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如果输入长度不能被3整除，为什么base64编码需要填充？

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在base64编码中填充的目的是什么 . 以下是维基百科的摘录：

“分配了一个额外的填充字符，可用于强制编码输出为4个字符的整数倍（或等效于未编码的二进制文本不是3个字节的倍数）;这些填充字符必须在解码时丢弃，但仍然允许计算未编码文本的有效长度，当其输入二进制长度不是3个字节的倍数时（最后一个非填充字符通常被编码，使得它代表的最后一个6位块将为零在其最低有效位上填充，在编码流的末尾最多可能出现两个填充字符 . “

我写了一个程序，它可以base64编码任何字符串并解码任何base64编码的字符串 . 填充解决了什么问题？

encoding base64

3 回答

  • 26

    你不需要填充的结论是正确的 . 始终可以根据编码序列的长度明确地确定输入的长度 .

    但是，填充在base64编码的字符串以这样的方式连接的情况下是有用的，即单个序列的长度丢失，例如，在非常简单的网络协议中可能发生 .

    如果连接了未填充的字符串，则它不会产生歧义，并且整个序列可以正确解码 .

    编辑：插图

    假设我们有一个base64编码单词的程序，连接它们并通过网络发送它们 . 它编码“I”，“AM”和“TJM”，将结果夹在一起而不填充并传输它们 .

    • I 编码为 SQ （带填充的 SQ== ）

    • AM 编码为 QU0 （带填充的 QU0= ）

    • TJM 编码为 VEpN （带填充的 VEpN ）

    所以传输的数据是 SQQU0VEpN . 接收器base64将其解码为 I\x04\x14\xd1Q) 而不是预期的 IAMTJM . 结果是无意义的，因为发送者已经破坏了关于每个单词在编码序列中的结束位置的信息 . 如果发送方已经发送了 SQ==QU0=VEpN ，则接收方可以将其解码为三个单独的base64序列，这些序列将连接以提供 IAMTJM .

    为什么要用填充物打扰？

    为什么不设计协议为每个单词添加整数长度？然后接收器可以正确解码流，不需要填充 .

    这是一个好主意，只要我们在开始编码之前知道我们编码的数据的长度 . 但是，如果我们从现场摄像机编码视频块而不是文字呢？我们可能事先不知道每个块的长度 .

    如果协议使用填充，则根本不需要传输长度 . 数据可以在从摄像机进入时进行编码，每个块都用填充终止，接收器能够正确解码流 .

    显然这是一个非常人为的例子，但也许它说明了为什么填充在某些情况下可能会有所帮助 .

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  • 3

    什么是填充字符？

    填充字符有助于满足长度要求并且没有任何意义 .

    Decimal Example of Padding: 鉴于任意要求所有字符串的长度为8个字符，数字640可以满足此要求，使用前面的0作为填充字符，因为它们没有任何意义，"00000640" .

    二进制编码

    The Byte Paradigm: 该字节是事实上的标准测量单位，任何编码方案必须与字节有关 .

    Base256 恰好适合这种范式 . 一个字节等于base256中的一个字符 .

    Base16 ，十六进制或十六进制，每个字符使用4位 . 一个字节可以表示两个base16字符 .

    与base256和base16不同， Base64 不能均匀地适合字节范例 . 所有base64字符都可以用6位表示，比完整字节短2位 .

    我们可以将base64编码与字节范例表示为一个分数：每字符6比特，每字节8比特 . 减少此分数是超过4个字符的3个字节 .

    这个比率，每4个base64个字符3个字节，是我们在编码base64时要遵循的规则 . Base64 encoding can only promise even measuring with 3 byte bundles, 与base16和base256不同，其中每个字节都可以独立存在 .

    所以 why 是鼓励填充，即使编码可以正常工作没有填充字符？填充字符明确地表示那些额外的点应该是空的，排除任何歧义或潜在的讨厌的错误 . 填充允许我们解码base64编码，承诺没有丢失的比特 . 如果没有填充，则不再明确承认三字节包中的测量，并且我们无法再保证在没有附加信息的情况下精确再现原始编码 .

    例子

    以下是RFC 4648（http://tools.ietf.org/html/rfc4648#section-8）的示例表单

    “BASE64”函数中的每个字符使用一个字节（base256） . 然后我们将其转换为base64 .

    BASE64("")       = ""           (No bytes used. 0%3=0.)
BASE64("f")      = "Zg=="       (One byte used. 1%3=1.)
BASE64("fo")     = "Zm8="       (Two bytes. 2%3=2.)
BASE64("foo")    = "Zm9v"       (Three bytes. 3%3=0.)
BASE64("foob")   = "Zm9vYg=="   (Four bytes. 4%3=1.)
BASE64("fooba")  = "Zm9vYmE="   (Five bytes. 5%3=2.)
BASE64("foobar") = "Zm9vYmFy"   (Six bytes. 6%3=0.)

    这是一个你可以玩的编码器：http://www.motobit.com/util/base64-decoder-encoder.asp

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  • 131

    这只是我的理论，我不能提供任何来源，但我认为填充字符只能使解码算法的某些实现最简单一些 . 特别是，如果算法将编码的字符串放入类似 int[] 的内容中，那么最终值有时会太长 .

    如果填充已经存在于输入中，则不需要进行任何其他操作 - 算法可以只读取和解码输入 .

    但是，如果不允许算法假设填充存在，并且它使用类似 int[] 的数据结构，那么它需要在解码之前手动填充最终整数，或者对输入的原始长度进行一些额外的记录 .

    我个人认为填充不再用于任何目的，但当CPU和RAM不像现在那么丰富时，这种轻微的优化可能很重要 . 我怀疑这一点很重要但是......当输入被随机截断的输入时，一个好的实现仍然需要做一些合理的事情，并且IMO将能够无需额外成本处理未填充的输入 .

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