Base64 編碼是什麼？

Base64 運作步驟

Base64 定義於 RFC 4648。因為 64 = 2⁶，每個輸出字元剛好承載 6 位元，3 個位元組（24 位元）正好對應 4 個字元。

1. 把 24 個位元接起來：010011010110000101101110。
2. 切成四組 6 位元：010011 010110 000101 101110。
3. 換算成數字：19、22、5、46。
4. 逐一查對照表（0 = A、25 = Z、26 = a、51 = z、52 = 0、61 = 9、62 = +、63 = /）：T、W、F、u。
5. 結果：TWFu。

用 = 補位

輸入長度不是 3 的倍數時，最後一組會以 0 位元補滿，並用 = 標示缺少的位元組，因此輸出長度一定是 4 的倍數。

n 個位元組編碼後的長度是 4 × ceil(n ÷ 3) 個字元。1 MB 的檔案會變成約 1.33 MB 的文字；MIME 電子郵件每 76 個字元還會加一個換行，額外負擔再略高一點。

Base64 用在哪裡

• 電子郵件附件：早期郵件系統只能傳送 7 位元文字，所以 MIME 以 Base64 編碼檔案。
• Data URL：直接內嵌在 HTML 或 CSS 中的小圖片，寫成 data:image/png;base64,iVBORw0KGgo...。
• 需要傳送圖片、金鑰或憑證等二進位資料的 JSON 與 XML API。
• JSON Web Token（JWT），其標頭和酬載是以 Base64url 編碼的 JSON。
• TLS 憑證與金鑰的 PEM 檔，會把 Base64 包在 -----BEGIN CERTIFICATE----- 這類標記行之間。
• HTTP Basic 驗證，會把 username:password 以 Base64 編碼後送出。

把圖片以 Data URL 內嵌可以省一次網路請求，但大小會增加 33%，也無法單獨快取，所以通常只對非常小的圖片划算。

Base64、Base64url 與其他編碼

標準 Base64 使用 + 和 /，這兩個字元在 URL 和檔案名稱中有特殊意義。同一份 RFC 中的 URL 安全版本把它們換成 - 和 _，而且常省略 = 補位。

常見錯誤

• 文字必須先轉成位元組，通常是 UTF-8。在 JavaScript 中，若字串含有表情符號或中文等 Latin-1 以外的字元，沒有先做 UTF-8 編碼，btoa() 就會拋出錯誤。
• 混用標準與 URL 安全的字元表會導致解碼失敗；用標準解碼器之前，先把 - 和 _ 換回 + 和 /。
• 缺少補位可能讓嚴格的解碼器失敗；請補上 =，直到長度是 4 的倍數。
• 電子郵件式編碼產生的換行，必須先移除，有些解碼器才肯接受。