一、什么是Base64?
百度百科中对Base64有一个很好的解释：“Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节码的编码方式之一，Base64就是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的方法”。
什么是“可打印字符”呢？为什么要用它来传输8Bit字节码呢？在回答这两个问题之前我们有必要来思考一下什么情况下需要使用到Base64？Base64一般用于在HTTP协议下传输二进制数据，由于HTTP协议是文本协议，所以在HTTP协议下传输二进制数据需要将二进制数据转换为字符数据。然而直接转换是不行的。因为网络传输只能传输可打印字符。什么是可打印字符？在ASCII码中规定，0~31、127这33个字符属于控制字符，32~126这95个字符属于可打印字符，也就是说网络传输只能传输这95个字符，不在这个范围内的字符无法传输。那么该怎么才能传输其他字符呢？其中一种方式就是使用Base64。
Base64，就是使用64个可打印字符来表示二进制数据的方法。
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Base64是一种用64个字符来表示任意二进制数据的方法。
用记事本打开exe、jpg、pdf这些文件时，我们都会看到一大堆乱码，因为二进制文件包含很多无法显示和打印的字符，所以，如果要让记事本这样的文本处理软件能处理二进制数据，就需要一个二进制到字符串的转换方法。Base64是一种最常见的二进制编码方法。
Base64的原理很简单，首先，准备一个包含64个字符的数组：
['A', 'B', 'C', ... 'a', 'b', 'c', ... '0', '1', ... '+', '/']
然后，对二进制数据进行处理，每3个字节一组，一共是3x8=24bit，划为4组，每组正好6个bit：
这样我们得到4个数字作为索引，然后查表，获得相应的4个字符，就是编码后的字符串。
所以，Base64编码会把3字节的二进制数据编码为4字节的文本数据，长度增加33%，好处是编码后的文本数据可以在邮件正文、网页等直接显示。
如果要编码的二进制数据不是3的倍数，最后会剩下1个或2个字节怎么办？Base64用\x00字节在末尾补足后，再在编码的末尾加上1个或2个=号，表示补了多少字节，解码的时候，会自动去掉。
Python内置的base64可以直接进行base64的编解码：
由于标准的Base64编码后可能出现字符+和/，在URL中就不能直接作为参数，所以又有一种"url safe"的base64编码，其实就是把字符+和/分别变成-和_：
还可以自己定义64个字符的排列顺序，这样就可以自定义Base64编码，不过，通常情况下完全没有必要。
Base64是一种通过查表的编码方法，不能用于加密，即使使用自定义的编码表也不行。
Base64适用于小段内容的编码，比如数字证书签名、Cookie的内容等。
由于=字符也可能出现在Base64编码中，但=用在URL、Cookie里面会造成歧义，所以，很多Base64编码后会把=去掉：
去掉=后怎么解码呢？因为Base64是把3个字节变为4个字节，所以，Base64编码的长度永远是4的倍数，因此，需要加上=把Base64字符串的长度变为4的倍数，就可以正常解码了。
请写一个能处理去掉=的base64解码函数：
小结
Base64是一种任意二进制到文本字符串的编码方法，常用于在URL、Cookie、网页中传输少量二进制数据。
在项目中，将报文进行压缩、加密后，最后一步必然是使用base64编码，因为base64编码的字符串，更适合不同平台、不同语言的传输；
- 这算法是编码, 不是压缩, 编码后只会增加字节数;（比之前多3分之一，如之前是3，编码后是4）
- 算法简单, 几乎不会影响效率;
- 算法可逆, 解码很方便, 不用于私密信息通信;
- 虽然解码方便, 但毕竟编码了, 肉眼还是不能直接看出原始内容;
- 加密后的字符串只有[0-9a-zA-Z+/=], 不可打印字符(包括转移字符)也可传输;
公钥证书也好，电子邮件数据也好，经常要用到Base64编码，那么为什么要作一下这样的编码呢？
我们知道在计算机中任何数据都是按ascii码存储的，而ascii码的128～255之间的值是不可见字符。
而在网络上交换数据时，比如说从A地传到B地，往往要经过多个路由设备，
由于不同的设备对字符的处理方式有一些不同，这样那些不可见字符就有可能被处理错误，这是不利于传输的。
所以就先把数据先做一个Base64编码，统统变成可见字符，这样出错的可能性就大降低了。
使用场景：
对证书来说，特别是根证书，一般都是作Base64编码的，因为它要在网上被许多人下载。
电子邮件的附件一般也作Base64编码的，因为一个附件数据往往是有不可见字符的。
比如http协议当中的key value字段的值，必须进行URLEncode ，
因为一些特殊符号（等号或者空格）是有特殊含义的，造成混淆，解析失败，那么需要把这些值统一处理为可见字符，传输完再解析回来。-
xml格式的文件中如果想嵌入另一个xml文件。直接嵌入，那么各种标签（有两套xml标签）就混乱了，不容易被解析。怎么办？
1，把另一个xml编译成字节数组转换成逗号隔开的字符串。
2，编译成可见字符。
结果：2好些。因为1消耗的空间比原来多一倍，而2只是多三分之一。 网页中一些小图片可以直接以base64编码的方式嵌入。不用再用链接请求消耗资源。
很多比较老的协议还是只支持纯文本的,比如SMTP协议。
有时在一些特殊应用的场合，大多数消息是纯文本的，偶尔需要用这条纯文本通道传一张图片之类的情况发生的时候,就会用到base64http虽然也是纯文本协议，但是http有针对二进制数据做特殊的规定（mime），所以用http直接传输二进制数据是可行的。
但是有些特殊情况，比如返回需要在json内部之类的。
代码（从esp32中拷贝出来）
static const unsigned char base64_table[65] =
"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
/**
* base64_encode - Base64 encode
* @src: Data to be encoded
* @len: Length of the data to be encoded
* @out_len: Pointer to output length variable, or %NULL if not used
* Returns: Allocated buffer of out_len bytes of encoded data,
* or %NULL on failure
*
* Caller is responsible for freeing the returned buffer. Returned buffer is
* nul terminated to make it easier to use as a C string. The nul terminator is
* not included in out_len.
*/
unsigned char * base64_encode(const unsigned char *src, size_t len,
size_t *out_len)
{
unsigned char *out, *pos;
const unsigned char *end, *in;
size_t olen;
int line_len;
olen = len * 4 / 3 + 4; /* 3-byte blocks to 4-byte */
olen += olen / 72; /* line feeds */
olen++; /* nul termination */
if (olen < len)
return NULL; /* integer overflow */
out = os_malloc(olen);
if (out == NULL)
return NULL;
end = src + len;
in = src;
pos = out;
line_len = 0;
//末尾指针地址减初始指针地址，确保大于3个，3个才能转换为4个
while (end - in >= 3) {
*pos++ = base64_table[in[0] >> 2];
*pos++ = base64_table[((in[0] & 0x03) << 4) | (in[1] >> 4)];
*pos++ = base64_table[((in[1] & 0x0f) << 2) | (in[2] >> 6)];
*pos++ = base64_table[in[2] & 0x3f];
in += 3;
line_len += 4;
if (line_len >= 72) {
*pos++ = '\n';//不知道为啥要加这个？我加过不加这种的
line_len = 0;
}
}
if (end - in) {
*pos++ = base64_table[in[0] >> 2];
if (end - in == 1) {
*pos++ = base64_table[(in[0] & 0x03) << 4];
*pos++ = '=';
} else {
*pos++ = base64_table[((in[0] & 0x03) << 4) |
(in[1] >> 4)];
*pos++ = base64_table[(in[1] & 0x0f) << 2];
}
*pos++ = '=';
line_len += 4;
}
if (line_len)//不知道为啥要加这个？我加过不加这种的
*pos++ = '\n';
*pos = '\0';
if (out_len)
*out_len = pos - out;
return out;
}
/**
* base64_decode - Base64 decode
* @src: Data to be decoded
* @len: Length of the data to be decoded
* @out_len: Pointer to output length variable
* Returns: Allocated buffer of out_len bytes of decoded data,
* or %NULL on failure
*
* Caller is responsible for freeing the returned buffer.
*/
unsigned char * base64_decode(const unsigned char *src, size_t len,
size_t *out_len)
{
unsigned char dtable[256], *out, *pos, block[4], tmp;
size_t i, count, olen;
int pad = 0;
os_memset(dtable, 0x80, 256);
for (i = 0; i < sizeof(base64_table) - 1; i++)
dtable[base64_table[i]] = (unsigned char) i;
dtable['='] = 0;
count = 0;
for (i = 0; i < len; i++) {
if (dtable[src[i]] != 0x80)
count++;
}
if (count == 0 || count % 4)
return NULL;
olen = count / 4 * 3;
pos = out = os_malloc(olen);
if (out == NULL)
return NULL;
count = 0;
for (i = 0; i < len; i++) {
tmp = dtable[src[i]];
if (tmp == 0x80)
continue;
if (src[i] == '=')
pad++;
block[count] = tmp;
count++;
if (count == 4) {
*pos++ = (block[0] << 2) | (block[1] >> 4);
*pos++ = (block[1] << 4) | (block[2] >> 2);
*pos++ = (block[2] << 6) | block[3];
count = 0;
if (pad) {
if (pad == 1)
pos--;
else if (pad == 2)
pos -= 2;
else {
/* Invalid padding */
os_free(out);
return NULL;
}
break;
}
}
}
*out_len = pos - out;
return out;
}
