base 64 编码详解

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从事计算机这一领域的人员或多或少的会听说过 base64 这个编码方式，可能更多地听到的是 base64 加密解密，这两天刚好接触到了 base64 ，因此我又重温了一遍 base64 的内容。

介绍

​ 首先，base64 并不是一种加密方式，虽然它对于人类来说不可读，但是它的编码风格很有特色：

1
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

​ 这串编码中只出现了大小写字母而且末尾有=,稍微了解过 base64 的人一眼就能看出用了 base64 编码，随便找个在线解码的网站复制一下解码就可以看到原文，因此 base64 对于数据的安全性来说没有任何的保障。

​ 既然 base64 没有加密的功能，而且它把好好的文字数据搞成这样乱七八糟，有什么意义呢？
​ base64 主要是为了计算机之间数据传输而设计的（尽管它将原数据编码后长度反而会增加三分之一），两台计算机之间传输数据，通过网线传入传出的肯定会是 0101 这样的二进制数据，因此接收方必须对这些数据进行解码，但是有时候这些数据中包含了一些控制字符，比如ACK、NULL等，这些字符不可打印，在文本传输的时候接收方可能会错误的解码，导致数据出现问题，因此有人就采用了base64 这一套解决方案，它将所有字符编码成可打印输出的字符，避免因为控制字符的问题而导致的文本乱码。

编码方式

编码表

​ base64 之所以叫做64 ，是因为它选取了64个可打印字符进行编码，分别是大小写a-z，52个，0-9，10个，再加上+、/2个，一共64个字符。

数值 字符 数值 字符 数值 字符 数值 字符
0 A 16 Q 32 g 48 w
1 B 17 R 33 h 49 x
2 C 18 S 34 i 50 y
3 D 19 T 35 j 51 z
4 E 20 U 36 k 52 0
5 F 21 V 37 l 53 1
6 G 22 W 38 m 54 2
7 H 23 X 39 n 55 3
8 I 24 Y 40 o 56 4
9 J 25 Z 41 p 57 5
10 K 26 a 42 q 58 6
11 L 27 b 43 r 59 7
12 M 28 c 44 s 60 8
13 N 29 d 45 t 61 9
14 O 30 e 46 u 62 +
15 P 31 f 47 v 63 /

编码示例

来看一下它的编码方式：

阮一峰 | Base64 笔记

首先将要编码的数据转换成二进制的形式，之后按照 6 个为一组进行分割，将分割后的二进制转换为十进制，再查表找到对应的字符即可，例如Man转换为二进制为

0 1 0 0 1 1 0 1 * 0 1 1 0 0 0 0 1 * 0 1 1 0 1 1 1 0

分割之后变为

0 1 0 0 1 1 * 0 1 0 1 1 0 * 0 0 0 1 0 1 * 1 0 1 1 1 0

对应的字符为

19 22 5 46
T W F u

它其实将原来的 3 个字节变成了 4 个字节，数据长度增加了三分之一。

因为不是编码前后等长对应的，有时候会出现不够划分的情况，比如M会被分为0 1 0 0 1 1 * 0 1,因此规定长度不够的一律低位补 0，因此M会被编码为TQ,但是 base64 还有一个规定，编码之后不够 4 个字节的在末尾补足=，使得编码后的数据能够 4 个一组进行划分，方便了之后的解码。因此实际上 base64 编码表有 65 个。这里的=也是 base64 编码最大的特色，因此以后如果看到一串乱七八糟的大小写混合的字符以=结尾，不妨试一试 base64 解码。

参考资料

阮一峰 | Base64笔记