BaseX编码规则解析

Base16、Base32、Base64 等其他的 BaseX 编码并不是一种加密方式，它们只是一种编码手段，我们可以借助一些在线的编解码工具还原成明文，因此这类编码方式不适合用于数据加密，但是我们可以使用这种编码很方便的进行数据传输与存储，因此这类编码的使用十分广泛。

一、Base16

1.1、编码规则：

Base16编码使用16个ASCII可打印字符（数字0-9和字母A-F）对任意字节数据进行编码。

获取输入字符串每个字节的二进制值（输入的非ASCII字符，使用UTF-8字符集）；
将获得的二进制值串联进来；
按照4比特为一组进行切分（8比特数据按照4比特切分刚好是两组，因此Base16无填充符号=）；
将每组二进制数分别转换成十进制；
按照Base16对应的编码表将对应的编码串接起来就是Base16编码；

1.2、编码特征

Base16编码后的数据量是原数据的两倍，1000比特数据需要250个字符（即 250*8=2000 比特）。换句话说：Base16使用两个ASCII字符去编码原数据中的一个字节数据。

Base16编码是一个标准的十六进制字符串（注意是字符串而不是数值），更易被人类和计算机使用，因为它并不包含任何控制字符，以及Base32和Base64中的=符号。

1.3、编码表

值	编码	值	编码
0	0	8	8
1	1	9	9
2	2	10	A
3	3	11	B
4	4	12	C
5	5	13	D
6	6	14	E
7	7	15	F

1.4、编码示例

待编码字符串：123；
编码后字符串：313233；

原始字符(ASCII可显示字符)	对应二进制(对应两个)	对应编码后字符串
1	0011 0001	31
2	0011 0010	32
3	0011 0011	33

二、Base32

2.1、编码规则

Base32编码是使用32个ASCII可打印字符（字母A-Z和数字2-7）对任意字节数据进行编码。

获取输入字符串每个字节的二进制值（输入的非ASCII字符，使用UTF-8字符集）；
将获得的二进制值串联进来；
按照5比特为一组进行切分；
将每组二进制数分别转换成十进制；
按照Base32对应的编码表将对应的编码串接起来就是Base32编码；

2.2、编码特征

数据的二进制传输是按照8比特一组进行（即一个字节）；
Base32按5比特切分的二进制数据必须是40比特的倍数（5和8的最小公倍数），最小为40个比特；
编码后的字符串不用区分大小写并排除了容易混淆的字符，可以方便地由人类使用并由计算机处理；

与Base64相比，Base32具有许多优点：

适合不区分大小写的文件系统，更利于人类口语交流或记忆；
结果可以用作文件名，因为它不包含路径分隔符 “/”等符号；
排除了视觉上容易混淆的字符，因此可以准确的人工录入（例如，RFC4648符号集忽略了数字“1”、“8”和“0”，因为它们可能与字母“I”，“B”和“O”混淆）；
排除填充符号“=”的结果可以包含在URL中，而不编码任何字符；

与Base16相比，Base32的优势：

Base32比Base16占用的空间更小（1000比特数据Base32需要200个字符，而Base16则为250个字符）；

Base32的缺点：

Base32比Base64多占用大约20％的空间，因为Base32使用8个ASCII字符去编码原数据中的5个字节数据，而Base64是使用4个ASCII字符去编码原数据中的3个字节数据；

2.3、编码表

值	编码	值	编码	值	编码	值	编码
0	A	8	I	16	Q	24	Y
1	B	9	J	17	R	25	Z
2	C	10	K	18	S	26	2
3	D	11	L	19	T	27	3
4	E	12	M	20	U	28	4
5	F	13	N	21	V	29	5
6	G	14	O	22	W	30	6
7	H	15	P	23	X	31	7
填充	=

2.4、编码示例

待编码字符串：123；
编码后字符串：GEZDG===；

原始字符(ASCII可显示字符)	对应二进制(对应两个)
1	0011 0001
2	0011 0010
3	0011 0011

拼接后的二进制：00110001 00110010 00110011；
按照5比特进行拆分：00110 00100 11001 00011 0011；
最后一组的位数不足5，末位填充0后：00110 00100 11001 00011 00110；
对应字符串位：GEZDG；
由于最少为40个比特，计算40/5=8，因此需要补3个=，最终为GEZDG===；

三、Base64

3.1、编码规则

Base64编码是使用64个ASCII可打印字符（A-Z、a-z、0-9、+、/）对任意字节数据进行编码。

获取输入字符串每个字节的二进制值（若不足8比特则高位补0）；
将获得的二进制值串联进来；
按照6特为一组进行切分；
将每组二进制数分别转换成十进制；
按照Base64对应的编码表将对应的编码串接起来就是Base64编码；

由于二进制数据是按照8比特一组进行传输，因此Base64按照6比特一组切分的二进制数据必须是24比特的倍数（6和8的最小公倍数），24比特就是3个字节，若原字节序列数据长度不是3的倍数时：

原字节序列剩下1个输入数据，则在编码结果后加1个=；
原字节序列剩下2个输入数据，则在编码结果后加2个=；

3.2、编码特征

完整的Base64定义可见RFC1421和RFC2045。因为Base64算法是将3个字节原数据编码为4个字节新数据，所以Base64编码后的数据比原始数据略长，为原来的4/3。在电子邮件中，根据RFC822规定，每76个字符，还需要加上一个回车换行。可以估算编码后数据长度大约为原长的135.1%。

Base64可用于任意数据的底层二进制数据编码，以应用于只能传输ASCII字符的场合。不过最常用于文本数据的处理传输，例如在MIME格式的电子邮件中，Base64可以用来编码邮件内容，方便在不同语言计算机间传输而不乱码，注意是传输而不是显示，例如在西欧地区计算机上使用UTF-8编码即可正常显示中文（安装有对应字库），但是它未必能正常传输中文，这时转换为Base64便无此顾虑。

Base64编码若无特别说明，通常约定非ASCII字符按照UTF-8字符集进行编码处理。

3.3、编码表

值	编码	值	编码	值	编码	值	编码
0	A	16	Q	32	g	48	w
1	B	17	R	33	h	49	x
2	C	18	S	34	i	50	y
3	D	19	T	35	j	51	z
4	E	20	U	36	k	52	0
5	F	21	V	37	l	53	1
6	G	22	W	38	m	54	2
7	H	23	X	39	n	55	3
8	I	24	Y	40	o	56	4
9	J	25	Z	41	p	57	5
10	K	26	a	42	q	58	6
11	L	27	b	43	r	59	7
12	M	28	c	44	s	60	8
13	N	29	d	45	t	61	9
14	O	30	e	46	u	62	+
15	P	31	f	47	v	63	/

3.4、编码示例

待编码字符串：1234；
编码后字符串：MTIzNA==；

原始字符(ASCII可显示字符)	对应二进制(对应两个)
1	00110001
2	00110010
3	00110011
4	00110100

拼接后的二进制：00110001 00110010 00110011 00110100；
按照6比特进行拆分：001100 010011 001000 110011 001101 00；
最后一组的位数不足5，末位填充0后：001100 010011 001000 110011 001101 000000；
对应编码表的字符串：MTIzNA；
原字节序列的长度为4，不为3的倍数，还差2个输入数据，所以需要补上2个=，最终为：MTIzNA==；

四、Base58

4.1、编码规则

Base58编码使用58个ASCII可打印字符（不使用数字0，大写字母O、大写字母I、小写字母l，以及+和/）对数字进行编码。

通过对数字不断取余58，依据获取的余数对照编码表得到对应的编码值；
通过不断的对数字进行取整操作，得到新的数字进入下一个循环；
当新的数字为0时，结束编码；
通过对循环中每次得到的编码按照得到的先后顺序逆序排序（即第一次得到的编码在最终编码值的末尾），得到最终的编码值；

4.2、编码特征

在某些字体下，数字0和字母大写O，以及字母大写I和字母小写l会非常相似，为避免混淆，不使用这些字符；
不使用+和/的原因是非字母或数字的字符串作为帐号较难被接受；
没有标点符号，通常不会被从中间分行；
大部分的软件支持双击选择整个字符串；
编码后的数据为原始的数据长度的1.37倍，稍稍多于Base64的1.33倍；
用于Bitcoin中使用的一种独特的编码方式，主要用于产生Bitcoin的钱包地址；

4.3、编码表

值	编码	值	编码	值	编码	值	编码
0	1	15	G	30	X	45	n
1	2	16	H	31	Y	46	o
2	3	17	J	32	Z	47	p
3	4	18	K	33	a	48	q
4	5	19	L	34	b	49	r
5	6	20	M	35	c	50	s
6	7	21	N	36	d	51	t
7	8	22	P	37	e	52	u
8	9	23	Q	38	f	53	v
9	A	24	R	39	g	54	w
10	B	25	S	40	h	55	x
11	C	26	T	41	i	56	y
12	D	27	U	42	j	57	z
13	E	28	V	43	k
14	F	29	W	44	m

4.4、编码示例

待编码数字：123；
编码后字符串：38；

解析过程如下所示：

对数字进行取余58的操作，获取余数：123%58=7，得到第一个编码为8；
对数字进行取整操作，新的数字为取整之后的值：123/58=2；
对新数字进行取余58的操作，获取余数：2%58=2，得到第二个编码为3；
依次循环最终新数字为0时结束；
最后得到的编码为38；

五、Base62

5.1、编码规则

Base62编码使用62个ASCII可打印字符（数字0～9，字母A~Z，a~z）进行编码。

通过对数字不断取余62，依据获取的余数对照编码表得到对应的编码值；
通过不断的对数字进行取整操作，得到新的数字进入下一个循环；
当新的数字为0时，结束编码；
通过对循环中每次得到的编码按照得到的先后顺序逆序排序（即第一次得到的编码在最终编码值的末尾），得到最终的编码值；

5.2、编码特征

Base62和Base64相比唯一的区别就是少了两个特殊符号；
Base62是一个改掉了Base64所有缺点的算法；
唯一的不足是因为码空间小了，会多占用1/32空间；
常被用来做短url的映射；

5.3、编码表

值	编码	值	编码	值	编码	值	编码
0	0	16	G	32	W	48	m
1	1	17	H	33	X	49	n
2	2	18	I	34	Y	50	o
3	3	19	J	35	Z	51	p
4	4	20	K	36	a	52	q
5	5	21	L	37	b	53	r
6	6	22	M	38	c	54	s
7	7	23	N	39	d	55	t
8	8	24	O	40	e	56	u
9	9	25	P	41	f	57	v
10	A	26	Q	42	g	58	w
11	B	27	R	43	h	59	x
12	C	28	S	44	i	60	y
13	D	29	T	45	j	61	z
14	E	30	U	46	k
15	F	31	V	47	l

5.4、编码示例

待编码数字：123；
编码后字符串：1z；

解析过程如下所示：

对数字进行取余62的操作，获取余数：123%62=61，得到第一个编码为z；
对数字进行取整操作，新的数字为取整之后的值：123/62=1；
对新数字进行取余62的操作，获取余数：1%62=1，得到第二个编码为1；
依次循环最终新数字为0时结束；
最后得到的编码为1z；

六、Base85

Base85又叫ASCII85，是Paul E. Rutter为btoa程序开发的一种二进制文本编码方式。

6.1、编码规则

Base85编码使用85个ASCII可打印字符（数字0～9，字母A~Z，a~u，和一些其他字符）进行编码。

每4个ASCII字符一组（如果最后的不够4个ASCII字符，右面填充二进制全0），从左到右拼接这4个ASCII对应的二进制的值，将该二进制转为十进制；
将得到的十进制数字对58做取余操作，得到第一个关键数字；
将得到的十进制数字对58做取整操作，得到新的十进制数字；
使用新的十进制数字再次对58进行取余操作，依次得到新的关键数字，直到取整的结果为0；
将最终得到的关键数字排序后（按照得到数字的先后，从右向左排序）；
参考Base85的编码表得到编码后的字符序列，细心点会发现，得到的关键数字加上33的话，也是对应的ASCII的值；
编码后的数据中包含像反斜杠、引用等转义字符也是Base85的缺点之一，因为这些字符在一些编程语言或基于文本的协议中有特殊的含义；

6.2、编码特征

利用5个ASCII字符来表示4字节的数据，如果每个ASCII字符占用8比特，则编码后的数据比原始数据大长度增加1/4；
比UUENCODE和Base64编码方式更加高效；
Base85是Adobe’s PostScript和Portable Document Format（PDF）的主要编码模块；
4字节可以表示2^32=4294967296个可能的值，而85^5=4437053125个可能的值，这就可以代表所有32bit的值，85^4可以表示4182119424个数值，所以85的5次方是基于5个ASCII字符表示4byte的最好且最小选择；

6.3、编码表

值	编码	值	编码	值	编码	值	编码
0	!	22	7	44	M	66	c
1	“	23	8	45	N	67	d
2	#	24	9	46	O	68	e
3	$	25	:	47	P	69	f
4	%	26	;	48	Q	70	g
5	&	27	<	49	R	71	h
6	’	28	=	50	S	72	i
7	(	29	>	51	T	73	j
8	)	30	?	52	U	74	k
9	*	31	@	53	V	75	l
10	+	32	A	54	W	76	m
11	,	33	B	55	X	77	n
12	-	34	C	56	Y	78	o
13	.	35	D	57	Z	79	p
14	/	36	E	58	[	80	q
15	0	37	F	59	\	81	r
16	1	38	G	60	]	82	s
17	2	39	H	61	^	83	t
18	3	40	I	62	_	84	u
19	4	41	J	63	`
20	5	42	K	64	a
21	6	43	L	65	b

6.4、编码示例

待编码字符串：sure；
编码后字符串：F*2M7；

解析过程如下所示：

字符串sure的每位字符对应的ASCII的十进制分别为：115，117，114，101；
将十进制转换为二进制，得到的二进制序列为：01110011 01110101 01110010 01100101；
该二进制拼接起来后对应的十进制数字为：1937076837；
对该十进制数字进行循环的取余/整操作，按照先后顺序依次得到的余数分别为：22，44，17，9，37；
参考Base85的编码表，对应的编码值分别为：7，M，2，*，F；
按照得到的余数的先后顺序逆序排列后得到最终的编码值为：F*2M7；

七、Base91

由Joachim Henke在2005年发明，官方的介绍页面为：basE91 encoding。

7.1、编码规则

加密使用类似于Base64的方法，但将字母扩展为91个字符：94个可打印的ASCII字符（从0x21到0x7E），省略了-，\和'；为了简化，将数据分为13位二进制数据包（即2^13=8192个值），然后将其编码为2个字母（包含91个字符，其中91^2=8281）；

将输入的数据看作二进制信息流；
每次从信息流中读取13位的比特数据，将这组合成的13位比特转换为10进制的整数；
如果该整数小于或等于88，则额外再读取一位，并将这一位放在整数的第14位（最低位为1）（原因：由于91^2=8281，最大可表示为8280，而2^13=8192，因此即使二进制13位全部为1，也可能）；
将得到的整数拆分为两个编码值，第一个编码值为整数%91，第二个编码值为整数/91，依据Base91的编码表得到对应的编码后的数据；
依次循环编码接下来的二进制信息流；

7.2、编码特征

该算法相对于Base64来说比较复杂，但更节省空间；
与Base64不同，输出的大小有点依赖于输入字节，长度为0x00的n序列将短于长度为0xFF的n序列（其中n是足够大的数字）;

7.3、编码表

值	编码	值	编码	值	编码	值	编码
0	A	23	X	46	u	69	*
1	B	24	Y	47	v	70	+
2	C	25	Z	48	w	71	,
3	D	26	a	49	x	72	.
4	E	27	b	50	y	73	/
5	F	28	c	51	z	74	:
6	G	29	d	52	0	75	;
7	H	30	e	53	1	76	<
8	I	31	f	54	2	77	=
9	J	32	g	55	3	78	>
10	K	33	h	56	4	79	?
11	L	34	i	57	5	80	@
12	M	35	j	58	6	81	[
13	N	36	k	59	7	82	]
14	O	37	l	60	8	83	^
15	P	38	m	61	9	84	_
16	Q	39	n	62	!	85	`
17	R	40	o	63	#	86	{
18	S	41	p	64	$	87	\|
19	T	42	q	65	%	88	}
20	U	43	r	66	&	89	~
21	V	44	s	67	(	90	“
22	W	45	t	68	)

7.4、编码示例

待编码字符串：abc；
编码后字符串：#G(I；

解析过程如下所示：

字符串abc的每位字符对应的ASCII的十进制分别为：97，98，99；
将十进制转换为二进制，得到的二进制序列为：01100001 01100010 01100011；
读取该二进制信息流之后，得到的第一个二进制串为：00010 01100001，该二进制串的后半部分为字符a的二进制编码，前半部分为字符b的部分二进制编码；
拼接后的二进制串对应的十进制整数为：609，因此首先得到的两个编码值为：609%91=63，609/91=6，对应的编码为：#、G；
继续处理剩余的二进制序列为：00 01100011 011，对应得到的十进制整数为：795，因此得到的两个编码值为：795%91=67，795/91=8，对应的编码为：(、I；
因此最终得到的最终编码为：#G(I；

八、Base X(2～36)

BaseX(2～36)，其中X可以为2～36的所有编码规则完全一致，这里以Base36为例作一下详细介绍。

8.1、编码规则

Base36编码使用36个ASCII可打印字符（数字0-9和字母A-Z）对数字进行编码。

通过对数字不断取余36，依据获取的余数对照编码表得到对应的编码值；
通过不断的对数字进行取整操作，得到新的数字进入下一个循环；
当新的数字为0时，结束编码；
通过对循环中每次得到的编码按照得到的先后顺序逆序排序（即第一次得到的编码在最终编码值的末尾），得到最终的编码值；

8.2、编码特征

Base 36的编码规则不同于Base 16/32/64，它无法按照比特范围进行编码操作，需要按照取余/整的不断操作，经过与编码表的对应获得最终的编码值；
对于字符串的相关编码操作，需要将String的字符串转换为基数为2～36的无符号长整型，再进行编码操作；
有符号的32位整数的最大值的Base36编码为：ZIK0ZJ；
有符号的64位整数的最大值的Base36编码为：1Y2P0IJ32E8E7；

8.3、编码表

值	编码	值	编码	值	编码
0	0	12	C	24	O
1	1	13	D	25	P
2	2	14	E	26	Q
3	3	15	F	27	R
4	4	16	G	28	S
5	5	17	H	29	T
6	6	18	I	30	U
7	7	19	J	31	V
8	8	20	K	32	W
9	9	21	L	33	X
10	A	22	M	34	Y
11	B	23	N	35	Z

8.4、编码示例

待编码数字：123；
编码后字符串：3F；

解析过程如下所示：

对数字进行取余36的操作，获取余数：123%36=15，得到第一个编码为F；
对数字进行取整操作，新的数字为取整之后的值：123/36=3；
对新数字进行取余36的操作，获取余数：3%36=3，得到第二个编码为3；
依次循环最终新数字为0时结束；
最后得到的编码为3F；

九、ASCII字符表

9.1、ASCII可显示字符

二进制	十进制	十六进制	字符	二进制	十进制	十六进制	字符	二进制	十进制	十六进制	字符
00100000	32	0x20	空格	01000000	64	0x40	@	01100000	96	0x60	`
00100001	33	0x21	!	01000001	65	0x41	A	01100001	97	0x61	a
00100010	34	0x22	“	01000010	66	0x42	B	01100010	98	0x62	b
00100011	35	0x23	#	01000011	67	0x43	C	01100011	99	0x63	c
00100100	36	0x24	$	01000100	68	0x44	D	01100100	100	0x64	d
00100101	37	0x25	%	01000101	69	0x45	E	01100101	101	0x65	e
00100110	38	0x26	&	01000110	70	0x46	F	01100110	102	0x66	f
00100111	39	0x27	‘	01000111	71	0x47	G	01100111	103	0x67	g
00101000	40	0x28	(	01001000	72	0x48	H	01101000	104	0x68	h
00101001	41	0x29	)	01001001	73	0x49	I	01101001	105	0x69	i
00101010	42	0x2A	*	01001010	74	0x4A	J	01101010	106	0x6A	j
00101011	43	0x2B	+	01001011	75	0x4B	K	01101011	107	0x6B	k
00101100	44	0x2C	,	01001100	76	0x4C	L	01101100	108	0x6C	l
00101101	45	0x2D	-	01001101	77	0x4D	M	01101101	109	0x6D	m
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9.2、ASCII控制字符

二进制	十进制	十六进制	缩写	名称/意义
0000 0000	0	0x0	NUL	空字符（Null）
0000 0001	1	0x1	SOH	标题开始
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0000 0100	4	0x4	EOT	传输结束
0000 0101	5	0x5	ENQ	请求
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0001 1111	31	0x1F	US	单元分隔符
0111 1111	127	0x7F	DEL	删除

十、在线编码网站

Base编码转换：支持Base16、32、36、58、62、64、85、91等类型的编解码；
Conversion Tool：支持超多种的Base类型的编解码转换；
Base85编解码、Base64编解码；
Base91-Encoding；

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2	C	25	Z	48	w	71	,
3	D	26	a	49	x	72	.
4	E	27	b	50	y	73	/
5	F	28	c	51	z	74	:
6	G	29	d	52	0	75	;
7	H	30	e	53	1	76	<
8	I	31	f	54	2	77	=
9	J	32	g	55	3	78	>
10	K	33	h	56	4	79	?
11	L	34	i	57	5	80	@
12	M	35	j	58	6	81	[
13	N	36	k	59	7	82	]
14	O	37	l	60	8	83	^
15	P	38	m	61	9	84	_
16	Q	39	n	62	!	85	`
17	R	40	o	63	#	86	{
18	S	41	p	64	$	87	\|
19	T	42	q	65	%	88	}
20	U	43	r	66	&	89	~
21	V	44	s	67	(	90	“
22	W	45	t	68	)

值	编码	值	编码	值	编码
0	0	12	C	24	O
1	1	13	D	25	P
2	2	14	E	26	Q
3	3	15	F	27	R
4	4	16	G	28	S
5	5	17	H	29	T
6	6	18	I	30	U
7	7	19	J	31	V
8	8	20	K	32	W
9	9	21	L	33	X
10	A	22	M	34	Y
11	B	23	N	35	Z