Base16 应用与原理解析

  简介：

  Base16编码使用16个ASCII字符对任何数据进行编码，Base16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4个比特为一组进行切分，每一组内的4个比特可转换到指定的16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：

  Base16依赖更小的字典，Base16编码时每4个字符为一个分组，字典的长度为2⁴=16，字典值如下：

Value	Encoding	Value	Encoding	Value	Encoding	Value	Encoding
0	0	4	4	8	8	12	C
1	1	5	5	9	9	13	D
2	2	6	6	10	A	14	E
3	3	7	7	11	B	15	F

  字典中包含0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，没有包含Base64中的特殊字符，为什么呢。原来是一个字节是8个比特，Base16编码是以4个比特为一组，一个字节正好分为两组，所以不需要补位，只要按照值在字典中查找即可。

  演示示例：

  Base16的实现较少，在dnsjava中提供了Base16的实现，dnsjava的Maven坐标如下：

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

  依赖dnsjava的Base16示例：

package com.securitit.serialize.bs64;

import org.xbill.DNS.utils.base16;

public class Base16Tester {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		String plainStr = null;
		String bs16Str = null;
		byte[] plainBts = null;

		// 原文内容.
		plainStr = "Hello Base16！Now this is testing Base16！Please see the result！";
		plainBts = plainStr.getBytes("UTF-8");
		// Base16测试.
		bs16Str = base16.toString(plainBts);
		System.out.println("Base64编码结果：" + bs16Str);
		plainBts = base16.fromString(bs16Str);
		plainStr = new String(plainBts, "UTF-8");
		System.out.println("Base64解码结果：" + plainStr);
	}
	
}

  输出结果：

Base16编码结果：48656C6C6F20426173653136EFBC814E6F7720746869732069732074657374696E6720426173653136EFBC81506C65617365207365652074686520726573756C74EFBC81
Base16解码结果：Hello Base16！Now this is testing Base16！Please see the result！

  总结：

  Base16与Base64优劣对比：

  · Base16使用了更小的字典，Base16包含16个字符（0-9A-F），Base64包含65个字符（a-zA-Z0-9+/=或a-zA-Z0-9-_=）。

  · Base16编码规则是4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，Base16正好可以完全切分数据，无需补位；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。

  · Base16编码后数据会膨胀一倍，Base64编码后数据会膨胀1/3。

  · Base16编码后数据无特殊字符，而Base64包含特殊字符。Base64在URL传输等场景下需要尤为注意特殊字符的处理。