详解Base64加密解密过程

一、Base64加密解密的简介

Base64是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法，主要应用于电子邮件、网页传输、音乐播放器等多媒体文件的传输和保存.由于Base64加密的结果字符都是字母和数字，所以可以通过任意渠道传输，不容易被屏蔽，相比其他加密算法具有更好的通用性和可移植性，支持中文，不用考虑编码问题。

二、Base64加密的原理

Base64是一种将二进制数据转换成ASCII字符的编码方式，基于Base64编码的密文，是通过对原文进行可逆操作得到的。Base64编码会将每3个8位字节转换成4个可打印字符，因此Base64编码后的密文长度会比原文长度多出1/3左右。

三、Base64编码的算法实现

unsigned char *base64Encrypt(unsigned char *input, int length)
{
    const char pictureTable[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";//定义64位码字符
    unsigned char *current = input;
    unsigned char *output;
    int i = 0;
    output = (unsigned char*)malloc(length*4/3+4);
    while (length > 2)//每次操作三个字节（即3*8=24位），操作后输出4个(4*6=24位)字节的可打字符。
    {
        output[i++] = pictureTable[current[0] >> 2];
        output[i++] = pictureTable[((current[0] & 0x03) <> 4)];
        output[i++] = pictureTable[((current[1] & 0x0f) <> 6)];
        output[i++] = pictureTable[current[2] & 0x3f];
        current += 3;
        length -= 3;
    }
    if (length != 0)
    {
        output[i++] = pictureTable[current[0] >> 2];
        if (length > 1)
        {
            output[i++] = pictureTable[((current[0] & 0x03) <> 4)];
            output[i++] = pictureTable[(current[1] & 0x0f) << 2];
            output[i++] = '=';
        }
        else
        {
            output[i++] = pictureTable[(current[0] & 0x03) << 4];
            output[i++] = '=';
            output[i++] = '=';
        }
    }
    output[i] = '\0';
    return output;
}

Base64编码算法是基于ASCII字符的编码表，通过一定规则去匹配ASCII码中的字符，并将数字和字母编码成相应的字符（如“0”对应编码表的“Q”），最终将输入字符串转换成以可打印字符表示的新字符串。

四、Base64解码的算法实现

unsigned char *base64Decrypt(unsigned char *input, int length)
{
    const char reverseTable[] = { // 解密表
        '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', '+', '/',
    };
    unsigned char *current = input;
    int ch, i = 0, j = 0, k;
    unsigned char *output;
    output = (unsigned char*)malloc(length*3/4+4);
    while ((ch = *current++) != '\0' && length-- > 0)
    {
        if (ch == '=')//Base64编码填充名为“=”
        {
            break;
        }
        if (ch == ' ')
        {
            continue;
        }
        j++;
        k = ch;
        if (j % 4 == 1)
        {
            output[i] = k <> 4;
            output[i] = (k & 0x0f) <>2;
            output[i] = (k & 0x03) << 6;
        }
        else
        {
            output[i++] |= k;
        }
    }
    output[i] = '\0';
    return output;
}

Base64解码算法是将输入的密文转换回原始的二进制形式。解密过程中针对输入的每4位进行分组，然后按照Base64编码表进行反查表操作，找出对应的十进制值，最终还原出二进制数据。

五、Base64加密解密的使用实例

#include 
#include 
#include 
#include "encrypt.h"
#define BUFFER_SIZE 1024

int main()
{
    unsigned char bufferEncrypt[BUFFER_SIZE], bufferDecrypt[BUFFER_SIZE];     
    printf("Please input the string needed to be encrypted:\n");//输入需要加密的字符串
    fgets(bufferEncrypt, BUFFER_SIZE, stdin);
    bufferEncrypt[strlen(bufferEncrypt)-1] = '\0';
    printf("Before Encrypted: %s\n", bufferEncrypt);
    unsigned char *ciphertext = base64Encrypt(bufferEncrypt, strlen(bufferEncrypt));
    printf("After Encrypted: %s\n", ciphertext);//输出加密后的字符串
    printf("---------------------------------------------------------\n");
    printf("Please input the string needed to be decrypted:\n");//输入需要解密的字符串
    fgets(bufferDecrypt, BUFFER_SIZE, stdin);
    bufferDecrypt[strlen(bufferDecrypt)-1] = '\0';
    printf("Before Decrypted: %s\n", bufferDecrypt);
    unsigned char *plaintext = base64Decrypt(bufferDecrypt, strlen(bufferDecrypt));
    printf("After Decrypted: %s\n", plaintext);//输出解密后的字符串
    return 0;
}

六、Base64加密解密的相关安全问题

尽管Base64加密具有更好的通用性和可移植性，但它也存在一些安全性弱点。首先，由于Base64加密具有众所周知的算法，所以逆向破解一般十分容易。其次，由于Base64编码后的字符串长度与原始的二进制数据长度相比增加了约1/3，从而也增加了数据传输的带宽和时间开销。

但如果对需要传输的实际数据进行再加密或哈希等安全处理操作并结合Base64加密技术综合使用，可以增强数据的安全性，减少泄密的可能性，实现更加安全的数据传输。