base64 编码原理和实现方法

base64 编码是使用 64 个可打印 ASCII 字符（A-Z、a-z、0-9、+、/）将任意字节序列数据编码成 ASCII 字符串，另有 “=” 符号用作后缀用途。

base64 是网络上最常见的用于传输 8Bit 字节码的编码方式之一，base64 就是一种基于 64 个可打印字符来表示二进制数据的方法。

base64 编码是从二进制到字符的过程，可用于在 HTTP 环境下传递较长的标识信息。采用 base64 编码具有不可读性，需要解码后才能阅读。

base64 将输入字符串按字节切分，取得每个字节对应的二进制值（若不足 8 比特则高位补 0），然后将这些二进制数值串联起来，再按照 6 比特一组进行切分，最后一组若不足 6 比特则末尾补 0。将每组二进制值转换成十进制，然后在上述表格中找到对应的符号并串联起来就是 base64 编码结果。

由于二进制数据是按照 8 比特一组进行传输，因此 base64 按照 6 比特一组切分的二进制数据必须是 24 比特的倍数（6和8的最小公倍数）。24 比特就是 3 个字节，若原字节序列数据长度不是 3 的倍数时且剩下 1 个输入数据，则在编码结果后加 2 个=；若剩下 2 个输入数据，则在编码结果后加 1 个=。

完整的 base64 定义可见 RFC1421 和 RFC2045。因为 base64 算法是将 3 个字节原数据编码为 4 个字节新数据，所以 base64 编码后的数据比原始数据略长，为原来的 4/3。在电子邮件中，根据 RFC822 规定，每 76 个字符，还需要加上一个回车换行。可以估算编码后数据长度大约为原长的 135.1%。

base64 可用于任意数据的底层二进制数据编码，以应用于只能传输ASCII字符的场合。不过最常用于文本数据的处理传输，例如在 MIME 格式的电子邮件中，base64 可以用来编码邮件内容，方便在不同语言计算机间传输而不乱码，注意是传输而不是显示，例如在西欧地区计算机上使用 utf-8 编码即可正常显示中文（安装有对应字库），但是它未必能正常传输中文，这时转换为 base64 便无此顾虑。

base64 编码若无特别说明，通常约定非 ASCII 字符按照 UTF-8 字符集进行编码处理。

golang 中 base64 的编码和解码可以用内置库 encoding/base64。

base64 编码示例：

package main
import (
	"encoding/base64"
	"fmt"
	"log"
)

func main() {
	input := []byte("hello world")
	fmt.Println("原始内容：" + string(input))

	// 演示base64编码
	encodeString := base64.StdEncoding.EncodeToString(input)
	fmt.Println("编码：" + encodeString)

	// 对上面的编码结果进行base64解码
	decodeBytes, err := base64.StdEncoding.DecodeString(encodeString)
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
	}
	fmt.Println("解码：" + string(decodeBytes))

	// 如果要用在url中，需要使用 URLEncoding
	uEnc := base64.URLEncoding.EncodeToString([]byte(input))
	fmt.Println("url编码：" + uEnc)

	uDec, err := base64.URLEncoding.DecodeString(uEnc)
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
	}
	fmt.Println("url解码：" + string(uDec))
}

运行结果如下：

原始内容：hello world
编码：aGVsbG8gd29ybGQ=
解码：hello world
url编码：aGVsbG8gd29ybGQ=
url解码：hello world