Base64
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1. Base64 简介
有时，二进制数据不方便传输，我们想把二进制数据编译为 ascii 字符。这时，可以采用 hex 编码，它会把 1 个字节编码为 2 个 hex 字符； Base64 是一种比 hex 更省空间的编码， 它会把 3 个字节编码为 4 个 Base64 字符。
foo ----hex----> 666f6f // 编码后增加一倍 foo ---base64--> Zm9v // 编码后增加 1/3，空间效率更高
Base64 的字符集为：
Value Encoding Value Encoding Value Encoding Value Encoding
0 A 17 R 34 i 51 z
1 B 18 S 35 j 52 0
2 C 19 T 36 k 53 1
3 D 20 U 37 l 54 2
4 E 21 V 38 m 55 3
5 F 22 W 39 n 56 4
6 G 23 X 40 o 57 5
7 H 24 Y 41 p 58 6
8 I 25 Z 42 q 59 7
9 J 26 a 43 r 60 8
10 K 27 b 44 s 61 9
11 L 28 c 45 t 62 +
12 M 29 d 46 u 63 /
13 N 30 e 47 v
14 O 31 f 48 w (pad) =
15 P 32 g 49 x
16 Q 33 h 50 y
1.1. Base64 基本规则
编码表中有 64 个字符，由于 2^6 = 64，所以 6 个比特位可唯一表示编码表中的任意字符。 Base64 的基本规则就是：把数据按“每 6 比特位”分割，然后分别查找对应编码即可。 实例如下：
The following example of Base64 data is from [5], with corrections.
Input data: 0x14fb9c03d97e
Hex: 1 4 f b 9 c | 0 3 d 9 7 e
8-bit: 00010100 11111011 10011100 | 00000011 11011001 01111110
6-bit: 000101 001111 101110 011100 | 000000 111101 100101 111110
Decimal: 5 15 46 28 0 61 37 62
Output: F P u c A 9 l +
Input data: 0x14fb9c03d9
Hex: 1 4 f b 9 c | 0 3 d 9
8-bit: 00010100 11111011 10011100 | 00000011 11011001
pad with 00
6-bit: 000101 001111 101110 011100 | 000000 111101 100100
Decimal: 5 15 46 28 0 61 36
pad with =
Output: F P u c A 9 k = pad 规则：让输出长度是 4 的倍数
Input data: 0x14fb9c03
Hex: 1 4 f b 9 c | 0 3
8-bit: 00010100 11111011 10011100 | 00000011
pad with 0000
6-bit: 000101 001111 101110 011100 | 000000 110000
Decimal: 5 15 46 28 0 48
pad with = =
Output: F P u c A w = = pad 规则：让输出长度是 4 的倍数
1.2. 关于 padding
padding 规则：让输出长度是 4 的倍数。 下面是 Base64 的其它一些实例：
BASE64("") = ""
BASE64("f") = "Zg=="
BASE64("fo") = "Zm8="
BASE64("foo") = "Zm9v"
BASE64("foob") = "Zm9vYg=="
BASE64("fooba") = "Zm9vYmE="
BASE64("foobar") = "Zm9vYmFy"
仔细观察编码规则，我们可以知道 最多 2 个连续 padding 字符， 也就是不可能出现 3 个或多于 3 个 padding 字符。
此外， padding 并不是必要的，没有 padding 也可以无歧义地进行解码。 既然 padding 可有可无，那为什么还要设计 padding 呢？这是 为了方便 Base64 字符串进行 concatenation 操作， 如：
I encodes to SQ (SQ== with padding) AM encodes to QU0 (QU0= with padding) TJM encodes to VEpN (VEpN with padding)
如果我们把没有 padding 的 Base64 字符进行 concatenation，得到 SQQU0VEPN。这时，我们没有办法解码出原信息了。而如果有 padding，则 concatenation 后得到 SQ==QU0=VEpN，这时我们可以解码出原信息。
1.3. Base64 变种
Base64 有很多变种，如图 1 所示（摘自：https://en.wikipedia.org/wiki/Base64#Variants_summary_table ）。
Figure 1: Base64 变种