为什么会有Base64编码呢？因为有些网络传送渠道并不支持所有的字节，例如传统的邮件只支持可见字符的传送，像ASCII码的控制字符就不能通过邮件传送。这样用途就受到了很大的限制，比如图片二进制流的每个字节不可能全部是可见字符，所以就传送不了。最好的方法就是在不改变传统协议的情况下，做一种扩展方案来支持二进制文件的传送。把不可打印的字符也能用可打印字符来表示，问题就解决了。

Base64 编码是网络上最常见的用于传输8 bit 字节码的编码方式之一，Base64 利用 6 bit 字符来表达原本的8 bit 字符，是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的方法。

编码规则

Base64 编码要求把每三个8 bit 的字节转换为四个6 bit 的字节（38 = 46 = 24），然后把6 bit 再添两位高位0，组成四个8 bit 的字节，因此，转换后的字符串理论上将要比原来的长1/3。

Base64 编码的规则：
1.把3个字节变成4个字节;
2.每76个字符加一个换行符;
3.最后的结束符也要处理。

示例

转换前：11111111, 11111111, 11111111 （二进制）
转换后：00111111, 00111111, 00111111, 00111111 （二进制）

上面的三个字节是原文，下面的四个字节是转换后的Base64编码，其前两位均为0。转换后，我们用一个码表来得到我们想要的字符串（也就是最终的Base64编码），这个表是这样的：

Base64 编码字符索引

Base64 的编码过程

Base64 编码过程的逻辑是，一般将源数据3个字节为一组进行处理。

As a short answer : The 65th character ("=" sign) is used only as a complement in the final process of encoding a message.

You will not have a '=' sign if your string has a multiple of 3 characters number, because Base64 encoding takes each three bytes (8bits) and represents them as four printable characters in the ASCII standard.

Details :

(a) If you want to encode

ABCDEFG <=> [ABC] [DEF] [G

Base64 will deal(producing 4 characters) with the first block and the second (as they are complete) but for the third it will add a double == in the output in order to complete the 4 needed characters.Thus, the result will be QUJD REVG Rw== (without space)

(b) If you want to encode...

ABCDEFGH <=> [ABC] [DEF] [GH

Similarly, it will add just a single = in the end of the output to get 4 characters the result will be QUJD REVG R0g= (without space)

字符长度为能被3整除时，比如Man：

            M           a           n
ASCII:      77          97          110
8bit字节:   01001101    01100001    01101110
6bit字节:   010011      010110      000101      101110
十进制:      19          22          5            46
对应编码:     T           W           F            u

1. "M"、"a"、"n"的ASCII值分别是77、97、110，对应的二进制值是01001101、01100001、01101110，将它们连成一个24位的二进制字符串010011010110000101101110。
2. 将这个24位的二进制字符串分成4组，每组6个二进制位：010011、010110、000101、101110。
3. 在每组前面加两个00，扩展成32个二进制位，即四个字节：00010011、00010110、00000101、00101110。它们的十进制值分别是19、22、5、46。
4. 根据上表，得到每个值对应Base64编码，即TWFu。

字符串长度不能被3整除时，比如Lucy：

            L           u           c           y
ASCII:      76          117         99          121
8bit字节:   01001100    01110101    01100011    01111001      00000000    00000000
6bit字节:   010011      000111      010101      100011        011110      010000      000000  000000
十进制:      19          7           21          35            30          16             (补0) (补0)      
对应编码:     T           H           V           j             e           Q            =       =

如果要编码的字节数不能被3整除，最后会多出1个或2个字节，那么可以使用下面的方法进行处理：
先使用0字节值在末尾补足，使其能够被3整除，然后再进行Base64的编码。在编码后的Base64文本后加上一个或两个=号，代表补足的字节数。也就是说，当最后剩余一个八位字节（1个byte）时，最后一个6位的Base64字节块有四位是0值，最后附加上两个等号；如果最后剩余两个八位字节（2个byte）时，最后一个6位的base字节块有两位是0值，最后附加一个等号。

因为，Base64 将三个字节转化成四个字节，因此Base64编码后的文本，会比原文本大出三分之一左右。

解码过程

解码就是编码的逆过程，对于例2中的rbq2，把其二进制位连接上再重组得到三个8位值，得出原码。

应用场景

Base64编码带来的意义是所有的二进制文件，都能以此转化为可打印的文本编码，因此可以应用在以下场景中：

• 电子邮件的附件

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。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。

• 文本传输

一个xml当中包含另一个xml数据，此时如果将xml数据直接写入显然不合适，将xml进行适当编码存入较为方便，事实上xml当中的字符一般都是可见字符（0-127之间），但是由于中文的存在，可能存在不可见字符，直接将字符打印在外层xml的数据中显然不合理，那么怎么办呢？可以使用base64进行编码，然后存入xml，解码反之其实还有个办法，将byte的值写在xml当中，空格或者，分开，这样也可以将byte数据传入，不过这样更浪费空间，并且不易保存.另一个，

• HTTP协议

http协议当中的key value字段，必须进行URLEncode 不然出现的等号可能使解析失败 空格也会使http请求解析出现问题，比如 请求行就是以空格来划分的 POST /guowuxin/hehe HTTP/1.1

• 电子邮件（SMTP协议）

有些文本协议不支持不可见字符的传递，只能用大于32的可见字符来传递信息（协议规定）

• 图片base64编码

前端在实现页面时，对于一些简单图片，通常会选择将图片内容直接内嵌在页面中，避免不必要的外部资源加载，增大页面加载时间，但是图片数据是二进制数据，该怎么嵌入呢？绝大多数现代浏览器都支持一种名为 Data URLs 的特性，允许使用Base64对图片或其他文件的二进制数据进行编码，将其作为文本字符串嵌入网页中。

注意：
Base64编码主要用在传输、存储、表示二进制领域，不能算得上加密，只是无法直接看到明文，不建议用base64编码用于加密。
中文有多种编码（比如：utf-8、gb2312、gbk等），不同编码对应Base64编码结果都不一样。

参考文章：
https://www.cnblogs.com/jesse131/p/11529958.html
https://blog.csdn.net/makenothing/article/details/81155960
https://stackoverflow.com/questions/6916805/why-does-a-base64-encoded-string-have-an-sign-at-the-end