奇妙的Base64编码

答案：
各位看官应该都是资深的网虫了，小弟斗胆在此问问大家，平时上网时，除了泡MM、到论坛灌水、扔版砖……之外，进行的最多的是什么活动？对了，你一定会说：是收发电子邮件！（谁敢说自己没收/发过电子邮件的？拉出去枪毙了！！） 
收/发E-mail的时候有一个安全性的问题--假想一下，你花了一整天时间给系花写的情书，在发送的过程中被隔壁宿舍张三那小子截获了（难道他是黑客？？），更糟的是他是你的情敌啊……天，后果不堪设想！！因此，我们必须有一种比较可靠的加密方法，能够对电子邮件的明文进行转换，至少要得出一个无法被别人一眼就看出内容来的东西，而且编码/解码的速度还要足够快。（这时你可以再假想一下啦，张三那家伙截获了你的肉麻情书，可是他一看：“咦？怎么乱七八糟的？垃圾邮件！！”--这样一来你不就逃过大难了？！） 
Base64就是在这种背景下产生的加密方法。它的特点是：1、速度非常快。2、能够将字符串A转换成字符串B，而且如果你光看字符串B，是绝对猜不出字符串A的内容来的。不信吗？让我们来看看下面这串东西： 
xOO6w6Osu7bTrbniwdnAz8LetcTnzbfXzOy12KOh 
呵呵，是什么啊？猜出来了吗？其实它就是下面这段文字经过Base64编码产生的东东： 
你好，欢迎光临老罗的缤纷天地！ 
介绍说完啦，让我们开始探讨实质性的东西。 
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。 
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） 

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 

让我们再来看一个实际的例子，加深印象！ 
转换前 10101101 10111010 01110110 
转换后 00101011 00011011 00101001 00110110 
十进制 43 27 42 54 
对应码表中的值 r b q 2 

所以上面的24位编码，编码后的Base64值为 rbq2 
解码同理，把 rbq2 的二进制位连接上再重组得到三个8位值，得出原码。 
（解码只是编码的逆过程，在此我就不多说了，另外有关MIME的RFC还是有很多的，如果需要详细情况请自行查找。） 
用更接近于编程的思维来说，编码的过程是这样的： 
第一个字符通过右移2位获得第一个目标字符的Base64表位置，根据这个数值取到表上相应的字符，就是第一个目标字符。 
然后将第一个字符左移6位加上第二个字符右移4位，即获得第二个目标字符。 
再将第二个字符左移4位加上第三个字符右移6位，获得第三个目标字符。 
最后取第三个字符的右6位即获得第四个目标字符. 
So easy! That’s all!!! 
可是等等……聪明的你可能会问到，原文的字节数量应该是3的倍数啊，如果这个条件不能满足的话，那该怎么办呢？ 
我们的解决办法是这样的：原文的字节不够的地方可以用全0来补足，转换时Base64编码用=号来代替。这就是为什么有些Base64编码会以一个或两个等号结束的原因，但等号最多只有两个。因为： 
余数 = 原文字节数 MOD 3 
所以余数任何情况下都只可能是0，1，2这三个数中的一个。如果余数是0的话，就表示原文字节数正好是3的倍数（最理想的情况啦）。如果是1的话，为了让Base64编码是4的倍数，就要补2个等号；同理，如果是2的话，就要补1个等号。 
讲到这里，大伙儿应该全明白了吧？如果还有不清楚的话就返回去再仔细看看，其实不难理解的。 
下面我给出一个演示Base64编码/解码的程序，希望能对您有用。同时也希望您帮我完善它，利用它做出更多的用途，到时别忘了通知我一声啊！（我现在太忙了） 

DLL的源代码：Base64Dll.asm 
;*********************************************** 
;程序名称：演示Base64编码/解码原理 
;作者：罗聪 
;日期：2002-9-14 
;出处：http://laoluoc.yeah.net（老罗的缤纷天地） 
;注意事项：如欲转载，请保持本程序的完整，并注明： 
;转载自“老罗的缤纷天地”（http://laoluoc.yeah.net） 
;*********************************************** 
.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 

;********************************************************** 
;函数功能：进行Base64编码 
;参数： 
; source = 传入的字符串 
; destination = 返回的编码 
;********************************************************** 
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 

;********************************************************** 
;函数功能：进行Base64解码 
;参数： 
; source = 传入的编码 
; 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 

-------------------------------------------------------------------------------- 

测试程序：base64.asm 
;*********************************************** 
;程序名称：演示Base64编码/解码原理 
;作者：罗聪 
;日期：2002-9-14 
;出处：http://laoluoc.yeah.net（老罗的缤纷天地） 
;注意事项：如欲转载，请保持本程序的完整，并注明： 
;转载自“老罗的缤纷天地”（http://laoluoc.yeah.net） 
;*********************************************** 
.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编码是：", 13, 10, 13, 10, "%s", 0 
szTemplate_Decode db "编码 ""%s"" 经过Base64还原后的字符串是：", 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 
;取得用户输入的字符串： 
invoke GetDlgItemText, hWnd, IDC_EDIT_INPUT, addr szBuffer, 255 
;进行 ASCII->Base64 转换： 
invoke Base64Encode, addr szBuffer, addr szText 
;格式化输出： 
invoke wsprintf, addr szMsg, addr szTemplate_Encode, addr szBuffer, addr szText 
;显示结果： 
invoke MessageBox, hWnd, addr szMsg, addr szCaption, MB_OK 
.elseif eax == IDC_BUTTON_DECODE 
;取得用户输入的字符串： 
invoke GetDlgItemText, hWnd, IDC_EDIT_INPUT, addr szBuffer, 255 
;进行 Base64->ASCII 转换： 
invoke Base64Decode, addr szBuffer, addr szText 
;格式化输出： 
invoke wsprintf, addr szMsg, addr szTemplate_Decode, addr szBuffer, addr szText 
;显示结果： 
invoke MessageBox, hWnd, addr szMsg, addr szCaption, MB_OK 
.endif 
;全选edit里面的内容： 
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 

-------------------------------------------------------------------------------- 

测试程序的资源文件：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, "宋体", 0, 0, 0x0 
BEGIN 
LTEXT "请输入字符串：", IDC_STATIC, 11, 7, 130, 10 
EDITTEXT IDC_EDIT_INPUT, 11, 20, 173, 12, ES_AUTOHSCROLL 
DEFPUSHBUTTON "编码(&E)", IDC_BUTTON_ENCODE, 38, 39, 52, 15 
PUSHBUTTON "解码(&D)", IDC_BUTTON_DECODE, 104, 39, 52, 15 
END 

如果你发现了有bug，一定要告诉我啊，并请来信讨论！lcother@163.net 
最后给大家留下一个小小的习题，你知道下面这串Base64编码的原文是什么吗？ ：） 
0LvQu8T6xM3XxdDU19O/tM3qztK1xEJhc2U2NL3Ms8yjoSCjuqOp
,

上一个：使用ISA Server来加强Exchange的安全问题集(1)
下一个：配合Exchange 2003 Server环境来部署ISA Server 2000问题集(2)