iOS Base64编码

一、介绍

Base64编码是一种数据编码方式，目的是让数据符合传输协议的要求。能够将任何二进制数据，转换成只有64 +1（“=”等号）个字符组成的文本文件。

提示：Base64不是加密算法，只是一种编码算法，对数据内容进行编码不以明文来传输。

标准Base64编码使用的64个字符：

Base64编码表

二、作用

早期的传输协议，如邮件传输SMTP协议，只能传输ASCII编码中可打印字符，导致原本8bit字节码（0-255）超出了可用范围。所以Base64将原本ASCII码的控制字符甚至是ASCII编码之外的字符都转换成可打印的6bit字符。

提示：ASCII编码的范围是0-127，其中0-31和127位共33个字符属于控制字符，剩下的32-126属于可打印字符。

三、原理

编码过程：
1、按字符串长度，以每3个8bit的字符为一组
2、对每组获取每个字符的ASCII编码（去ASCII编码表找每个字符的码位）
3、将ASCII编码转换成8bit的二进制，得到一组3*8=24bit的字节
4、再将这24bit划分为4个6bit的字节，并在每个6bit的字节前面都填两个高位0，得到4个8bit的字节
5、将这4个8bit的字节转换成10进制，对照Base64编码表 （下表），得到对应编码后的字符。

注意：

1. 要求被Base64编码字符是可以用8bit来表示，也就是一个字节来表示的，所以须在ASCII编码范围内，\u0000-\u00ff，中文不行，中文需要两个字节来表示。
2. 如果被编码字符长度不是3的倍数的时候，则都用0代替，对应的输出字符为=。

示例：对 Hello! 进行Base64编码，按照ASCII表，其转换过程如下图所示：

Base64编码过程

Hello! 的Base64编码结果为 SGVsbG8h 。
原始字符串长度为6个字符，编码后长度为8个字符，每3个原始字符经Base64编码成4个字符，编码前后长度比4/3。
这个长度比很重要 。比原始字符串长度短，则需要使用更大的编码字符集，长度比越大，则需要传输越多的字符，传输时间越长。

Base64应用广泛的原因是在字符集大小与长度比之间取得一个较好的平衡，适用于各种场景。

注意：Base64编码是每3个原始字符编码成4个字符，如果原始字符串长度不能被3整除，那怎么办？使用0值来补充原始字符串。

示例：对 Hello!! 进行Base64编码：

用0补充原始字符串的Base编码过程

注：图中蓝色背景的二进制0值是额外补充的。

Hello!! 的Base64编码的结果为 SGVsbG8hIQAA 。
最后2个零值只是为了Base64编码而补充的，在原始字符中并没有对应的字符，那么Base64编码结果中的最后两个字符 AA 实际不带有效信息，所以需要特殊处理，以免解码错误。
标准Base64编码通常用 = 字符来替换最后的 A，即编码结果为 SGVsbG8hIQ==。
因为 = 字符并不在Base64编码索引表中，其意义在于结束符号，在Base64解码时遇到 = 时即可知道一个Base64编码字符串结束。
如果Base64编码字符串不会相互拼接再传输，那么最后的 = 可以省略，解码时如果发现Base64编码字符串长度不能被4整除，则先补充 = 字符，再解码即可。
解码是对编码的逆向操作，但注意一点：对于最后的两个 = 字符，转换成两个 A 字符，再转成对应的两个6比特二进制0值，接着转成原始字符之前，需要将最后的两个6比特二进制0值丢弃，因为它们实际上不携带有效信息。

四、代码

//.h
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface NSString (Base64)
/**
 *  转换为Base64编码
 */
 - (NSString *)base64EncodedString;
 /**
 *  将Base64编码还原
 */
 - (NSString *)base64DecodedString;
 @end


//.m
- (NSString *)base64EncodedString;
{
NSData *data = [self dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
return [data base64EncodedStringWithOptions:0];
}

- (NSString *)base64DecodedString
{
NSData *data = [[NSData alloc]initWithBase64EncodedString:self options:0];
return [[NSString alloc]initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
}

五、UTF-8与Base64的区别

UTF-8是Unicode字符集的编码规则，用于网络传输。
Base64是用来支持某些只支持传输ASCII编码可打印字符的协议，将ASCII编码中的控制字符与ASCII之外的字符转换为ASCII可打印字符来用于传输。

说明.png

参考链接

漫画：什么是 Base64 算法？
iOS开发探索-Base64编码
关于base64编码的原理及实现
ASCII码对照表