Base32 应用与原理解析

简介：

Base32编码使用32个ASCII字符对任何数据进行编码，Base32与Base64的实现原理类似，同样是将原数据二进制形式取指定位数转换为ASCII码。首先获取数据的二进制形式，将其串联起来，每5个比特为一组进行切分，每一组内的5个比特可转换到指定的32个ASCII字符中的一个，将转换后的ASCII字符连接起来，就是编码后的数据。

字典：

Base32依赖更小的字典，Base32编码时每5个字符为一个分组，字典的长度为2⁵ + 1=33。

Base32通用的字典定义如下：

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

Base32还提供了另外一种字典定义，即Base32十六进制字母表。Base32十六进制字母表是参照十六进制的计数规则定义：

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

两种字典没有本质的区别，只是字典不同而已。

演示示例：

很多开源库都为Base32提供了实现，例如dnsjava和commons-codec，maven坐标如下：

dnsjava：

<dependency>
    <groupId>dnsjava</groupId>
    <artifactId>dnsjava</artifactId>
    <version>3.1.0</version>
</dependency>

commons-codec：

<dependency>
    <groupId>commons-codec</groupId>
  	<artifactId>commons-codec</artifactId>
  	<version>1.9</version>
</dependency>

依赖dnsjava的Base32示例：

package com.securitit.serialize.bs64;

import org.xbill.DNS.utils.base32;

public class Base32Tester {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		base32 bs32 = null;
		base32 bs32hex = null;
		String plainStr = null;
		String bs32Str = null;
		byte[] plainBts = null;

		bs32 = new base32(base32.Alphabet.BASE32, true, false);
		bs32hex = new base32(base32.Alphabet.BASE32HEX, true, false);
		// 原文内容.
		plainStr = "Hello Base32！Now this is testing Base32！Please see the result！";
		plainBts = plainStr.getBytes("UTF-8");
		// Base32测试.
		bs32Str = bs32.toString(plainBts);
		System.out.println("Base32编码结果：" + bs32Str);
		plainBts = bs32.fromString(bs32Str);
		plainStr = new String(plainBts, "UTF-8");
		System.out.println("Base32解码结果：" + plainStr);
		System.out.println("==================================================");
		// Base32Hex测试.
		bs32Str = bs32hex.toString(plainBts);
		System.out.println("Base32Hex编码结果：" + bs32Str);
		plainBts = bs32hex.fromString(bs32Str);
		plainStr = new String(plainBts, "UTF-8");
		System.out.println("Base32Hex解码结果：" + plainStr);
	}

}

输出结果：

Base32编码结果：JBSWY3DPEBBGC43FGMZO7PEBJZXXOIDUNBUXGIDJOMQHIZLTORUW4ZZAIJQXGZJTGLX3ZAKQNRSWC43FEBZWKZJAORUGKIDSMVZXK3DU566IC===
Base32解码结果：Hello Base32！Now this is testing Base32！Please see the result！
==================================================
Base32Hex编码结果：91IMOR3F41162SR56CPEVF419PNNE83KD1KN6839ECG78PBJEHKMSPP089GN6P9J6BNRP0AGDHIM2SR541PMAP90EHK6A83ICLPNAR3KTUU82===
Base32Hex解码结果：Hello Base32！Now this is testing Base32！Please see the result！

依赖commons-codec的Base32示例：

package com.securitit.serialize.base32;

import org.apache.commons.codec.binary.Base32;

public class Base32Tester {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Base32 bs32 = null;
		Base32 bs32hex = null;
		String plainStr = null;
		String bs32Str = null;
		byte[] plainBts = null;
		
		bs32 = new Base32();
		bs32hex = new Base32(true);
		// 原文内容.
		plainStr = "Hello Base32！Now this is testing Base32！Please see the result！";
		plainBts = plainStr.getBytes("UTF-8");
		// Base32测试.
		bs32Str = bs32.encodeAsString(plainBts);
		System.out.println("Base32编码结果：" + bs32Str);
		plainBts = bs32.decode(bs32Str);
		plainStr = new String(plainBts, "UTF-8");
		System.out.println("Base32解码结果：" + plainStr);
		System.out.println("==================================================");
		// Base32Hex测试.
		bs32Str = bs32hex.encodeAsString(plainBts);
		System.out.println("Base32Hex编码结果：" + bs32Str);
		plainBts = bs32hex.decode(bs32Str);
		plainStr = new String(plainBts, "UTF-8");
		System.out.println("Base32Hex解码结果：" + plainStr);
	}
	
}

输出结果：

Base32编码结果：JBSWY3DPEBBGC43FGMZO7PEBJZXXOIDUNBUXGIDJOMQHIZLTORUW4ZZAIJQXGZJTGLX3ZAKQNRSWC43FEBZWKZJAORUGKIDSMVZXK3DU566IC===
Base32解码结果：Hello Base32！Now this is testing Base32！Please see the result！
==================================================
Base32Hex编码结果：91IMOR3F41162SR56CPEVF419PNNE83KD1KN6839ECG78PBJEHKMSPP089GN6P9J6BNRP0AGDHIM2SR541PMAP90EHK6A83ICLPNAR3KTUU82===
Base32Hex解码结果：Hello Base32！Now this is testing Base32！Please see the result！

总结：

Base32与Base64优劣对比：

· Base32使用了更小的字典，Base32包含33个字符（0-9A-V=），Base64包含65个字符（a-zA-Z0-9+/=或a-zA-Z0-9-_=）。

· Base32编码规则是5比特为一分组，Base64编码规则是6比特为一分组。

· 由于编码规则的不同，Base32无法完全切分数据，需要使用=补位，补位的个数在{0，1，2, 3, 4}范围之内；Base64无法完全切分数据，需要使用=补位，补位的个数在{0，1，2}范围之内。

· Base32编码后数据会膨胀3/8，Base64编码后数据会膨胀1/3。

· Base32和Base64均包含特殊字符，在URL传输等场景下需要尤为注意特殊字符的处理。

来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/u/4412037/blog/4325667

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