Base64 編碼
Base64 是一種將二進位資料轉換成純文字的編碼方式，讓二進位資料可以在只支援文字的環境中安全傳輸。
Base64 不是加密，只是一種編碼，任何人都可以解碼還原原始資料。
什麼是 Base64
Base64 使用 64 個可列印的 ASCII 字元 (A-Z、a-z、0-9、+、/) 來表示二進位資料，每 3 個位元組的輸入會被編碼成 4 個字元的輸出。
名稱「Base64」代表它的字符集大小是 64。
輸入：任意二進位資料
輸出：只包含 A-Z、a-z、0-9、+、/ 和 = 的文字字串編碼後的資料大小約是原始資料的 4/3 倍 (約增加 33%)。
Base64 的編碼原理
Base64 的核心是將每 3 個位元組 (24 位元) 拆分成 4 個 6 位元的群組，每個群組對應 Base64 字符集中的一個字元。
編碼步驟
以編碼 "Man" 為例：
步驟一：取得每個字元的 ASCII 值 (十進位)
'M' = 77
'a' = 97
'n' = 110步驟二：轉換成二進位
M: 01001101
a: 01100001
n: 01101110步驟三：將 24 位元拆成 4 個 6 位元群組
01001101 01100001 01101110
→ 010011 | 010110 | 000101 | 101110
→ 19 | 22 | 5 | 46步驟四：對應 Base64 字符集
19 → T
22 → W
5 → F
46 → u結果："Man" → "TWFu"
填充 (Padding)
當輸入的長度不是 3 的倍數時，用 = 作為填充符號：
- 輸入剩 2 個位元組 → 輸出 3 個字元 +
=(一個填充) - 輸入剩 1 個位元組 → 輸出 2 個字元 +
==(兩個填充)
"Ma" → "TWE="
"M" → "TQ=="Base64URL
標準 Base64 使用 + 和 / 兩個字元，這些字元在 URL 中有特殊意義，直接放在 URL 裡會造成問題。
Base64URL 是 Base64 的變體，把：
+換成-/換成_- 通常省略末尾的
=填充
Base64： TWFu+abc/def==
Base64URL：TWFu-abc_defJWT 使用的就是 Base64URL，這也是為什麼 JWT 可以直接放在 URL 的查詢參數中。
使用 Base64
JavaScript
// 編碼 (字串轉 Base64)
const encoded = btoa('Hello World');
console.log(encoded); // SGVsbG8gV29ybGQ=
// 解碼 (Base64 轉字串)
const decoded = atob('SGVsbG8gV29ybGQ=');
console.log(decoded); // Hello World
// 處理非 ASCII 字元 (例如中文)，需要先編碼
const text = '你好';
const encoded = btoa(encodeURIComponent(text));
const decoded = decodeURIComponent(atob(encoded));Node.js 使用 Buffer：
// 編碼
const encoded = Buffer.from('Hello World').toString('base64');
// 解碼
const decoded = Buffer.from('SGVsbG8gV29ybGQ=', 'base64').toString('utf8');
// Base64URL
const encodedURL = Buffer.from('Hello World').toString('base64url');Python
import base64
# 編碼
encoded = base64.b64encode(b'Hello World')
print(encoded) # b'SGVsbG8gV29ybGQ='
# 解碼
decoded = base64.b64decode(b'SGVsbG8gV29ybGQ=')
print(decoded) # b'Hello World'
# Base64URL
encoded_url = base64.urlsafe_b64encode(b'Hello World')命令列
# 編碼
echo -n "Hello World" | base64
# SGVsbG8gV29ybGQ=
# 解碼
echo "SGVsbG8gV29ybGQ=" | base64 --decode
# Hello World常見應用場景
電子郵件附件 (MIME)
電子郵件協定 (SMTP) 最初只設計來傳輸 ASCII 文字，二進位的圖片或文件需要用 Base64 編碼後才能附加在郵件中。
在 HTML / CSS 中嵌入圖片
將圖片轉成 Base64，直接嵌入 HTML 或 CSS，避免額外的 HTTP 請求：
<img src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAA..." />.icon {
background-image: url('data:image/svg+xml;base64,PHN2Zy...');
}JWT (JSON Web Token)
JWT 的 Header 和 Payload 都是 Base64URL 編碼：
eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJ1c2VySWQiOiIxMjMifQ.signature解碼 Payload 部分：
const payload = atob('eyJ1c2VySWQiOiIxMjMifQ==');
// {"userId":"123"}API 認證 (HTTP Basic Auth)
HTTP Basic Authentication 將使用者名稱和密碼用 Base64 編碼後放在請求標頭中：
Authorization: Basic dXNlcjpwYXNzd29yZA==解碼後是 user:password。
注意：Base64 不是加密，這個方案只有在 HTTPS 下才安全。
在文字協定中傳輸二進位資料
任何需要在純文字環境中傳遞二進位資料的場景，都可以用 Base64：
- 在 JSON API 中傳輸圖片或檔案
- 在 XML 中嵌入二進位資料
- 在環境變數中儲存憑證 (例如 SSL 憑證)
總結
- Base64 是編碼，不是加密，可以被任何人解碼
- 將 3 個位元組的輸入編碼成 4 個字元，資料大小增加約 33%
- Base64URL 是 URL 安全的變體，將
+換成-、/換成_ - 常見用途：電子郵件附件、HTML 嵌入圖片、JWT、HTTP Basic Auth