一. base64編碼由來
為什麼會有base64編碼呢？因為有些網路傳送渠道並不支援所有的位元組，例如傳統的郵件只支援可見字元的傳送，像ascii碼的控制字元就不能通過郵件傳送。這樣用途就受到了很大的限制，比如二進位製流的每個位元組不可能全部是可見字元，所以就傳送不了。最好的方法就是在不改變傳統協議的情況下，做一種擴充套件方案來支援二進位制檔案的傳送。把不可列印的字元也能用可列印字元來表示，問題就解決了。base64編碼應運而生，base64就是一種基於64個可列印字元來表示二進位制資料的表示方法。
二. base64編碼原理
看一下base64的索引表，字元選用了"a-z、a-z、0-9、+、/" 64個可列印字元。數值代表字元的索引，這個是標準base64協議規定的，不能更改。64個字元用6個bit位就可以全部表示，乙個位元組有8個bit位，剩下兩個bit就浪費掉了，這樣就不得不犧牲一部分空間了。這裡需要弄明白的就是乙個base64字元是8個bit，但是有效部分只有右邊的6個bit，左邊兩個永遠是0。
那麼怎麼用6個有效bit來表示傳統字元的8個bit呢？8和6的最小公倍數是24，也就是說3個傳統位元組可以由4個base64字元來表示，保證有效位數是一樣的，這樣就多了1/3的位元組數來彌補base64只有6個有效bit的不足。你也可以說用兩個base64字元也能表示乙個傳統字元，但是採用最小公倍數的方案其實是最減少浪費的。結合下邊的圖比較容易理解。man是三個字元，一共24個有效bit，只好用4個base64字元來湊齊24個有效位。紅框表示的是對應的base64，6個有效位轉化成相應的索引值再對應base64字元表，查出"man"對應的base64字元是"twfu"。說到這裡有個原則不知道你發現了沒有，要轉換成base64的最小單位就是三個位元組，對乙個字串來說每次都是三個位元組三個位元組的轉換，對應的是base64的四個位元組。這個搞清楚了其實就差不多了。
但是轉換到最後你發現不夠三個位元組了怎麼辦呢？願望終於實現了，我們可以用兩個base64來表示乙個字元或用三個base64表示兩個字元，像下圖的a對應的第二個base64的二進位制位只有兩個，把後邊的四個補0就是了。所以a對應的base64字元就是qq。上邊已經說過了，原則是base64字元的最小單位是四個字元一組，那這才兩個字元，後邊補兩個"="吧。其實不用"="也不耽誤解碼，之所以用"="，可能是考慮到多段編碼後的base64字串拼起來也不會引起混淆。由此可見base64字串只可能最後出現乙個或兩個"="，中間是不可能出現"="的。下圖中字元"bc"的編碼過程也是一樣的。
三. 總結
說起base64編碼可能有些奇怪，因為大多數的編碼都是由字元轉化成二進位制的過程，而從二進位制轉成字元的過程稱為解碼。而base64的概念就恰好反了，由二進位制轉到字元稱為編碼，由字元到二進位制稱為解碼。
base64編碼主要用在傳輸、儲存、表示二進位制等領域，還可以用來加密，但是這種加密比較簡單，只是一眼看上去不知道什麼內容罷了，當然也可以對base64的字串行進行定製來進行加密。
base64編碼是從二進位製到字元的過程，像一些中文字元用不同的編碼轉為二進位制時，產生的二進位制是不一樣的，所以最終產生的base64字元也不一樣。例如"上網"對應utf-8格式的base64編碼是"5lik572r"，對應gb2312格式的base64編碼是"yc/n+a=="。
文章參考自 "維基百科-base64"
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