什么是 Base64 编码？它的应用场景有哪些？

Base64 编码是一种基于 64 个可打印 ASCII 字符的二进制数据编解码方案。它用于将任何二进制数据（如图片、文件或音频）转换为文本字符串形式，便于在不支持二进制的协议和系统中传输和存储。以下是详细介绍：

一、Base64 编码的原理

1. 字符集与组成：
   • Base64 使用以下 64 个字符：26 个大写字母（A-Z）、26 个小写字母（a-z）、10 个数字（0-9）、加号 “ + “ 和斜杠 “ / “。
   • 补充填充字符 “ = “ 用于对齐编码数据。
2. 编码过程：
   • 将二进制数据划分为每 3 个字节（24 位） 一组。
   • 24 位分为 4 个 6 位单元，每个单元的前面补两个 “00” 以扩展到 8 位。
   • 每个 6 位单元转换为十进制值（0-63），然后映射到 Base64 字符集，例如：

     *字符 "M" 的二进制：01001101 → 拆分为 010011（19） → 对应 Base64 字符 'T'。*  
     

   • 如果数据不足 3 字节，末尾补 “0” 并用 = 填充（1 字节缺 =2 个 =，2 字节缺 =1 个 =）。
3. 转换效果：
   • 输入数据每 3 字节输出为 4 字符的文本字符串。
   • 示例：字符串 “you”（ASCII: y=121, o=111, u=117）编码过程：

     *原始二进制：01111001 01101111 01110101 → 分组为 011110、010110、111101、110101 → 对应 "e"（30）、"W"（22）、"9"（61）、"1"（53） → 编码后为 "eW91"*。  
     

二、核心应用场景

1. 网络协议中的数据传输：
   • 在 HTTP、SMTP（邮件协议）和 MIME 中避免非 ASCII 字符导致的乱码或传输错误，例如 HTTP Basic Authentication 的凭据编码。
2. 前端数据嵌入：
   • 使用 Data URL 内嵌图片、音频或资源，减少 HTTP 请求，例如图片的 HTML 编码：

     <img src="data:image/svg+xml;base64,PHN2ZyB4bWxucz0iaHR0c...==">  
     

     和 CSS 背景：。

3. JSON 和 XML 的数据存储：
   • 将二进制数据（如 RSA 证书密钥）转为 Base64 字符串存储为文本字段，避免特殊字符转义问题。
4. 跨系统兼容处理：
   • 在只支持文本的协议（如二进制文件上传）中统一传输格式，并在代码中直接操作二进制内容无需转义。