1、Base64編碼原理
下圖為Base64編碼索引表：
字符選用了"A-Z、a-z、0-9、+、/" 64個(gè)可打印字符。數(shù)值代表字符的索引，這個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)Base64協(xié)議規(guī)定的，不能更改。
2、關(guān)于編碼和解碼
- 編碼：由二進(jìn)制轉(zhuǎn)到字符成為Base64編碼，所謂Base64編碼就是將所有二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Base64字符的過程。
- 解碼：由字符轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制的過程，所謂Base64解碼就是將Base64字符轉(zhuǎn)到二進(jìn)制的過程。
3、關(guān)于ASCII碼表
下圖為國(guó)際上標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼表：
我們知道所有的可打印字符都有其對(duì)應(yīng)的ASCII碼，如“M”對(duì)應(yīng)的ASCII碼為01001101，字符“z”對(duì)應(yīng)的ASCII碼為01111010，我們知道，Base64字符最多能表示6bit(2^6=64)，而一個(gè)字符占一個(gè)字節(jié)（8bit），所以3個(gè)字符可用Base64的4個(gè)字符表示(6和8的最小公倍數(shù)為24)，所以對(duì)于一個(gè)字符串來(lái)講，每次進(jìn)行Base64編碼時(shí)，都是已三個(gè)字節(jié)為單位進(jìn)行轉(zhuǎn)換（三個(gè)字節(jié)恰好可以用4個(gè)Base64字符表示），對(duì)于不夠三個(gè)字節(jié)的情況，即當(dāng)一個(gè)字符串的長(zhǎng)度對(duì)3取余的余數(shù)為1或者2時(shí)，可以用兩個(gè)Base64字符表示一個(gè)普通字符，或者用三個(gè)Base64字符表示兩個(gè)普通字符，普通字符通過ASCII碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制時(shí)，為8bit,而兩個(gè)Base64字符轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制時(shí)為12bit，如何轉(zhuǎn)換呢？根據(jù)規(guī)則，需要在普通字符的二進(jìn)制表示的末尾用0補(bǔ)齊12bit之后，再進(jìn)行Base64字符的轉(zhuǎn)換，字符串的轉(zhuǎn)換規(guī)則為：先將普通字符串參照ASCII碼表全部轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，從左到右，每3個(gè)字節(jié)為一組進(jìn)行轉(zhuǎn)換，每3個(gè)字節(jié)（3個(gè)普通字符）對(duì)應(yīng)4個(gè)Base64字符，對(duì)于末尾剩余一個(gè)8bit（剩余一個(gè)字符）的情況，可以用2個(gè)Base64字符表示，需在其末尾用0填充補(bǔ)齊12個(gè)bit，再將這12個(gè)bit位用兩個(gè)Base64字符表示，對(duì)于末尾剩余16bit(剩余兩個(gè)普通字符)的情況，可以用3個(gè)Base64字符表示，需在其末尾用0補(bǔ)齊18個(gè)bit,再將這12個(gè)bit位用兩個(gè)Base64字符表示,因?yàn)锽ase64字符的最小單位是4個(gè)字符一組，在轉(zhuǎn)換后，如果Base64編碼字符串的長(zhǎng)度不是4的倍數(shù)，需在在字符串后面用“=”號(hào)填充，所以Base64字符串只可能在最后出現(xiàn)一個(gè)或者兩個(gè)“=”號(hào)，不可能在中間出現(xiàn)“=”號(hào)，也不可能出現(xiàn)3個(gè)“=”號(hào)的情況。
4、一個(gè)例子
注：圖表中藍(lán)色背景的二進(jìn)制0值是額外補(bǔ)充的
Hello!! Base64編碼的結(jié)果為 SGVsbG8hIQAA 。最后2個(gè)零值只是為了Base64編碼而補(bǔ)充的，在原始字符中并沒有對(duì)應(yīng)的字符，那么Base64編碼結(jié)果中的最后兩個(gè)字符 AA 實(shí)際不帶有效信息，所以需要特殊處理，以免解碼錯(cuò)誤。
標(biāo)準(zhǔn)Base64編碼通常用 = 字符來(lái)替換最后的 A，即編碼結(jié)果為 SGVsbG8hIQ==。因?yàn)?= 字符并不在Base64編碼索引表中，其意義在于結(jié)束符號(hào)，在Base64解碼時(shí)遇到 = 時(shí)即可知道一個(gè)Base64編碼字符串結(jié)束。
5、應(yīng)用
Base64編碼本質(zhì)上是一種將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成文本數(shù)據(jù)的方案。對(duì)于非二進(jìn)制數(shù)據(jù)，是先將其轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制形式，然后每連續(xù)6比特（2的6次方=64）計(jì)算其十進(jìn)制值，根據(jù)該值在上面的索引表中找到對(duì)應(yīng)的字符，最終得到一個(gè)文本字符串。Base64編碼主要用在傳輸、存儲(chǔ)、表示二進(jìn)制等領(lǐng)域，還可以用作簡(jiǎn)單的加密，但只是一眼看上去不知道什么內(nèi)容罷了，但可通過其編碼規(guī)則對(duì)其進(jìn)行解碼。
