Base64编码的前世此生

Base64是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法。因为2的6次方等于64，因此每6个比特为一个单元，对应某个可打印字符。三个字节有24个比特，对应于4个Base64单元，即3个字节可表示4个可打印字符。它可用来做为电子邮件的传输编码。在Base64中的可打印字符包括字母A-Z、a-z、数字0-9，这样共有62个字符，此外两个可打印符号在不一样的系统中而不一样。一些如uuencode的其余编码方法，和以后binhex的版本使用不一样的64字符集来表明6个二进制数字，可是它们不叫Base64。

原由

计算机以二进制形式（0和1）进行通讯，可是人们一般但愿与更丰富的表单数据（例如文本或图像）进行通讯。 为了在计算机之间传输此数据，首先必须将其编码为0和1，而后发送，而后再次解码。 以文本为例-有许多不一样的方法能够执行此编码。 若是咱们均可以赞成一个编码，那就简单得多了，但不幸的是事实并不是如此。
最初建立了许多不一样的编码（例如Baudot码），每一个字符使用不一样数量的位，直到最终ASCII成为每一个字符7位的标准。 可是，大多数计算机将二进制数据存储在每一个字节由8位组成的字节中，所以ASCII不适合传输此类数据。 有些系统甚至会擦除最高位。 此外，跨系统的行尾编码的差别意味着有时还会修改ASCII字符10和13。
为了解决这些问题，引入了Base64编码。 这样，您就能够将框架字节编码为已知能够安全发送而不损坏的字节（ASCII字母数字字符和几个符号）。 缺点是使用Base64编码消息会增长其长度-每3个字节的数据会编码为4个ASCII字符。
为了可靠地发送文本，您能够首先使用所选的文本编码（例如UTF-8）将其编码为字节，而后再对Base64进行编码，将生成的二进制数据编码为可安全发送为ASCII的文本字符串。 接收者将不得不逆转此过程以恢复原始消息。 固然，这要求接收者知道使用了哪一种编码，而且该信息一般须要单独发送。
从历史上看，它已用于对电子邮件中的二进制数据进行编码，其中电子邮件服务器可能会修改行尾。 一个更现代的示例是使用Base64编码将图像数据直接嵌入HTML源代码中。 在这里，有必要对数据进行编码，以免像“ <”和“>”这样的字符被解释为标签。

原理

base64 加密原理，是将待转换字符串转换为二进制并以三个字为一组（数据不足用 0 补足），每 6 位为一个索引组转换为十进制索引，经过索引在 base64 索引表中找到对应的字符做为编码后的字符（若原数据长度不是 3 的倍数时则对 3 取余余数为 1，则在编码结果后加2个=；若余数为 2，则在编码结果后加 1 个 =。）。

base64 转换实例

以 helloworld 为例转换过程以下：

通过上述步骤转后字符串为：aGVsbG93d29ybGQ=，到此一个完整的转码例子便完成了。

应用

base64 在须要网络通信的场景下，有着很是普遍的应用场景，好比邮件的附件和图象传输，html img 标签的 src 属性也能够是 base64 编码的图片，还有咱们经常使用的各种证书(支付证书，ssl 证书)的公钥和私钥..

Summary

base64 是一个很优秀的编码方式，他很好的解决了复杂文件在传输中的问题，也所以被普遍的应用在各类场景之中。关于 base64 的使用，你还须要知道以下几点：

1. base64 转码后的长度会有所变化，会比源数据的长度多出大约 1/3
2. base64 不具备加密特性，所以他不适用于加密的场景
3. 因为 base64 字符中会有 +,/ 等字符，所以若是须要 url 传参的时候注意须要使用 URL 编码一下，不然有可能会致使接受到的数据没法正常解密的状况

References

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