Base64 Memo

Mon Apr 14 2025

Base64 编码原理详解

Base64 是一种将 二进制数据编码为 ASCII 字符串 的方法，主要用于在需要传输文本的场合中安全地传输二进制数据（如图片、音频、文件等）。

编码原理

  1. 每 3 字节（24 位） 的原始数据被分为 4 组 6 位数据块
  2. 每组 6 位（二进制范围 0~63）通过查表转换成一个 Base64 字符
  3. 如果原始数据不足 3 字节，会补 0，再使用 = 作为填充标识符

Base64 字符表（共 64 个字符）

编号范围 字符
0 - 25 A - Z
26 - 51 a - z
52 - 61 0 - 9
62 +
63 /

Base64 输出只使用这 64 个字符 + =（用于填充）

Base64 编码中不足3字节时的处理方式

在 Base64 编码中，数据以每 3 个字节（24 位） 为一组进行编码，转换为 4 个 6 位字符。

不足3字节的补位规则

剩余字节数 需要补零 编码后有效字符数 末尾填充的 = 数量
1 字节 补 16 位 0 2 个 2 个 =
2 字节 补 8 位 0 3 个 1 个 =

Base64 编码结果的长度总是 4 的倍数，必要时通过 = 补齐。

编码示例

    fun test_base64() {
        val originalText = "A"
        val utf8ByteArray = originalText.toByteArray(Charsets.UTF_8)
        println("UTF8 byte array group by 6 digit: ${utf8ByteArray.toBinaryString().chunked(8)}")
        // UTF8 byte array group by 6 digit: [01000001]
 
        val encoded = Base64.encodeToByteArray(utf8ByteArray)
 
        println("base64 encode byte array group by 6 digit: ${encoded.toBinaryString().chunked(8)}")
        //　base64 encode byte array group by 6 digit: [01010001, 01010001, 00111101, 00111101]
        // 
        // 01000001 // ASCII 'A' = 0x41
        // 不足 3 字节 → 补16个0：
        // 01000001 00000000 00000000
        // 分组成 4 个 6 位：
        // 010000 010000 000000 000000
        //   16      16      0      0
        // 查 Base64 表：
        // Q Q A A -> Q Q = = (补两个=)
        // 01010001 01010001 00111101 00111101
    }
 
    private fun ByteArray.toBinaryString() =
        this.joinToString("") { it.toString(2).padStart(8, '0') }
    fun test_base64() {
        val originalText = "Aa"
        val utf8ByteArray = originalText.toByteArray(Charsets.UTF_8)
        println("UTF8 byte array group by 6 digit: ${utf8ByteArray.toBinaryString().chunked(8)}")
        // UTF8 byte array group by 6 digit: [01000001, 01100001]
 
        val encoded = Base64.encodeToByteArray(utf8ByteArray)
 
        println("base64 encode byte array group by 6 digit: ${encoded.toBinaryString().chunked(8)}")
        // base64 encode byte array group by 6 digit: [01010001, 01010111, 01000101, 00111101]
        //
        // 01000001, 01100001 // ASCII 'Aa'
        // 不足 3 字节 → 补8个0：
        // 01000001 01100001 00000000
        // 分组成 4 个 6 位：
        // 010000 010110 000100 000000
        //   16      22      4      0
        // 查 Base64 表：
        // Q W E A -> Q W E = (补一个=)
        // 01010001 01010111 01000101 00111101
    }
 
    private fun ByteArray.toBinaryString() =
        this.joinToString("") { it.toString(2).padStart(8, '0') }

← Back to home