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淺談nodejs中怎麼對字串進行Base64編碼和解碼

2021-09-07 13:00:27
什麼是Base64編碼？Base64是如何工作的？下面本篇文章給大家介紹一下使用Node.js對字串進行 Base64編碼和解碼的方法，希望對大家有所幫助！

什麼是 Base64 編碼？

Base64 編碼是一種將資料（通常是二進位制）轉換為 ASCII 字元集的方法。Base64 因為能夠起到隱藏資料的效果而常常被誤認為是一種加密技術。值得強調的是， Base64 不是一種加密或壓縮技術。實際上，Base64 編碼資訊的大小是原始資料實際大小的 1.3333 倍。

理解：假設我們有 6 個 ASCII 字元，那麼二進位制資料就是 6 * 8 = 48（位）。如果使用 Base64 編碼的話，那麼就會分成 48 / 6 = 8(組)，每一組就會對應一個 ASCII 字元，也即是說，經過 Base64 編碼後，我們會有 8 個 ASCII 字元。因為資料傳輸的時候都會被轉換為電訊號（雖然你看到的是字元），所以資料的大小都是按位元來算的，8 個 ASCII 字元就是 8 * 8 = 64（位），64 / 48 = 4 / 3 ≈ 1.3333 。 綜上所述，Base64 編碼資訊的大小是原始資料實際大小的 1.3333 倍。

Base64 是使用最廣泛的基本編碼技術，另外兩種常用的編碼方案是 Base16 和 Base32。

Base64 是如何工作的？

將資料轉換為 base64 是一個多步驟的過程。以下是它對文字字串的工作方式：

  1. 計算輸入文字的 8 位二進位制版本；
  2. 將 8 位版本的資料重新以 6 位為一單元去分組；
  3. 找到每個 6 位二進位制塊的十進位制版本；
  4. 通過查詢 Base64 編碼表獲得每個十進位制值所對應的 Base64 符號。

為了更好地理解這個概念，讓我們看一個例子。假設我們有字串「Go win」，我們想將其轉換為 Base64 字串。第一步是將此字串轉換為二進位制。 「Go win」的二進位制版本是：

01000111 01101111 00100000 01110111 01101001 01101110

您可以在此處看到每個字元由 8 位表示。然而，正如我們之前所說，Base64 將 8 位二進位制為一組形式的資料轉換為 6 位為一組形式的資料。這是因為 Base64 格式只有 64 個字元：26 個大寫字母、26 個小寫字母、10 個數位字元以及用於換行的「+」和「/」符號。

Base64 不使用所有的 ASCII 特殊字元，而只使用這幾個。請注意，Base64 的某些實現使用與「+」和「/」不同的特殊字元。

回到這個例子，讓我們將 8 位資料分成 6 位為一組。

010001 110110 111100 100000 011101 110110 100101 101110

您不會總是能夠將資料分成完整的 6 位集，在這種情況下，您將不得不手動填充 0 。

現在對於上面的每個塊，我們必須找到它的十進位制值。下面給出了這些十進位制值：

Binary Decimal 
010001 17 
110110 54 
111100 60 
100000 32 
011101 29 
110110 54 
100101 37 
101110 46

最後，我們必須檢視我們剛剛從二進位制資料計算出的每個十進位制數的 Base64 值。 Base64 編碼表如下所示：

1.png

在這裡你可以看到十進位制的 17 對應於「R」，十進位制的 54 對應於「2」，依此類推。使用此編碼表，我們可以看到字串「Go win」使用 Base64 編碼為「R28gd2lu」。您可以使用任何線上文字轉 Base64 轉換器來驗證此結果。

為什麼要使用 Base64 編碼？

以二進位制格式傳送資訊有時會有風險，因為並非所有應用程式或網路系統都可以處理原始二進位制檔案。另一方面，ASCII 字元集廣為人知，並且對於大多數系統來說處理起來非常簡單。

例如，電子郵件伺服器需要文字資料，因此通常使用 ASCII。因此，如果您想將圖片或任何其他二進位制檔案傳送到電子郵件伺服器，您首先需要將其編碼為基於文字的格式，最好是 ASCII。這就是 Base64 編碼在將二進位制資料轉換為正確格式方面非常方便的地方。

使用 Node.js 對字串進行 Base64 編碼

在 Node.js 中對 Base64 字串進行編碼的最簡單方法是通過 Buffer 物件。在 Node.js 中，Buffer 是一個全域性物件，這意味著你不需要使用 require 語句匯入應用程式就可以使用 Buffer 物件。

在實體記憶體中，緩衝區是一個不可變的整數陣列，它也能夠執行許多不同的編碼/解碼。這些包括到從 UTF-8、UCS2、Base64 和 十六進位制編碼到另外一種格式， 或者從另外一種格式編碼到 UTF-8、UCS2、Base64 和 十六進位制。當您編寫處理和運算元據的程式碼時，您可能會在某個時候使用 Buffer 物件。

看看下面的例子。在這裡，我們將使用 Buffer 物件將文字字串編碼為 Base64。將以下程式碼儲存在「encode-text.js」檔案中：

'use strict'; 

let data = 'stackabuse.com'; 
let buff = new Buffer(data); // 預設用 utf-8 編碼格式解釋字串
let base64data = buff.toString('base64');
console.log('"' + data + '" converted to Base64 is "' + base64data + '"');

在上面的指令碼中，我們建立了一個新的緩衝區物件並將我們想要轉換為 Base64 的字串傳遞給它。然後我們在剛剛建立的緩衝區物件上呼叫「toString」方法，並將「base64」作為引數傳遞給它。以「base64」為引數的「toString」方法將以 Base64 字串的形式返回資料。執行上面的程式碼，你會看到下面的輸出。

$ node encode-text.js 
"stackabuse.com" converted to Base64 is "c3RhY2thYnVzZS5jb20="

在輸出中，我們可以看到轉換為 Base64 的字串和它的原始資料。

使用 Node.js 解碼 Base64 字串

解碼 Base64 字串與編碼非常相似。您必須建立一個新的緩衝區物件並將兩個引數傳遞給它的建構函式。第一個引數是 Base64 中的資料，第二個引數是「base64」。然後您只需在緩衝區物件上呼叫「toString」，但這次傳遞給該方法的引數將是「ascii」，因為這是您希望 Base64 資料轉換為的資料型別。請檢視以下程式碼片段以供參考。

'use strict'; 
let data = 'Tm8gdG8gUmFjaXNt'; 
let buff = new Buffer(data, 'base64'); 
let text = buff.toString('ascii'); 
console.log('"' + data + '" converted from Base64 to ASCII is "' + text + '"');

將資料新增到 「ascii.js」 檔案並儲存。這裡我們使用了「Tm8gdG8gUmFjaXNt」作為 Base64 輸入資料。當這些資料被解碼時，它應該顯示「No to Racism」。

將二進位制資料編碼為 Base64 字串

正如文章開頭提到的，Base64 編碼的主要目的是將二進位制資料轉換為文字格式。讓我們看一個範例，我們將影象（二進位制資料）轉換為 Base64 字串。看看下面的例子。

'use strict'; 

const fs = require('fs'); 
let buff = fs.readFileSync('stack-abuse-logo.png'); 
let base64data = buff.toString('base64'); 
console.log('Image converted to base 64 is:\n\n' + base64data);

在上面的程式碼中，我們通過 fs 模組的 readFileSync() 方法將影象載入到緩衝區中。該過程的其餘部分類似於從普通 ASCII 字串建立 Base64 字串。

當您執行上面的程式碼時，您將看到以下輸出。

$ node encode-image.js Image converted to Base64 is: 
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

雖然實際影象非常小（25x19），但輸出仍然相當大，部分原因是 Base64 增加了資料的大小，正如我們之前提到的。

將 Base64 字串解碼為二進位制資料

這裡的反向過程與我們在前面部分中看到的解碼 Base64 字串的方式非常相似。最大的區別是輸出目的地以及資料在那裡寫入的方式。讓我們看看這個例子：

'use strict'; 
const fs = require('fs');

let buff = new Buffer(data, 'base64'); 
fs.writeFileSync('stack-abuse-logo-out.png', buff); 

let data = 'iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAABkAAAATCAYAAABlcqYFAAAABGdBTUEAALGPC/xhBQAAACBjSFJNAAB6JgAAgIQAAPoAAA' + 'CA6AAAdTAAAOpgAAA6mAAAF3CculE8AAAACXBIWXMAAAsTAAALEwEAmpwYAAABWWlUWHRYTUw6Y29tLmFkb2JlLnhtcAAAAAAAPHg6eG1wbWV0' + 'YSB4bWxuczp4PSJhZG9iZTpuczptZXRhLyIgeDp4bXB0az0iWE1QIENvcmUgNS40LjAiPgogICA8cmRmOlJERiB4bWxuczpyZGY9Imh0dHA6Ly' + '93d3cudzMub3JnLzE5OTkvMDIvMjItcmRmLXN5bnRheC1ucyMiPgogICAgICA8cmRmOkRlc2NyaXB0aW9uIHJkZjphYm91dD0iIgogICAgICAg' + 'ICAgICB4bWxuczp0aWZmPSJodHRwOi8vbnMuYWRvYmUuY29tL3RpZmYvMS4wLyI+CiAgICAgICAgIDx0aWZmOk9yaWVudGF0aW9uPjE8L3RpZm' + 'Y6T3JpZW50YXRpb24+CiAgICAgIDwvcmRmOkRlc2NyaXB0aW9uPgogICA8L3JkZjpSREY+CjwveDp4bXBtZXRhPgpMwidZAAADuUlEQVQ4EbVU' + 'TUtcZxR+7ufkXp1SZ4iZRE1EDVQRnTAhowsZMFm40I2rNqUIIev8hvoPQroQXBTqwiAWcd0EglEhiZNajVZrQGXAWAzaZpzMnZn7lXPeeIe5Da' + 'Wb9Ax33vOec8/znI/3vVI6nfbxP4v8b/iSJIGfzyGfkPi+D13XUalUBL6qqmIvy5+8WuX/r2RCkUzAoIuLi2hqaoLrutjb28P6+josyxJkiqJA' + '07SQXiqVwHaOZYx/itLc3Px9YIxEIlheXsbExATGxsYwMjIiwEdHRwXA/Pw8EokEcrkcDg4OYJomVlZWMDU1JSqfmZlBR0cHbNsOtVoNCHjlTF' + 'iSySQMwxAVxONxQbi0tIRMJoPe3l5MT0+jtbUVg4ODYGImY18qlcL4+DhisZjoggCjv1C7uOyenh7Mzs5iY2ND6FQpdnd3sba2JloSjUYxPDyM' + '/v5+TE5OYn9/X9jZtrOzg+3t7WqyAUmoEu419/+HBw9E+eVymbJqAJP39fWBCR3HEU+hUMDQ0JCYGc8um81iYGAAjY2N8DwvwBdraCY8tHhDA1' + 'Y3N9Hd3S2yvH37O7RcbsF7AuUsD9+8wdOFBTx/8QJtbW1C5/nMzc3R0D2UyxXk83lRXcAk1V5GCT5sSUGDbeHxy9/EO98M9OOXzT9wfHISxKC1' + 'vR0GHfOtrS2g/SouWwU0Xkggu7qO9PUkJFULnbIQyTm6ewu2hF+vnOIIUQwdGlg8f4QF6wvMWBq+pAkaskSnx4FFVUf0CNpcC797KizXQ4oAHh' + 'VdXJJ81F7j6kwUynPHlXDPdFB2fRj+KVK0KvT2rbp3uKYryJU11Cke8qqMuOoioeeJ1MPDYxM36m1cNSq4GdFx58RAWvbx8TrXnK4IgR16Em5G' + 'K4iqHi5GHHxLgcSDn97WgZPoND+GGZRpPYH85cgiiRQl1ltXxmFFQ5PuopP8TrW5ZyRcWp7AbmkeZefg5+N6PPnbRJdpw/YlfB0vQiPQZwVdZN' + 'tFZEVK6D1VTnccJlXzuqTjvOZiq6Rhj2KqLSJsofOHgIl8+t0/qsfDioxmSUWGjrRFzhYi/5Oynrdl3KXHIZDXtF6hil8R6I9FBV/RvDLnXKxS' + 'bAdVYhNeINXBMwmXWCTQGG2Y+Jj+dFrfEmiMAtmeowpo9ojTvkD+A/L1UJUMmiVfkuz6WTyZhFRJAgP33j3bsM5k/Fng68UP21hYJyyxZwLWuS' + '2cKMfUSm3rhD0g4E2g197fwMZ+Bgt8rNe2iP2BhL5dgfFzrx8AfECEDdx45a0AAAAASUVORK5CYII=';

console.log('Base64 image data converted to file: stack-abuse-logo-out.png');

在這裡您可以看到我們從 Base64 資料（也可以從 socket 或其他一些通訊線路接收）開始，然後將其載入到 Buffer 物件中。在建立緩衝區時，我們告訴它它是 base64 格式，這允許緩衝區相應地解析它以進行內部儲存。

要將資料儲存回原始 PNG 格式，我們只需將 Buffer 物件傳遞給我們的 fs.writeFileSync 方法，它就會為我們進行轉換。

結論

Base64 編碼是將二進位制資料轉換為純 ASCII 文字的最常用方法之一。它是一種非常有用的格式，用於在一個或多個無法輕鬆處理二進位制資料的系統之間進行通訊，例如 HTML 標記中的影象或 Web 請求。

在 Node.js 中，我們可以通過 Buffer 物件來輕鬆完成 Base64 字串與許多其他格式資料相互轉換的工作。

英文原文地址：https://stackabuse.com/encoding-and-decoding-base64-strings-in-node-js/

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