C# base64URL编码

C#中有对应的Base64处理函数：例如把byte[] 转成base64字符串Convert.ToBase64String

base64是用64个字符来表示任意二进制数据的方法，它对二进制数据进行处理，它把每6bit前缀补0转成8bit后，再查base64字符表得到转化后的结果。

base64编码所用的64个字符为：A-Za-z0-9+/

base64URL编码基于base64编码，把字符+和/分别变成-和_。

同理：还有base58, base58去掉了0（数字0）、O (大写字母O)、 I (大写的字母i) and l (小写的字母L) 、/、 +等。

在java8中有对应的处理函数:Base64.getUrlEncoder().encodeToString

C#中没有找到对应的处理函数，基于以上理解可以直接做字符替换：

    string temp = Convert.ToBase64String(dataBytes);
    string basedTimeStr = temp.Replace("+", "-").Replace("/", "_");

应用实例：unix时间戳的编码成6位字符串的算法：

java代码为：

public class Base64URLEncoder {
 
       public static String encode(long ts) {
             return Base64.getUrlEncoder().encodeToString(ByteBuffer.allocate(Long.BYTES).putLong((ts / 1000) << 28).array())
                          .substring(0, 6);
       }

C#代码为：

 /// <summary>
        /// 时间编码
        /// </summary>
        /// <param name="dtNow">当前本地时间</param>
        /// <returns></returns>
        string GetDate(DateTime dtNow)
        {
            DateTime dtStart = new DateTime(1970, 1, 1, 0, 0, 0, DateTimeKind.Utc);
            TimeSpan span = dtNow.ToUniversalTime() - dtStart;
            long currentTimeSeconds= (long)(span.TotalSeconds) << 28;
            var dataBytes = BitConverter.GetBytes(currentTimeSeconds);
            Array.Reverse(dataBytes);
            string temp = Convert.ToBase64String(dataBytes);
            string basedTimeStr = temp.Replace("+", "-").Replace("/", "_"); ;
            string result = basedTimeStr.Substring(0, 6);//只返回前6位
            return result;
        }

        /// <summary>
        /// 时间解码
        /// </summary>
        /// <param name="code"></param>
        /// <returns>返回本地时间</returns>
        DateTime DeCodeDate(string code)
        {
            byte[] bytes = Convert.FromBase64String(code);
            Array.Reverse(bytes);
            ulong tt = BitConverter.ToUInt64(bytes, 0);
            DateTime dtStart = new DateTime(1970, 1, 1, 0, 0, 0, DateTimeKind.Utc);
            //DateTime dtStart = TimeZone.CurrentTimeZone.ToLocalTime(new DateTime(1970, 1, 1, 0, 0, 0, 0));
            long unixTime = (long)tt >> 28;
            return dtStart.AddSeconds(unixTime).ToLocalTime();
        }

对应的另外一种算法2，对64取模：

        string s_base64url = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789-_";
        string GetDate2(DateTime dtNow)
        {
            DateTime dtStart = new DateTime(1970, 1, 1, 0, 0, 0, DateTimeKind.Utc);
            TimeSpan span = dtNow.ToUniversalTime() - dtStart;
            long sek =(long) Math.Floor(span.TotalSeconds);
            StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
            while (sek > 0)
            {
                long n = sek % 64;
                char baseStr = s_base64url[(int)n];
                stringBuilder.Insert(0,baseStr);
                sek = (long)Math.Floor((double)sek/64);
            }
            return stringBuilder.ToString().PadLeft(6,'A');
        }

 算法2的计算过程同base58的方式，之所以计算1和计算2结果相同，是因为本质都是64进制。

对算法1中左移28位(<<28)的理解：

因为base64是每6bit一个转码，如果需求是把时间戳转成6位字符，则时间戳从低位开始的6*6=36有效，剩下64-36=28位都是0，其他位都是1，则最大可表示的年月日为：4147/8/20 15:32:15

  string longBinaryStr = "00000000 00000000 00000000 00001111 11111111 11111111 11111111 11111111".Replace(" ","");
            long unixTime = Convert.ToInt64(longBinaryStr, 2);
            DateTime dt = dtStart.AddSeconds(unixTime).ToLocalTime();

 <<28

基于上面的理解：写一个解码函数:

 private void DecodeBase64URLString(string code)
        {    
            string s_base64url = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789-_";        
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (int i = 0; i < 6; i++)
            {
                byte ch_index = (byte)s_base64url.IndexOf(code[i]);
                string tempBinary = Convert.ToString(ch_index, 2).PadLeft(6,'0');
                sb.Append(tempBinary);
            }
            for (int i = sb.Length; i < 64; i++)
            {
                sb.Append("0");
            }
            long unix = Convert.ToInt64(sb.ToString(), 2);
            DateTime dtStart = new DateTime(1970, 1, 1, 0, 0, 0, DateTimeKind.Utc);
            long test = (long)unix >> 28;
            DateTime dtR= dtStart.AddSeconds(test).ToLocalTime();
            this.txtDate.Text = dtR.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        }