文/韩大楠
原文首发币乎
「币圈小白进阶计划」“区块链的骨骼”之编码算法
大家好，我是大楠呀！
这是「币圈小白进阶计划」的第十六篇，希望大家多多给出建议。
谢谢大家！
写在前面
最近大楠再看各种算法，共识写完了，也写完了加密算法，但是还有编码/解码算法......
你可知道密码学么？在此之前，我只知道栅栏加密法和凯撒密码这两种。密码学它是一种隐藏信息的科学和艺术，它们是保密的，也可以说是一种秘密消息传递的科学。
在计算机语言中，要对信息进行加密。而区块链的世界中也是样的，要对信息进行加密，保证数据安全，使之不被篡改。
而这篇文章写的只是区块链骨骼中的一部分——编码/解码算法。编码算法包括Base64、Base6458、Base58Check。
文章会写的比较硬，你可能真心看不懂，但大楠也是在探索中，有些的东西也搞得不是很明白，所以，这可以作为小白进阶资料。
编码/解码算法
计算机使用二进制进行编码，而不是我们熟悉的十进制，最重要的原因是二进制物理上更容易实现。二进制是计算技术中广泛采用的一种数制。二进制数据是用0和1两个数码来表示的数。
比如说，数字2323，转化为二进制就是100100010011。但是，二进制考验人的记忆力，人们很难记住16进制的信息，如果是16进制编码的文本字符串就相对好记好读一些了。
那这里就有一张ASCII码表（其中的一部分）。
（图片来自网络）
我们来看上图，07是一个Bell（响铃），如果用计算机程序去打印，结果是，只能听到一声铃声。而比特币的地址是16进制的数，不做转换，人们根本不知道那是什么。
假如，你的账户有77块钱，根据10进制的编码就是大写字符M。如果把数字77转换成文本“77”（16进制编码是3737）后再打印，那么显示在屏幕上的文本就是77。
咱们来看这个表：
Base64
Base64编码主要用在传输、存储、表示二进制等领域，还可以用来加密，但是这种加密比较简单。
用64个字符来表示任意二进制数据的方法，通常exe、jpg、pdf等文件都是二进制文件，
Base64，就是通过64个字符来编码的，具体请见下表：
Base64的编码过程：
Base64可以将ASCII字符串或者是二进制编码成只包含A—Z，a—z，0—9，+，/ 这64个字符（ 26个大写字母，26个小写字母，10个数字，1个+，一个 / 刚好64个字符）。
这64个字符用6个bit位就可以全部表示出来，一个字节有8个bit 位，那么还剩下两个bit位，这两个bit位用0来补充。
一个Base64字符仍然是8个bit位，但是有效部分只有右边的6个 bit，左边两个永远是0。
Base64的编码规则是将3个8位字节(3×8=24位)编码成4个6位的字节(4×6=24位)，之后在每个6位字节前面，补充两个0，形成4个8位字节的形式，那么取值范围就变成了0~63。
2的6次方等于64，所以每6个位组成一个单元。
Base58
Base58是基于58个字母和数字组成的，Base58实际上就是Base64的一个子集，相对于Base64来说，Base58不包括以下Base64的字符：
数字0
大写字母O
大写字母I
小写字母l
+与/
小写o和大写O很容易和数字0混淆，小写l和大写I很容易和数字1混淆，Base58就是Base64去除了几个看起来容易混淆的字符以及容易导致转义的/和+。
Base58的编码表如下：
123456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZabcdefghijkmnopqrstuvwxyz
必须注意，不同的应用实现使用的编码表内容是一样的，但是顺序可能不一样，比如：
1）比特币地址：123456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZabcdefghijkmnopqrstuvwxyz
2）Ripple 地址：rpshnaf39wBUDNEGHJKLM4PQRST7VWXYZ2bcdeCg65jkm8oFqi1tuvAxyz
Ripple （一个开源、分布式的支付协议）
Base58Check
Base58Check可以说是Base58的一种编码形式，在比特币系统中生成钱包地址的时候就使用到了这种编码形式，Base58Check就是Base58加上校验码。
在二进制数据的传输过程中，为了防止数据传输的错误，保护数据安全，通常会加一个校验码。
Base58Check的编码方式是这样的：进行编码前，在待编码的内容字符串中加入一个字节的版本信息，版本信息可以自行约定。
比如比特币地址采用了0×00作为版本信息，然后再计入编码内容字符串的哈希值，通常只要取得哈希值中的4个字节就可以了，加到一起后，然后再整体进行Base58编码。
比特币地址的生成过程中，是将版本字节放在了头部，而将4个字节的哈希值放在了尾部，然后进行编码生成。
经过整理编码后的数据在传输过程中如果有发生损坏或者篡改，接收方在得到数据后，会对原始数据进行同样的校验码计算，并且和接收到的结果中的校验码进行比较。
由于哈希算法的特点，只要原始数据有任何更改，计算出的哈希值都会发生变更，因此只要校验码不一致就说明数据不是合法的。
参考资料
1、https://ke.qq.com/course/322857?taid=2781154533240105
https://baike.baidu.com/item/base64/8545775?fr=aladdin
https://en.bitcoin.it/wiki/Base58Check_encoding
https://mistydew.github.io/blog/2018/05/base58-encoding.html
2、参考书籍《白话区块链》、《区块链：定义未来金融和经济新格局》
写在后面
以上就是大楠的小白科普第十六篇——“区块链的骨骼”之编码算法，你要是发现了什么不对的地方，要和大楠说啊，就在评论区，留言给我啦。
感谢大家啊！
大楠是谁？
一个很偶然撞进币乎的币圈小白，是个正在不断成长的大楠。
那你喜欢她么？
当然喜欢啦，大楠欢迎来撩哦。
微信：15222567477，加大楠也要备注的呢，就叫简书~
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