInt(ord($full_chars[$base_offset])) << 18)
| (self::base64CharToInt(ord($full_chars[$base_offset + 1])) << 12)
| (self::base64CharToInt(ord($full_chars[$base_offset + 2])) << 6)
| (self::base64CharToInt(ord($full_chars[$base_offset + 3])) << 0);
$ret .= chr($int_24 >> 16);
$ret .= chr(($int_24 >> 8) & 0xff);
$ret .= chr($int_24 & 0xff);
}
//紧接着处理补齐的部分
if ($type == 1) {
$l_char = chr(((self::base64CharToInt(ord($last_chars[0])) << 6)
| (self::base64CharToInt(ord($last_chars[1])))) >> 4);
$ret .= $l_char;
} else if ($type == 2) {
$l_two_chars = ((self::base64CharToInt(ord($last_chars[0])) << 12)
| (self::base64CharToInt(ord($last_chars[1])) << 6)
| (self::base64CharToInt(ord($last_chars[2])) << 0)) >> 2;
$ret .= chr($l_two_chars >> 8);
$ret .= chr($l_two_chars & 0xff);
}
return $ret;
}
任何代码都不能缺少理论的支撑，所以在看代码前，请仔细的阅读Base64的基本原理，一旦原理看懂了，阅读代码就不是那么难了，任何时候阅读别人的代码，这都是应该谨记的地方，之前就已经告诉大家了，代码已经上传到码云，php-base64-implemention，代码没有问题，完全可以运行，如果有问题可以找我，博文的最后面有我的联系方式，祝您假期愉快。
我建了一个qq群，大家平时可以交流学习，我也会给大家讲解Laravel的底层知识和其它编程知识。
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