Base64編碼的前世此生

Base64是一種基於64個可打印字符來表示二進制數據的表示方法。因爲2的6次方等於64，因此每6個比特爲一個單元，對應某個可打印字符。三個字節有24個比特，對應於4個Base64單元，即3個字節可表示4個可打印字符。它可用來做爲電子郵件的傳輸編碼。在Base64中的可打印字符包括字母A-Z、a-z、數字0-9，這樣共有62個字符，此外兩個可打印符號在不一樣的系統中而不一樣。一些如uuencode的其餘編碼方法，和以後binhex的版本使用不一樣的64字符集來表明6個二進制數字，可是它們不叫Base64。

原由

計算機以二進制形式（0和1）進行通訊，可是人們一般但願與更豐富的表單數據（例如文本或圖像）進行通訊。 爲了在計算機之間傳輸此數據，首先必須將其編碼爲0和1，而後發送，而後再次解碼。 以文本爲例-有許多不一樣的方法能夠執行此編碼。 若是咱們均可以贊成一個編碼，那就簡單得多了，但不幸的是事實並不是如此。
最初建立了許多不一樣的編碼（例如Baudot碼），每一個字符使用不一樣數量的位，直到最終ASCII成爲每一個字符7位的標準。 可是，大多數計算機將二進制數據存儲在每一個字節由8位組成的字節中，所以ASCII不適合傳輸此類數據。 有些系統甚至會擦除最高位。 此外，跨系統的行尾編碼的差別意味着有時還會修改ASCII字符10和13。
爲了解決這些問題，引入了Base64編碼。 這樣，您就能夠將框架字節編碼爲已知能夠安全發送而不損壞的字節（ASCII字母數字字符和幾個符號）。 缺點是使用Base64編碼消息會增長其長度-每3個字節的數據會編碼爲4個ASCII字符。
爲了可靠地發送文本，您能夠首先使用所選的文本編碼（例如UTF-8）將其編碼爲字節，而後再對Base64進行編碼，將生成的二進制數據編碼爲可安全發送爲ASCII的文本字符串。 接收者將不得不逆轉此過程以恢復原始消息。 固然，這要求接收者知道使用了哪一種編碼，而且該信息一般須要單獨發送。
從歷史上看，它已用於對電子郵件中的二進制數據進行編碼，其中電子郵件服務器可能會修改行尾。 一個更現代的示例是使用Base64編碼將圖像數據直接嵌入HTML源代碼中。 在這裏，有必要對數據進行編碼，以免像「 <」和「>」這樣的字符被解釋爲標籤。

原理

base64 加密原理，是將待轉換字符串轉換爲二進制並以三個字爲一組（數據不足用 0 補足），每 6 位爲一個索引組轉換爲十進制索引，經過索引在 base64 索引表中找到對應的字符做爲編碼後的字符（若原數據長度不是 3 的倍數時則對 3 取余余數爲 1，則在編碼結果後加2個=；若餘數爲 2，則在編碼結果後加 1 個 =。）。

base64 轉換實例

以 helloworld 爲例轉換過程以下：

通過上述步驟轉後字符串爲：aGVsbG93d29ybGQ=，到此一個完整的轉碼例子便完成了。

應用

base64 在須要網絡通信的場景下，有着很是普遍的應用場景，好比郵件的附件和圖象傳輸，html img 標籤的 src 屬性也能夠是 base64 編碼的圖片，還有咱們經常使用的各種證書(支付證書，ssl 證書)的公鑰和私鑰..

Summary

base64 是一個很優秀的編碼方式，他很好的解決了複雜文件在傳輸中的問題，也所以被普遍的應用在各類場景之中。關於 base64 的使用，你還須要知道以下幾點：

1. base64 轉碼後的長度會有所變化，會比源數據的長度多出大約 1/3
2. base64 不具備加密特性，所以他不適用於加密的場景
3. 因爲 base64 字符中會有 +,/ 等字符，所以若是須要 url 傳參的時候注意須要使用 URL 編碼一下，不然有可能會致使接受到的數據沒法正常解密的狀況

References

維基百科
Why do we use Base64?
What is base 64 encoding used for?