Base64编码知多少

何为Base64，就是说选出64个字符----小写字母a-z、大写字母A-Z、数字0-9、符号"+"、"/"（再加上作为垫字的"="，实际上是65个字符）----作为一个基本字符集。然后，其他所有符号都转换成这个字符集中的字符。

具体步骤如下：

1.将每三个字节作为一组，一共是24个二进制位。 （为什么使用3个字节一组呢？因为6和8的最小公倍数为24，三个字节正好24个二进制位，每6个bit位一组，恰好能够分为4组。）

2.将这24个二进制位分为四组，每个组有6个二进制位。

3.在每组前面加两个00，扩展成32个二进制位，即四个字节。

如果字节数不足三，则这样处理：

a）二个字节的情况：将这二个字节的一共16个二进制位，按照上面的规则，转成三组，最后一组除了前面加两个0以外，后面也要加两个0。这样得到一个三位的Base64编码，再在末尾补上一个”=”号。

Ma.png
比如，"Ma"这个字符串是两个字节，可以转化成三组00010011、00010110、00010000以后，对应Base64值分别为T、W、E，再补上一个"="号，那么“Ma”的Base64编码就是TWE=

b）一个字节的情况：将这一个字节的8个二进制位，按照上面的规则转成二组，最后一组除了前面加二个0以外，后面再加4个0。这样得到一个二位的Base64编码，再在末尾补上两个”=”号。

M.png
比如，"M"这个字母是一个字节，可以转化为二组00010011、00010000，对应的Base64值分别为T、Q，再补上二个"="号，那么"M"的Base64编码就是TQ==。

因此，Base64将三个字节转化成四个字节，因此Base64编码后的文本，会比原文本大出三分之一左右。

Base64 编码表

value	char		value	char		value	char		value	char
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	/

下面示例说明：

以“Man”为例如下：

Man.png

第一步：“M”、“a”、"n"对应的ASCII码值分别为77，97，110，对应的二进制值是01001101、01100001、01101110，将它们连成一个24位的二进制字符串010011010110000101101110。如图第三行所示。
第二步：如图将24位每6位二进制位一组分成四组，每组6个二进制位：010011、010110、000101、101110。
第三步：在上面每一组前面补两个0，扩展成32个二进制位，此时变为四个字节：00010011、00010110、00000101、00101110。分别对应的值（Base64编码索引）为：19、22、5、46。
第四步：用上面的值在Base64编码表中进行查找，分别对应：T、W、F、u。
因此“Man”Base64编码之后就变为：TWFu。

汉字本身可以有多种编码，比如gb2312、utf-8、gbk等等，每一种编码的Base64对应值都不一样。

javascript 的 base64编码函数

/* Copyright (C) 1999 Masanao Izumo <iz@onicos.co.jp>
 * Version: 1.0
 * LastModified: Dec 25 1999
 * This library is free. You can redistribute it and/or modify it.
 */

/*
 * Interfaces:
 * b64 = base64encode(data);
 * data = base64decode(b64);
 */


var base64EncodeChars = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
var base64DecodeChars = new Array(
  -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,
  -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,
  -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 62, -1, -1, -1, 63,
  52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, -1, -1, -1, -1, -1, -1,
  -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14,
  15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, -1, -1, -1, -1, -1,
  -1, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40,
  41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, -1, -1, -1, -1, -1);

function base64encode(str) {
  var out, i, len;
  var c1, c2, c3;

  len = str.length;
  i = 0;
  out = "";
  while (i < len) {
    c1 = str.charCodeAt(i++) & 0xff;
    if (i == len) {
      out += base64EncodeChars.charAt(c1 >> 2);
      out += base64EncodeChars.charAt((c1 & 0x3) << 4);
      out += "==";
      break;
    }
    c2 = str.charCodeAt(i++);
    if (i == len) {
      out += base64EncodeChars.charAt(c1 >> 2);
      out += base64EncodeChars.charAt(((c1 & 0x3) << 4) | ((c2 & 0xF0) >> 4));
      out += base64EncodeChars.charAt((c2 & 0xF) << 2);
      out += "=";
      break;
    }
    c3 = str.charCodeAt(i++);
    out += base64EncodeChars.charAt(c1 >> 2);
    out += base64EncodeChars.charAt(((c1 & 0x3) << 4) | ((c2 & 0xF0) >> 4));
    out += base64EncodeChars.charAt(((c2 & 0xF) << 2) | ((c3 & 0xC0) >> 6));
    out += base64EncodeChars.charAt(c3 & 0x3F);
  }
  return out;
}

function base64decode(str) {
  var c1, c2, c3, c4;
  var i, len, out;

  len = str.length;
  i = 0;
  out = "";
  while (i < len) {
    /* c1 */
    do {
      c1 = base64DecodeChars[str.charCodeAt(i++) & 0xff];
    } while (i < len && c1 == -1);
    if (c1 == -1)
      break;

    /* c2 */
    do {
      c2 = base64DecodeChars[str.charCodeAt(i++) & 0xff];
    } while (i < len && c2 == -1);
    if (c2 == -1)
      break;

    out += String.fromCharCode((c1 << 2) | ((c2 & 0x30) >> 4));

    /* c3 */
    do {
      c3 = str.charCodeAt(i++) & 0xff;
      if (c3 == 61)
        return out;
      c3 = base64DecodeChars[c3];
    } while (i < len && c3 == -1);
    if (c3 == -1)
      break;

    out += String.fromCharCode(((c2 & 0XF) << 4) | ((c3 & 0x3C) >> 2));

    /* c4 */
    do {
      c4 = str.charCodeAt(i++) & 0xff;
      if (c4 == 61)
        return out;
      c4 = base64DecodeChars[c4];
    } while (i < len && c4 == -1);
    if (c4 == -1)
      break;
    out += String.fromCharCode(((c3 & 0x03) << 6) | c4);
  }
  return out;
}

代码中的base64encode()用于编码，base64decode()用于解码

Base64编码应用

1、简单的数据加密
2、让内容能在各个网关间无错的传输
3、在计算机中任何数据都是按ascii码存储的，而ascii码的128～255之间的值是不可见字符。而在网络上交换数据时，比如说从A地传到B地，往往要经过多个路由设备，由于不同的设备对字符的处理方式有一些不同，这样那些不可见字符就有可能被处理错误，这是不利于传输的。所以就先把数据先做一个Base64编码，统统变成可见字符，这样出错的可能性就大降低了。

附ASCII表

ASCII.png Extended ASCII Codes.png

【参考资料】

1. Base64笔记