Base64编码原理解析

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一、Base64

Base64编码是一种将二进制数据转换成ASCII字符的编码方式。它将每3个字节的二进制数据分成4个6位的组，然后将这些6位的值转换成可打印的ASCII字符。编码后的数据长度通常会比原始数据多出1/3。

Base64编码的原理如下：

1. 将需要编码的数据（原始数据）分割成每3个字节一组（每个字节有8位），即24位。
2. 将这24位数据分成4个6位的组。如果原始数据长度不是3的倍数，会有1或2个字节剩余，需要进行补零操作。
3. 将每个6位的组转换为一个Base64字符。Base64字符集由A-Z、a-z、0-9、+和/共64个字符组成。

以字符串"hello world"为例，它的ASCII码为（下面👇是ASCII码对照表）：

104, 101, 108, 108, 111, 32, 119, 111, 114, 108, 100

将这些ASCII码转换为二进制（对照上表）：

01101000, 01100101, 01101100, 01101100, 01101111, 00100000, 01110111, 01101111, 01110010, 01101100, 01100100

将上述二进制数据分成每6位一组：

011010, 000110, 010110, 110001, 101101, 101111, 001000, 011101, 111011, 100110, 011001, 100111, 011010, 011001, 100111, 011100

我们把前面2个拿来分析下原理，在 JavaScript 中，可以使用 parseInt 函数将二进制字符串转换为十进制数值，所以有下面的结果26，6 其他结果类似推导

let binary = '011010';
let decimal = parseInt(binary, 2);

console.log(decimal); // 输出 26
 

011010 -> 26
000110 -> 6

转换的依据是Base64编码规则，其中将每6位二进制数转换为一个Base64字符。Base64字符集包含A-Z、a-z、0-9、+和/共64个字符。

将二进制数转换为Base64字符的步骤如下：

1. 将6位二进制数转换为十进制数。
2. 根据十进制数对应的字符在Base64字符集中找到对应的字符。

根据上述步骤，可以得到：
011010 -> 26 -> ‘a’
000110 -> 6 -> ‘G’

因此，上述6位一组的数据转换为Base64字符是’aG’。

将上述6位一组的数据转换为Base64字符：
aGVsbG8gd29ybGQ=

所以，“hello world"字符串的Base64编码结果是"aGVsbG8gd29ybGQ=”

二、javascript中 base64 编码与解码的方式

在JavaScript中，可以使用btoa()函数进行Base64编码，使用atob()函数进行Base64解码。

编码示例：

let str = 'Hello World';
let encodedStr = btoa(str);
console.log(encodedStr); // "SGVsbG8gV29ybGQ="

解码示例：

let encodedStr = "SGVsbG8gV29ybGQ=";
let decodedStr = atob(encodedStr);
console.log(decodedStr); // "Hello World"

需要注意的是，btoa()和atob()函数只能处理ASCII字符，如果需要编码和解码非ASCII字符，可以使用encodeURIComponent()和decodeURIComponent()函数。

let str = '你好，世界';
let encodedStr = btoa(encodeURIComponent(str));
console.log(encodedStr); // "JUU0JUJEJUQwJUU1JUJFJUE2JUU3JTk1JThDJUU4JUJGJUE5"

let encodedStr = "JUU0JUJEJUQwJUU1JUJFJUE2JUU3JTk1JThDJUU4JUJGJUE5";
let decodedStr = decodeURIComponent(atob(encodedStr));
console.log(decodedStr); // "你好，世界"

另外，还可以使用第三方库如Buffer来进行Base64编码和解码。

编码示例：

const Buffer = require('buffer').Buffer;

let str = 'Hello World';
let encodedStr = Buffer.from(str).toString('base64');
console.log(encodedStr); // "SGVsbG8gV29ybGQ="

解码示例：

const Buffer = require('buffer').Buffer;

let encodedStr = "SGVsbG8gV29ybGQ=";
let decodedStr = Buffer.from(encodedStr, 'base64').toString();
console.log(decodedStr); // "Hello World"

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总结

今天的内容，简单介绍什么是base64编码以及它编码的原理。接着举例了前端使用base64编码/解码的方式。