Base64 编码解码原理

在处理二进制文件、图片或加密密钥时，常会碰到一种看似“奇怪”的字符序列——Base64。它并不是随意挑选的字符，而是通过严格的位映射，把每三个字节的二进制流压缩成四个可打印字符，从而兼容传统的文本传输协议。

位操作的核心逻辑

Base64 采用 6 位一组的划分方式：原始数据先以 8 位为单位读取，连续三字节（共 24 位）被切割成四段，每段恰好 6 位。随后，这四段的数值作为索引，映射到字母表「A‑Z、a‑z、0‑9、+、/」上。若原始字节数不是 3 的整数倍，末尾会补 0 并使用「=」填充，以保证输出长度始终是 4 的倍数。

• 读取 3 个字节 → 24 位二进制。
• 将 24 位分割为 4 × 6 位。
• 每 6 位转为十进制索引，查表得到对应字符。
• 不足 3 字节时，用 0 填充并在末尾加「=」。

# Python 示例：将 b'Hi' 编码为 Base64
import base64
data = b'Hi'
encoded = base64.b64encode(data).decode()
print(encoded)  # 输出: SGk=

解码的逆向过程

解码时，先把每个 Base64 字符逆向映射回 6 位二进制块，拼接后重新按 8 位划分。若遇到「=」填充符，则相应的 6 位全为 0，最终在恢复原始字节流时被截除。整个过程恰好是编码的镜像，确保信息不丢失。

“Base64 并不压缩数据，它的目标是让二进制内容在只能传输文本的通道里保持原样。”

了解了这些底层细节，面对任何需要“可视化”二进制的场景，都能快速判断是否该把数据塞进 Base64 的“盒子”。