Base32编码和解码

什么是 Base32 编码？

Base32 是一种数据编码机制，使用 32 个可打印字符（字母 A-Z 和数字 2-7）对任意字节数据进行编码的方案，编码后的字符串不用区分大小写并排除了容易混淆的字符，可以方便地由人类使用并由计算机处理。

它主要用来把二进制数据编码成可见的字符串。它的编码规则是：任意给定一个二进制数据，以 5 个位（bit)）为一组进行切分（注意：base64 以 6 个位 (bit) 为一组），对切分而成的每个组进行编码得到 1 个可见字符。Base32 编码表字符集中的字符总数为 2 的 5 次方 32 个，这也是 Base32 名字的由来。

Base32 将任意字符串按照字节进行切分，并将每个字节对应的二进制值（不足 8 比特高位补 0）串联起来，按照 5 比特一组进行切分，并将每组二进制值转换成十进制来对应 32 个可打印字符中的一个。

由于数据的二进制传输是按照 8 比特一组进行（即一个字节），因此 Base32 按 5 比特切分的二进制数据必须是 40 比特的倍数（5 和 8 的最小公倍数）。

例如输入单字节字符“%”，它对应的二进制值是“100101”，前面补两个 0 变成“00100101”（二进制值不足 8 比特的都要在高位加 0 直到 8 比特），从左侧开始按照5比特切分成两组：“00100”和“101”，后一组不足5比特，则在末尾填充0直到5比特，变成“00100”和“10100”，这两组二进制数分别转换成十进制数，通过上述表格即可找到其对应的可打印字符“E”和“U”，但是这里只用到两组共 10 比特，还差30比特达到 40 比特，按照 5 比特一组还需 6 组，则在末尾填充6个“=”。

填充“=”符号的作用是方便一些程序的标准化运行，大多数情况下不添加也无关紧要，而且，在URL中使用时必须去掉“=”符号。

与 Base64 相比，Base32 具有许多优点：

• 适合不区分大小写的文件系统，更利于人类口语交流或记忆。

• 结果可以用作文件名，因为它不包含路径分隔符 “/”等符号。

• 排除了视觉上容易混淆的字符，因此可以准确的人工录入。例如，RFC4648 符号集忽略了数字“1”、“8”和“0”，因为它们可能与字母“I”,“B”和“O”混淆。
  

• 排除填充符号“=”的结果可以包含在 URL 中，而不编码任何字符。

Base32也比Base16有优势：

• Base32 比 Base16 占用的空间更小，1000 比特数据 Base32 需要200个字符，而 Base16 则为 250 个字符

Base32的缺点：

• Base32 比 Base64 多占用大约 20％ 的空间。因为 Base32 使用 8 个 ASCII 字符去编码原数据中的 5 个字节数据，而 Base64 是使用 4 个 ASCII 字符去编码原数据中的 3 个字节数据。

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Base32 编码演示

下面将以一个具体的例子说明 Base32 的编码过程。这里以 “Easy” 字符串进行编码，详细步骤如下：

第一步：将字符 “Easy” 取 ASCII 码之后，对其转换成二进制字符串。如下：

E   69    01000101
a   97    01100001
s   115   01110011
y   121   01111001

将上面的字符串拼接得到 “01000101 01100001 01110011 01111001” 长度为 32 的字符串。

第二步：以 5 个 bit 为一组对 “Easy” 字符串对应的二进制串进行切分。得到 “01000,10101,10000,10111,00110,11110,01” 7个字节的 “Easy” 二进制串。

01000
10101
10000
10111
00110
11110
01

注意：每组的二进制串不足 5 个用 0 补齐。

第三步：计算第二步分割的每组二进制串所对应的十进制，然后参考标准 Base32 编码表，找出所对应的编码字符，组合成密文。如下：

01000   01000   I
10101   10101   V
10000   10000   Q
10111   10111   X
00110   00110   G
11110   11110   6
01      01000   I

注意，最后一个分组位数不足 4 个的时候，则用字符 “=” 编码填充，最终得到的 Base32 编码如下：

IVQXG6I=

Base32 解码演示

下面将以一个具体的例子说明 Base32 的编码过程。这里以 “Easy” 字符串进行编码后的“IVQXG6I=”为例，详细步骤如下：

第一步：将编码后的字符串“IVQXG6I=”后面的“=”字符去掉，然后转换成对于的二进制字符串。如下：

00001000   I
00010101   V
00010000   Q
00010111   X
00000110   G
00011110   6
00001000   I

第二步：将每个字符转成二进制字符串前面的三个0去掉，因为在 Base32 中只有 5 位是有效的，其他的是填充的。去掉前面三个位后，如下：

01000   I
10101   V
10000   Q
10111   X
00110   G
11110   6
01000   I

第三步：将解析后二进制一次排列成一个二进制字符串，得到如下字符串：

01000101011000010111001101111001000

将得到的二进制字符串按 8 位分割，剩下的位去掉。如下：

01000101    69    E
01100001    97    a
01110011    115    s
01111001    121    y
000                // 去掉

最后，将得到“Easy”字符串。

查看 Base64 类的详细用法，请参考官网 API 文档，地址如下：

http://commons.apache.org/proper/commons-codec/apidocs/index.html