Base64是一種基於64個可列印字元來表示二進位制資料的表示方法。由於2的6次方等於64，所以每6個位元為一個單元，對應某個可列印字元。三個位元組有24個位元，對應於4個Base64單元，即3個位元組可表示4個可列印字元。它可用來作為電子郵件的傳輸編碼。在Base64中的可列印字元包括字母A-Z、a-z、數字0-9，這樣共有62個字元，此外兩個可列印符號在不同的系統中而不同。一些如uuencode的其他編碼方法，和之後binhex的版本使用不同的64字符集來代表6個二進位制數字，但是它們不叫Base64。

起因

計算機以二進位制形式（0和1）進行通訊，但是人們通常希望與更豐富的表單資料（例如文字或影象）進行通訊。 為了在計算機之間傳輸此資料，首先必須將其編碼為0和1，然後傳送，然後再次解碼。 以文字為例-有許多不同的方法可以執行此編碼。 如果我們都可以同意一個編碼，那就簡單得多了，但不幸的是事實並非如此。

最初建立了許多不同的編碼（例如Baudot碼），每個字元使用不同數量的位，直到最終ASCII成為每個字元7位的標準。 但是，大多數計算機將二進位制資料儲存在每個位元組由8位組成的位元組中，因此ASCII不適合傳輸此類資料。 有些系統甚至會擦除最高位。 此外，跨系統的行尾編碼的差異意味著有時還會修改ASCII字元10和13。
為了解決這些問題，引入了Base64編碼。 這樣，您就可以將框架位元組編碼為已知可以安全傳送而不損壞的位元組（ASCII字母數字字元和幾個符號）。 缺點是使用Base64編碼訊息會增加其長度-每3個位元組的資料會編碼為4個ASCII字元。
為了可靠地傳送文字，您可以首先使用所選的文字編碼（例如UTF-8）將其編碼為位元組，然後再對Base64進行編碼，將生成的二進位制資料編碼為可安全傳送為ASCII的文字字串。 接收者將不得不逆轉此過程以恢復原始訊息。 當然，這要求接收者知道使用了哪種編碼，並且該資訊通常需要單獨傳送。
從歷史上看，它已用於對電子郵件中的二進位制資料進行編碼，其中電子郵件伺服器可能會修改行尾。 一個更現代的示例是使用Base64編碼將影象資料直接嵌入HTML原始碼中。 在這裡，有必要對資料進行編碼，以避免像“ <”和“>”這樣的字元被解釋為標籤。

原理

base64 加密原理，是將待轉換字串轉換為二進位制並以三個字為一組（資料不足用 0 補足），每 6 位為一個索引組轉換為十進位制索引，通過索引在 base64 索引表中找到對應的字元作為編碼後的字元（若原資料長度不是 3 的倍數時則對 3 取余余數為 1，則在編碼結果後加2個=；若餘數為 2，則在編碼結果後加 1 個 =。）。

base64 轉換例項

以 helloworld 為例轉換過程如下：

經過上述步驟轉後字串為：aGVsbG93d29ybGQ=，到此一個完整的轉碼例子便完成了。

應用

base64 在需要網路通訊的場景下，有著非常廣泛的應用場景，比如郵件的附件和圖象傳輸，html img 標籤的 src 屬性也可以是 base64 編碼的圖片，還有我們常用的各類證書(支付證書，ssl 證書)的公鑰和私鑰…

Summary

base64 是一個很優秀的編碼方式，他很好的解決了複雜檔案在傳輸中的問題，也因此被廣泛的應用在各種場景之中。關於 base64 的使用，你還需要知道如下幾點：

1. base64 轉碼後的長度會有所變化，會比源資料的長度多出大約 1/3
2. base64 不具有加密特性，因此他不適用於加密的場景
3. 由於 base64 字元中會有 +,/ 等字元，因此如果需要 url 傳參的時候注意需要使用 URL 編碼一下，否則有可能會導致接受到的資料無法正常解密的情況

References

維基百科
Why do we use Base64?
What is base 64 encoding used for?