base64编码原理及js代码实现

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一、概念

base64编码不提供加密，只是将一种形式的数据转化为另一种形式。

Base64编码使用二进制表示，字符串的每一个字符由8个字节表示。

二、Base64字母表

支持字符（可以进行编码的字符）：字母从A-Z，a-z，数字0-9，以及加号+、斜杠/和等号组成,一共65个字符，因而我们可以用6位二进制表示某个字符。

注：base64字母表中的第65个字符=等号不参与转码，只是作为占位符出现（base64编码转化为字符串时空字符使用=作为占位符），因而参与转化的字符一共是2^6=64个，所以可以用八位二进制数值表示。

码值	字符	码值	字符	码值	字符	码值	字符
0	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	0
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	/
						64	=

三、编码原理

以字符串hat为例。

1. 将每一个字符都转化为二进制

   01101000-01100001-01110100
   

2. 将二进制编码长度转换为6

   011010-000110-000101-110100
   

3. 将每个6位转化为数字

   26-6-5-52
   

4. 使用base64字母表替换数字

   a-G-F-0
   

   转化结果就是aGF0。

   字符串的每三个字节最终表示为四个字节，所以生成的base64编码字符串总是比原始字符串大33％。

到这里，编码原理就结束了。

四、代码实现

在对一个字符串进行base64编码之前需要注意一点，因为每一个字符是由8位二进制码表示，因而base64编码无法将ASCII编码中排名超过255的字符进行编码。

由此在编码转换之前应先做一个合法字符校验。

const isBase64EncodeSymbolIllegal = str => {
  return [...str].some(v => {
    return v.charCodeAt() > 255
  })
}

当然，以上这个函数现在已经用不上了，因为我们现在可以用更方便的方法进行base64字符与一般字符相互转化。使用atob(),btoa()进行编码转化。

base64编码 btoa()

将普通字符串进行base64编码。

btoa('test')    // "dGVzdA=="

btoa('测试')    //Throw Error: The string to be encoded contains characters outside of the Latin1 range.

base64解码 atob()

将base64码转化为一般字符串。

atob('YWRtaW4=')    //"admin"

atob('admin')       //Throw Error: The string to be decoded is not correctly encoded.

2018-8-2新增

btoa()与atob()代码实现，使用Buffer转换。

const atob = str => new Buffer(str, 'base64').toString('binary');

const btoa = str => new Buffer(str, 'binary').toString('base64');

END