C#/ASP.NET Base64编码原理及实现

一. Base64的编码规则

Base64编码的思想是是采用64个基本的ASCII码字符对数据进行重新编码。它将需要编码的数据拆分成字节数组。以3个字节为一组。按顺序排列24 位数据，再把这24位数据分成4组，即每组6位。再在每组的的最高位前补两个0凑足一个字节。这样就把一个3字节为一组的数据重新编码成了4个字节。当所要编码的数据的字节数不是3的整倍数，也就是说在分组时最后一组不够3个字节。这时在最后一组填充1到2个0字节。并在最后编码完成后在结尾添加1到2个 “=”。

例：将对ABC进行BASE64编码：

1、首先取ABC对应的ASCII码值。A（65）B（66）C（67）；
2、再取二进制值A（01000001）B（01000010）C（01000011）；
3、然后把这三个字节的二进制码接起来（010000010100001001000011）；
4、 再以6位为单位分成4个数据块,并在最高位填充两个0后形成4个字节的编码后的值，（00010000）（00010100）（00001001）（00000011），其中蓝色部分为真实数据；
5、再把这四个字节数据转化成10进制数得（16）（20）（9）（3）；
6、最后根据BASE64给出的64个基本字符表，查出对应的ASCII码字符（Q）（U）（J）（D），这里的值实际就是数据在字符表中的索引。

注：BASE64字符表：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/

二.解码规则

解码过程就是把4个字节再还原成3个字节再根据不同的数据形式把字节数组重新整理成数据。

三. C#中的实现

编码类：

////// Base64编码类。
/// 将byte[]类型转换成Base64编码的string类型。
///public class Base64Encoder
{
	byte[] source;
	int length, length2;
	int blockCount;
	int paddingCount;
	public static Base64Encoder Encoder = new Base64Encoder();
	public Base64Encoder()
	{
	}
	private void init(byte[] input)
	{
		source = input;
		length = input.Length;
		if ((length % 3) == 0)
		{
			paddingCount = 0;
			blockCount = length / 3;
		}
		else
		{
			paddingCount = 3 - (length % 3);
			blockCount = (length + paddingCount) / 3;
		}
		length2 = length + paddingCount;
	}

	public string GetEncoded(byte[] input)
	{
		//初始化
		init(input);
		byte[] source2;
		source2 = new byte[length2];
		for (int x = 0; x < length2; x++)
		{
			if (x < length)
			{
				source2[x] = source[x];
			}
			else
			{
				source2[x] = 0;
			}
		}
		byte b1, b2, b3;
		byte temp, temp1, temp2, temp3, temp4;
		byte[] buffer = new byte[blockCount * 4];
		char[] result = new char[blockCount * 4];
		for (int x = 0; x < blockCount; x++)
		{
			b1 = source2[x * 3];
			b2 = source2[x * 3 + 1];
			b3 = source2[x * 3 + 2];
			temp1 = (byte)((b1 & 252) >> 2);
			temp = (byte)((b1 & 3) << 4);
			temp2 = (byte)((b2 & 240) >> 4);
			temp2 += temp;
			temp = (byte)((b2 & 15) << 2);
			temp3 = (byte)((b3 & 192) >> 6);
			temp3 += temp;
			temp4 = (byte)(b3 & 63);
			buffer[x * 4] = temp1;
			buffer[x * 4 + 1] = temp2;
			buffer[x * 4 + 2] = temp3;
			buffer[x * 4 + 3] = temp4;
		}
		for (int x = 0; x < blockCount * 4; x++)
		{
			result[x] = sixbit2char(buffer[x]);
		}
		switch (paddingCount)
		{
			case 0: break;
			case 1: result[blockCount * 4 - 1] = '='; break;
			case 2: result[blockCount * 4 - 1] = '=';
				result[blockCount * 4 - 2] = '=';
				break;
			default: break;
		}
		return new string(result);
	}
	private char sixbit2char(byte b)
	{
		char[] lookupTable = new char[64]{
                'A','B','C','D','E','F','G','H','I','J','K','L','M',
                'N','O','P','Q','R','S','T','U','V','W','X','Y','Z',
                'a','b','c','d','e','f','g','h','i','j','k','l','m',
                'n','o','p','q','r','s','t','u','v','w','x','y','z',
                '0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','+','/'};
		if ((b >= 0) && (b <= 63))
		{
			return lookupTable[(int)b];
		}
		else
		{
			return ' ';
		}
	}
}

解码类：

////// Base64解码类
/// 将Base64编码的string类型转换成byte[]类型
///public class Base64Decoder
{
	char[] source;
	int length, length2, length3;
	int blockCount;
	int paddingCount;
	public static Base64Decoder Decoder = new Base64Decoder();

	public Base64Decoder()
	{
	}

	private void init(char[] input)
	{
		int temp = 0;
		source = input;
		length = input.Length;
		for (int x = 0; x < 2; x++)
		{
			if (input[length - x - 1] == '=')
				temp++;
		}
		paddingCount = temp;
		blockCount = length / 4;
		length2 = blockCount * 3;
	}

	public byte[] GetDecoded(string strInput)
	{
		//初始化
		init(strInput.ToCharArray());
		byte[] buffer = new byte[length];
		byte[] buffer2 = new byte[length2];
		for (int x = 0; x < length; x++)
		{
			buffer[x] = char2sixbit(source[x]);
		}
		byte b, b1, b2, b3;
		byte temp1, temp2, temp3, temp4;
		for (int x = 0; x < blockCount; x++)
		{
			temp1 = buffer[x * 4];
			temp2 = buffer[x * 4 + 1];
			temp3 = buffer[x * 4 + 2];
			temp4 = buffer[x * 4 + 3];
			b = (byte)(temp1 << 2);
			b1 = (byte)((temp2 & 48) >> 4);
			b1 += b;
			b = (byte)((temp2 & 15) << 4);
			b2 = (byte)((temp3 & 60) >> 2);
			b2 += b;
			b = (byte)((temp3 & 3) << 6);
			b3 = temp4;
			b3 += b;
			buffer2[x * 3] = b1;
			buffer2[x * 3 + 1] = b2;
			buffer2[x * 3 + 2] = b3;
		}
		length3 = length2 - paddingCount;
		byte[] result = new byte[length3];
		for (int x = 0; x < length3; x++)
		{
			result[x] = buffer2[x];
		}
		return result;
	}

	private byte char2sixbit(char c)
	{
		char[] lookupTable = new char[64]{  
                'A','B','C','D','E','F','G','H','I','J','K','L','M','N',
                'O','P','Q','R','S','T','U','V','W','X','Y', 'Z',
                'a','b','c','d','e','f','g','h','i','j','k','l','m','n',
                'o','p','q','r','s','t','u','v','w','x','y','z',
                '0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','+','/'};
		if (c == '=')
			return 0;
		else
		{
			for (int x = 0; x < 64; x++)
			{
				if (lookupTable[x] == c)
					return (byte)x;
			}
			return 0;
		}
	}
}

上面的代码只是说明base64编码的原理，以便用更多语言重写。但.net里面可以使用更简单的方法：
编码：

byte[] bytes = Encoding.Default.GetBytes("要转换的字符");
string str = Convert.ToBase64String(bytes);

解码：

byte[] outputb = Convert.FromBase64String(str);
string orgStr = Encoding.Default.GetString(outputb);

C#图片的Base64编码和解码

图片的Base64编码：

System.IO.MemoryStream m = new System.IO.MemoryStream();
System.Drawing.Bitmap bp = new System.Drawing.Bitmap(@“c:\demo.GIF”);
bp.Save(m, System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Gif);
byte[]b= m.GetBuffer();
string base64string=Convert.ToBase64String(b);

图片的Base64解码：

byte[] bt = Convert.FromBase64String(base64string);
System.IO.MemoryStream stream = new System.IO.MemoryStream(bt);
Bitmap bitmap = new Bitmap(stream);
pictureBox1.Image = bitmap;