Base64编码
1. 为什么需要Base64编码？
- 随着Internet的发展，电子邮件不仅仅是交换文本信息，而是用图像、音频、视频、附件等形式传递更加丰富的多媒体信息。但这些多媒体信息是非ASCII码的二进制数据，使用邮件格式标准RFC822邮件格式发送这些多媒体信息数据时，由于网络传输只能传输可打印字符，故需要采用编码解码方式将其进行“编码”成可打印的字符再进行传输，再进行解码出原始的二进制数据。针对该需要，人们定义了电子邮件技术规范MIME协议（多用途互联网邮件扩展Multipurpose Internet Mail Extensions），在改变SMTP协议和RFC822的基础上，使得邮件可以传送任意二进制文件。
- 随着电子邮件用户增加，像中文、日文等字符不能被服务器或网关有效处理。
- 在一个纯文本协议里，二进制信息中可能会有些部分会被当做控制字符处理，引起传输失败。
- 很多较老的协议只支持纯文本（例如SMTP协议）。
- 二进制不兼容，在不同的硬件上（路由器、老电脑上）显示的意义不一样，处理也不一样。
2. Base64编码定义
按照RFC2045的定义，Base64编码被定义为：Base64内容传送编码被设计用来把任意序列的8位字节描述为一种不易被人直接识别的形式。
（The Base64 Content-Transfer-Encoding is designed to represent arbitrary sequences of octets in a form that need not be humanly readable.）
Base64编码是基于64个可打印字符来标识二进制数据的方法，将二进制编码成ASCII中64个可打印的字符来传输8bit字节码。编码后的64个字符在大多数机器、软件上的行为是一样的，因此可用于在HTTP环境下传递较长的标识信息。
3. Base64编码的优势
1）编码后的字符串只有[0-9 a-z A-Z + / =]，不可打印字符（包括转移字符）也可传输；
2）编码后只会增加字节数，字节数会成为原字节数的4/3；
3）具有不可读性，需要解码后才能阅读；
4）算法可逆, 解码方便, 不用于私密信息通信；
5）算法简单, 几乎不会影响效率；
6）方便打包，可以直接encode成字符串随着代码一起分发；
7）和其他系统对接时，一个字符串经Base64编码解码方便。
4. Base64编码原理 & 过程
思想：基于64个可打印ASCII码字符对二进制数据进行重新编码。
原理：
1）将所有二进制字符转化为64个可打印的ASCII码；
2）将ASCII码转化为8位二进制；
3）将二进制3个归成一组(不足3个在后边补0)共24位，再拆分成4组，每组6位；
4）统一在6位二进制前补两个0凑足8位；
5）将补0后的二进制转为十进制；
6）从Base64编码表获取十进制对应的Base64编码。
过程：
1）拆分：将待转换的字符串数据以每3个byte字节为一组，转换时，将该3个byte的数据先后放入一个24bit的缓冲区中，先来的byte占高位；
2）重排：将拆分得到的这24位数据分为4组，即每组6位（依据：38 = 46 = 24）；
3）补 0：重排数据不足3byte时，缓冲区中剩下的bit用 0 补足；
4）处理：每次取出6个bit，并在其前添加两个0，凑成8位。此时得到32位二进制位，即4个字节；
5）查表：根据Base64编码表获得对应的可打印字符。（6bit（原8bit）一个字节，不足的位数用0补齐，两个0用一个 = 表示）
6）不断进行，直到全部待转换的字符串全部转换完成。
- 如果如果最后剩下两个输入数据，在编码结果后加1个“=”；
- 如果最后剩下一个输入数据，编码结果后加2个“=”；
- 如果没有剩下任何数据，就什么都不要加，这样才可以保证资料还原的正确性。
5. Base64编码表
| 索引 | 对应字符 | 索引 | 对应字符 | 索引 | 对应字符 | 索引 | 对应字符 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | A | 17 | R | 34 | i | 51 | z |
| 1 | B | 18 | S | 35 | j | 52 | 0 |
| 2 | C | 19 | T | 36 | k | 53 | 1 |
| 3 | D | 20 | U | 37 | l | 54 | 2 |
| 4 | E | 21 | V | 38 | m | 55 | 3 |
| 5 | F | 22 | W | 39 | n | 56 | 4 |
| 6 | G | 23 | X | 40 | o | 57 | 5 |
| 7 | H | 24 | Y | 41 | p | 58 | 6 |
| 8 | I | 25 | Z | 42 | q | 59 | 7 |
| 9 | J | 26 | a | 43 | r | 60 | 8 |
| 10 | K | 27 | b | 44 | s | 61 | 9 |
| 11 | L | 28 | c | 45 | t | 62 | + |
| 12 | M | 29 | d | 46 | u | 63 | / |
| 13 | N | 30 | e | 47 | v | ||
| 14 | O | 31 | f | 48 | w | ||
| 15 | P | 32 | g | 49 | x | ||
| 16 | Q | 33 | h | 50 | y |
6. 编码过程示例
下面分别给 hello! 和 Hello!! 进行Base64编码：
7. 解码原理
Base64解码，即是Base64编码的逆过程。
将Base64编码数据根据编码表分别索引到编码值，然后每4个编码值一组组成一个24位的数据流，解码为3个字符。对于末尾位“=”的base64数据，最终取得的4字节数据，需要去掉“=”再进行转换。
