Base64编码原理解析

网上关于Base64编解码原理的资料已经很多了，这里只是自己梳理一下知识点而已。如有不确，望批评指正。

概念：

Bas64编码顾名思义，就是用64个可显示字符来显示二进制的编码方式。64个字符正好需要6个bit位来编码，也就是说Base64每6bit作为一个单元。4*6=24个bit正好是3个byte。所以，Base64都是每3个字符进行编码最终结果为4个可显示Base64字符。当需要编码的字符不能被3整除时，用 0 来填充，每填充 00 ，则最终结果就会加一个 =  ( 其中 = 号只是一个编码后缀不属于64个可显示字符)。

Base64编码表对应的64个字符包括：0-25->A-Z；26-51->a-z ；52-61->0-9；62为 +；63为 \ 。如下：

Base64 编码表
Value	Char	Value	Char	Value	Char	Value	Char
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
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	/

原理：

（一）编码：

取字符ASCII的十进制表示(每3个字符为一组)，然后将十进制转化为二进制。从左边开始每6个bit组成一个新的单元(连续4个单元组成新的一组，共24bit)，不够的用0补齐。每6bit转化为一个十进制，查找Base64编码表，找到相对应的字符。组合到一块完成编码。编码过程中末尾每加2个0则最后Base64编码加一个 = 。

（二）解码

解码是编码的反向操作，先根据字符在Base64编码表找到对应的十进制数。将十进制数转化为二进制表示，源编码后面若有一个 =，则在二进制后面去掉 00 ；若编码后面有两个 = ，则在二进制后面去掉两个 00 。然后从左往右每8个bit组成一个新的byte，将其转化成十进制数。最后，根据该十进制数查看ASCII编码表，找到对应的字符，完成解码。

下面举例说明：

Base64编码：

1）字符个数为3个整数倍。例如：”RFC“

字符	R	F	C
ASCII十进制	82	70	67
8bit	01010010	0100 0110	0100 0011
6bit	010100	100100	011001	000011
十进制	20	36	25	3
Base64	U	k	Z	D

2)字符个数被3除余数为1。例如：”Base“

字符 Base

ASCII中的十进制表示6697 115  101

8bit表示  0100 0010 0110 00010111 00110110 0101

6bit表示  010000 100110  000101 110011  011001 010000 （注:此处补了4个0）

十进制表示  16 38 55125 16

Base64编码  Q m FzZ Q  = =

3)字符个数被3除余数为2。例如：”Basee“

字符 Bas e  e

ASCII中的十进制表示6697 115  101 101

8bit表示  0100 0010 0110 00010111 00110110 01010110 0101

6bit表示  010000 100110  000101 110011  011001 010110  010100 （注:此处补了2个0）

十进制表示  16 38 55125 22  20

Base64编码  Q m FzZ W  U =

Base64解码：

      1）编码不带 = 号。例如：“UkZD”

Base64编码Uk Z  D

十进制表示2036 25  3

6bit表示010100100100011001000011

8bit表示0101 00100100 01100100 0011

ASCII十进制表示8270 67

字符 RF C   

      2）编码带有一个 = 号。例如：“QmFzZWU=”

Base64编码Qm F  z ZWU =

十进制表示1638 5  51 252220

6bit表示010000100110000101110011011001010110010100

8bit表示0100 00100110 00010111 00110110 01010110 0101

ASCII十进制表示6697 115  101 101

字符Ba s  e  e

      3）编码带有两个 = 号。例如：“QmFzZQ==”

Base64编码QmFzZQ==

十进制表示16385512516

6bit表示010000100110000101110011011001010000

8bit表示0100 00100110 00010111 00110110 0101

ASCII十进制表示6697115101

字符Base

注：等号只是编码后缀，它是不算在编码里面的。