Base64是網(wǎng)絡(luò)上最常見(jiàn)的用于傳輸8Bit字節(jié)代碼的編碼方式之一，在了解Base64編碼之前，先了解幾個(gè)基本概念：位、字節(jié)。

位："位(bit)"是計(jì)算機(jī)中最小的數(shù)據(jù)單位。每一位的狀態(tài)只能是0或1；

字節(jié)：8個(gè)二進(jìn)制位構(gòu)成1個(gè)"字節(jié)(Byte)"，字節(jié)是存儲(chǔ)空間的基本計(jì)量單位。1個(gè)字節(jié)可以儲(chǔ)存1個(gè)英文字母，2個(gè)字節(jié)可以存儲(chǔ)1個(gè)漢字；

Base64編碼的作用

因?yàn)橛行┚W(wǎng)絡(luò)傳送渠道并不支持所有的字節(jié)，例如傳統(tǒng)的郵件只支持可見(jiàn)字符的傳送，像ASCII碼的控制字符就不能通過(guò)郵件傳送。這樣就受到了很大的限制，比如圖片二進(jìn)制流的每個(gè)字節(jié)不可能全部是可見(jiàn)字符，所以就傳送不了。最好的方法就是在不改變傳統(tǒng)協(xié)議的情況下，開(kāi)辟一種新的方案來(lái)支持二進(jìn)制文件的傳送。把不可見(jiàn)字符用可見(jiàn)字符來(lái)表示。而B(niǎo)ase64就是一種基于64個(gè)可見(jiàn)字符來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)的表示方法。

 

擴(kuò)展：不可見(jiàn)字符其實(shí)并不是不顯示，只是這些字符在屏幕上顯示不出來(lái)，比如：換行符、回車、退格......字符。

Base64編碼的原理

Base64可以將ASCII字符串或者是二進(jìn)制編碼成只包含A—Z，a—z，0—9，+，/ 這64個(gè)字符（ 26個(gè)大寫字母，26個(gè)小寫字母，10個(gè)數(shù)字，1個(gè)+，一個(gè) / 剛好64個(gè)字符）。這64個(gè)字符用6個(gè)bit位就可以全部表示出來(lái)，一個(gè)字節(jié)有8個(gè)bit 位，那么還剩下兩個(gè)bit位，這兩個(gè)bit位用0來(lái)補(bǔ)充。其實(shí)，一個(gè)Base64字符仍然是8個(gè)bit位，但是有效部分只有右邊的6個(gè) bit，左邊兩個(gè)永遠(yuǎn)是0。

Base64的編碼規(guī)則是將3個(gè)8位字節(jié)(3×8=24位)編碼成4個(gè)6位的字節(jié)(4×6=24位)，之后在每個(gè)6位字節(jié)前面，補(bǔ)充兩個(gè)0，形成4個(gè)8位字節(jié)的形式，那么取值范圍就變成了0~63。又因?yàn)?的6次方等于64，所以每6個(gè)位組成一個(gè)單元。

 

擴(kuò)展：1、為什么取值范圍是0~63？

可以回顧一下二進(jìn)制轉(zhuǎn)換10進(jìn)制的方法：

最小的二進(jìn)制：00000000轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制的結(jié)果是0；

最大的二進(jìn)制：00111111轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制的結(jié)果是：

0×27+0×26+1×25+1×24+1×23+1×22+1×21+1×20 = 63

 

Base64將3個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)?個(gè)字節(jié)，因此，編碼后的代碼量（以字節(jié)為單位）約比編碼前的代碼量多了1/3。如果代碼量正好是3的整數(shù)倍，那么恰好多了1/3。但如果不是，那么，當(dāng)多出的代碼量不是3的整數(shù)倍時(shí)，代碼量除以3的余數(shù)就是2或者1。轉(zhuǎn)換的時(shí)候，結(jié)果不夠6位的用0來(lái)補(bǔ)上相應(yīng)的位置，之后再在6位的前面補(bǔ)兩個(gè)0。轉(zhuǎn)換完空出的結(jié)果就用就用“=”來(lái)補(bǔ)位，總之要保證最后編碼出來(lái)得字節(jié)數(shù)是4的倍數(shù)。 

 

2、為什么要保證最后編碼出來(lái)的字節(jié)數(shù)是4的倍數(shù)？

因?yàn)锽ase64編碼時(shí)，是將3個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)?個(gè)字節(jié)，最終得到的字節(jié)數(shù)必然是4的倍數(shù)

 

Base64編碼的一個(gè)主要目的，是把任何字符都用“可視”字符表現(xiàn)出來(lái)。先把字符串拆開(kāi)，成為六位二進(jìn)制（前兩位補(bǔ)零）的形式，這樣每個(gè)字符的范圍都在0-63之間了。再用BASE64的編碼表，把取值范圍在0-63的字符變成“可視”字符。如果不加零或只加一個(gè)零，那么取值范圍就會(huì)是0-255或0-127，BASE64的編碼表就要重新規(guī)定了。

 

擴(kuò)展：為什么取值范圍限制在0~63而不是0~255或者0~127？

估計(jì)可見(jiàn)字符有限，沒(méi)有那么多的可見(jiàn)字符或者是Base64編碼的規(guī)則、約定

 

下圖是Base64編碼對(duì)照表，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。

 

舉例：

例1：

字符：SLF

對(duì)應(yīng)ASCII碼：S:83  L:76  F:70

轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制：

83：01010011、76：01001100、70：01000110

為了解釋更加清晰，以下圖示例：

 

例2：

字符：M

對(duì)應(yīng)ASCII碼：M：77

轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制：

77：01001101

轉(zhuǎn)換結(jié)果：

總結(jié)：Base64編碼并不是真正的加密方式，它只是從二進(jìn)制到字符的轉(zhuǎn)換過(guò)程，說(shuō)Base64編碼是加密方法，只是因?yàn)榻?jīng)過(guò)Base64編碼之后，讓人一眼看上去不知道什么內(nèi)容而已。