base64 格式的数据实现原理

TIP

base64是处理二进制数据的一种编码方式，可用于把二进制数据编码成 64 个可打印的字符。

字节

一个字节由 8 位二进制数据组成即 00000000 -- 11111111。

编码

编码是把字符串转化成二进制数据的一种方式。

base64 编码表

码值	字符	码值	字符	码值	字符	码值	字符
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	/

base64 的实现

base64 的实现就是通过把字符串转化为二进制数据，然后按照每 6 位二进制数据来进行分割，用 0 补位凑成 8 位，再把 8 位二进制数据转化为十进制数找到对应的映射表就可生成 base64 编码。

具体实现步骤

将字符串转化为二进制数据
二进制数据按照每 6 位一组分割, 不足 6 位的补 0
6 位二进制数据用 0 补位凑成 8 位，再将这 8 位二进制转化为十进制数
在对应的 base64 映射表中找到对应的映射字符，对于上述第二步不足 6 位补 0 的地方，每两个额外的 0 由 = 字符填充

以 Man 为例，对字符 Man 编码为 base64 的过程如下：

在 ASCII 编码表找到字符对应的编码，如 M 字符的编码为 77，a 对应的编码为 97，n 对应的编码为 110
将对应的编码转换为二进制，分别而 01001101,01100001,01101110
将这些二进制按照每 6 位一组分隔，即 010011，010110，000101，101110
将 6 位二进制数据用 0 补位凑成 8 位，即 00010011，00010110，00000101，00101110
将这些 8 位二进制转为十进制，即 19,22,5,46
在 base64 编码表找到码值对应的字符，即 T,W,F,u

base64编码示例

因此，字符"Man"经过 base64 编码后的值为 TWFu

=填充

TIP

填充=对于 base64 编码是否有必要？因为在解码时又丢弃了填充。

发送单个字符的字符串时不需要填充；
发送多个字符的字符串的 base64 编码时，填充就很重要。如果连接未填充的字符串，则将无法获得原始字符串，因为有关添加的字节的信息将丢失。

看下面的示例：

字符	有填充的 base64 编码	无填充的 base64 编码
a	YQ==	YQ
bc	YmM==	YmM
def	ZGVm	ZGVm

当发送连接时没有填充，合并的 base64 字符串将是：YQYmMZGVm，尝试解码时得到的字符串将是 'a&1',是错误的。

当发送连接时使用填充，合并的 base64 字符串将是：YQ==YmM==ZGVm，尝试解码时得到的字符串将是 'abcdef'，是正确的。

因此，传输多个字符时使用填充是有必要的。

字符串与 base64 编码转换方法

字符串转换为 base64:window.btoa('')

base64 转换为字符串:window.atob('')

base64 编码解码工具

ASCII 编码表

Bin(二进制)	Oct(八进制)	Dec(十进制)	Hex(十六进制)	缩写/字符	解释
0010 0000	040	32	0x20	(space)	空格
0010 0001	041	33	0x21	!	叹号
0010 0010	042	34	0x22	"	双引号
0010 0011	043	35	0x23	#	井号
0010 0100	044	36	0x24	$	美元符
0010 0101	045	37	0x25	%	百分号
0010 0110	046	38	0x26	&	和号
0010 0111	047	39	0x27	'	闭单引号
0010 1000	050	40	0x28	(	开括号
0010 1001	051	41	0x29	)	闭括号
0010 1010	052	42	0x2A	*	星号
0010 1011	053	43	0x2B	+	加号
0010 1100	054	44	0x2C	,	逗号
0010 1101	055	45	0x2D	-	减号/破折号
0010 1110	056	46	0x2E	.	句号
0010 1111	057	47	0x2F	/	斜杠
0011 0000	060	48	0x30	0	字符 0
0011 0001	061	49	0x31	1	字符 1
0011 0010	062	50	0x32	2	字符 2
0011 0011	063	51	0x33	3	字符 3
0011 0100	064	52	0x34	4	字符 4
0011 0101	065	53	0x35	5	字符 5
0011 0110	066	54	0x36	6	字符 6
0011 0111	067	55	0x37	7	字符 7
0011 1000	070	56	0x38	8	字符 8
0011 1001	071	57	0x39	9	字符 9
0011 1010	072	58	0x3A	:	冒号
0011 1011	073	59	0x3B	;	分号
0011 1100	074	60	0x3C	<	小于
0011 1101	075	61	0x3D	=	等号
0011 1110	076	62	0x3E	>	大于
0011 1111	077	63	0x3F	?	问号
0100 0000	0100	64	0x40	@	电子邮件符号
0100 0001	0101	65	0x41	A	大写字母 A
0100 0010	0102	66	0x42	B	大写字母 B
0100 0011	0103	67	0x43	C	大写字母 C
0100 0100	0104	68	0x44	D	大写字母 D
0100 0101	0105	69	0x45	E	大写字母 E
0100 0110	0106	70	0x46	F	大写字母 F
0100 0111	0107	71	0x47	G	大写字母 G
0100 1000	0110	72	0x48	H	大写字母 H
0100 1001	0111	73	0x49	I	大写字母 I
01001010	0112	74	0x4A	J	大写字母 J
0100 1011	0113	75	0x4B	K	大写字母 K
0100 1100	0114	76	0x4C	L	大写字母 L
0100 1101	0115	77	0x4D	M	大写字母 M
0100 1110	0116	78	0x4E	N	大写字母 N
0100 1111	0117	79	0x4F	O	大写字母 O
0101 0000	0120	80	0x50	P	大写字母 P
0101 0001	0121	81	0x51	Q	大写字母 Q
0101 0010	0122	82	0x52	R	大写字母 R
0101 0011	0123	83	0x53	S	大写字母 S
0101 0100	0124	84	0x54	T	大写字母 T
0101 0101	0125	85	0x55	U	大写字母 U
0101 0110	0126	86	0x56	V	大写字母 V
0101 0111	0127	87	0x57	W	大写字母 W
0101 1000	0130	88	0x58	X	大写字母 X
0101 1001	0131	89	0x59	Y	大写字母 Y
0101 1010	0132	90	0x5A	Z	大写字母 Z
0101 1011	0133	91	0x5B	[	开方括号
0101 1100	0134	92	0x5C	\	反斜杠
0101 1101	0135	93	0x5D	]	闭方括号
0101 1110	0136	94	0x5E	^	脱字符
0101 1111	0137	95	0x5F	_	下划线
0110 0000	0140	96	0x60	`	开单引号
0110 0001	0141	97	0x61	a	小写字母 a
0110 0010	0142	98	0x62	b	小写字母 b
0110 0011	0143	99	0x63	c	小写字母 c
0110 0100	0144	100	0x64	d	小写字母 d
0110 0101	0145	101	0x65	e	小写字母 e
0110 0110	0146	102	0x66	f	小写字母 f
0110 0111	0147	103	0x67	g	小写字母 g
0110 1000	0150	104	0x68	h	小写字母 h
0110 1001	0151	105	0x69	i	小写字母 i
0110 1010	0152	106	0x6A	j	小写字母 j
0110 1011	0153	107	0x6B	k	小写字母 k
0110 1100	0154	108	0x6C	l	小写字母 l
0110 1101	0155	109	0x6D	m	小写字母 m
0110 1110	0156	110	0x6E	n	小写字母 n
0110 1111	0157	111	0x6F	o	小写字母 o
0111 0000	0160	112	0x70	p	小写字母 p
0111 0001	0161	113	0x71	q	小写字母 q
0111 0010	0162	114	0x72	r	小写字母 r
0111 0011	0163	115	0x73	s	小写字母 s
0111 0100	0164	116	0x74	t	小写字母 t
0111 0101	0165	117	0x75	u	小写字母 u
0111 0110	0166	118	0x76	v	小写字母 v
0111 0111	0167	119	0x77	w	小写字母 w
0111 1000	0170	120	0x78	x	小写字母 x
0111 1001	0171	121	0x79	y	小写字母 y
0111 1010	0172	122	0x7A	z	小写字母 z
0111 1011	0173	123	0x7B	{	开花括号
0111 1100	0174	124	0x7C	\|	垂线
0111 1101	0175	125	0x7D	}	闭花括号
0111 1110	0176	126	0x7E	~	波浪号
0111 1111	0177	127	0x7F	DEL (delete)	删除

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字节 #

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=填充 #

字符串与 base64 编码转换方法 #

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