Base64

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Base64 ist ein Verfahren zur Kodierung von 8-Bit-Binardaten (z. B. ausfuhrbare Programme, ZIP-Dateien oder Bilder) in eine Zeichenfolge, die nur aus lesbaren ASCII-Zeichen besteht.

Es findet im Internet-Standard Multipurpose Internet Mail Extensions (MIME) Anwendung und wird dort zum Versenden von E-Mail-Anhangen verwendet. Notig ist dies, um den problemlosen Transport von beliebigen Binardaten zu gewahrleisten, da SMTP in seiner ursprunglichen Fassung nur fur den Versand von 7-Bit-ASCII-Zeichen ausgelegt war. Durch die Kodierung steigt der Platzbedarf des Datenstroms um 33-36 % (33 % durch die Kodierung selbst, bis zu weitere 3 % durch die im kodierten Datenstrom eingefugten Zeilenumbruche). Base64 wird zum Beispiel auch zur Kodierung von Benutzernamen und Passwort in der HTTP-Basisauthentifizierung und zur Ubertragung von SSH-Server-Zertifikaten verwendet.

Zur Kodierung werden die Zeichen A-Z, a-z, 0-9, + und / verwendet sowie = am Ende. Da diese Zeichen auch im Extended Binary Coded Decimals Interchange Code (EBCDIC) vorkommen (wenn auch an anderen Codepositionen), ist ein verlustfreier Datenaustausch zwischen diesen Plattformen gesichert.

Zur Kodierung werden jeweils drei Byte des Bytestroms (= 24 Bit) in vier 6-Bit-Blocke aufgeteilt. Jeder dieser 6-Bit-Blocke bildet eine Zahl von 0 bis 63. Diese Zahlen werden anhand der nachfolgenden Umsetzungstabelle in ,,druckbare ASCII-Zeichen" umgewandelt und ausgegeben. Der Name des Algorithmus erklart sich durch ebendiesen Umstand - jedem Zeichen des kodierten Datenstroms lasst sich eine Zahl von 0 bis 63 zuordnen (siehe Tabelle). Mathematisch betrachtet gleicht dies einem Stellenwertsystem der Basis 64.

Falls die Gesamtanzahl der Eingabebytes nicht durch drei teilbar ist, beinhaltet der letzte Eingabeblock weniger als 24 Bits. In diesem Fall ist ein Padding der Eingabedaten erforderlich. An den Eingabeblock werden Nullbits angehangt, bis die Lange durch 6 teilbar ist. Anschliessend wird die Ausgabe mit einem oder zwei = Zeichen aufgefullt. Wenn der Eingabeblock 8 Bit lang ist, werden 4 Nullbits angehangt und zwei = Zeichen ausgegeben. Wenn der Eingabeblock 16 Bit lang ist, werden 2 Nullbits angehangt und ein = Zeichen ausgegeben.^[1]

Beispiel: Padding

Eingabebytes (Hex)	Anzahl Bits	aufgefullt auf durch 6 teilbare Bitzahl (Binardarstellung, Senkrechtstrich trennt Padding-Bits)	Base64 (ohne Ausgabe-Padding)	Base64 (mit Ausgabe-Padding)
00	8	000000 00|0000	AA	AA==
00 00	16	000000 000000 0000|00	AAA	AAA=
00 00 00	24	000000 000000 000000 000000	AAAA	AAAA
FF	8	111111 11|0000	/w	/w==
FF FF	16	111111 111111 1111|00	//8	//8=
FF FF FF	24	111111 111111 111111 111111	////	////

Da sich die Anzahl der ursprunglichen Bytes immer eindeutig aus der Anzahl der Base64-Eingabe-Zeichen ermitteln lasst, wird in manchen Kontexten und Protokollen kein Padding verwendet (abweichend von der ursprunglichen Base64-Definition).

Bei einer zu kodierenden Eingabe mit ${\displaystyle n}$ Byte betragt der Platzbedarf fur den Base64-kodierten Inhalt (ohne Zeilenumbruche) ${\displaystyle z=4\cdot \lceil {\tfrac {n}{3}}\rceil }$ Zeichen. (Die Klammern um den Bruch stehen fur die aufrundende Ganzzahldivision.)

In der Darstellung von sehr langen Base64-Strings werden diese oftmals (zum Beispiel nach jeweils 64 Zeichen) umbrochen, also ein Zeilenumbruch eingefugt. Solche Zeilenumbruche sind fur die Dekodierung nicht von Belang und werden ignoriert.

Wert			Zeichen		Wert			Zeichen		Wert			Zeichen		Wert			Zeichen
dez.	binar	hex.			dez.	binar	hex.			dez.	binar	hex.			dez.	binar	hex.
0	000000	00	A		16	010000	10	Q		32	100000	20	g		48	110000	30	w
1	000001	01	B		17	010001	11	R		33	100001	21	h		49	110001	31	x
2	000010	02	C		18	010010	12	S		34	100010	22	i		50	110010	32	y
3	000011	03	D		19	010011	13	T		35	100011	23	j		51	110011	33	z
4	000100	04	E		20	010100	14	U		36	100100	24	k		52	110100	34	0
5	000101	05	F		21	010101	15	V		37	100101	25	l		53	110101	35	1
6	000110	06	G		22	010110	16	W		38	100110	26	m		54	110110	36	2
7	000111	07	H		23	010111	17	X		39	100111	27	n		55	110111	37	3
8	001000	08	I		24	011000	18	Y		40	101000	28	o		56	111000	38	4
9	001001	09	J		25	011001	19	Z		41	101001	29	p		57	111001	39	5
10	001010	0A	K		26	011010	1A	a		42	101010	2A	q		58	111010	3A	6
11	001011	0B	L		27	011011	1B	b		43	101011	2B	r		59	111011	3B	7
12	001100	0C	M		28	011100	1C	c		44	101100	2C	s		60	111100	3C	8
13	001101	0D	N		29	011101	1D	d		45	101101	2D	t		61	111101	3D	9
14	001110	0E	O		30	011110	1E	e		46	101110	2E	u		62	111110	3E	+
15	001111	0F	P		31	011111	1F	f		47	101111	2F	v		63	111111	3F	/

In Dateinamen und URLs konnen die Zeichen +, / und = nicht verwendet werden, da sie dort fur besondere Funktionen reserviert sind. In einem solchen Fall wird mit base64url eine inkompatible Abwandlung beschrieben. Die Zeichen + und / werden dann durch - (Minus, ASCII 2D_hex) und _ (Unterstrich, ASCII 5F_hex) ersetzt. Das Fullzeichen = am Ende wird prozentkodiert zu %3d, kann aber entfallen, wenn die Lange des Strings bekannt ist.^[2]

In Javascript gibt es die Funktionen atob() und btoa(), beschrieben in HTML5 draft specification.^[3][4][5]
btoa() konvertiert beliebige Zeichen aus dem Bereich 0..255 in Base64-Code und fugt ggf. die Fullzeichen ein
atob() konvertiert Base64-Code zu beliebigen Zeichen. Die Eingabe der Fullzeichen ist hier optional.
Als Beispiel die Kodierung des Dateianfangs einer GIF-Datei: btoa("GIF89a") - "R0lGODlh".

Polyfon zwitschernd assen Maxchens Vogel Ruben, Joghurt und Quark

Dieser 64 Zeichen lange Text ware in UTF-8-Kodierung 68 Byte lang, da in UTF-8 das Eszett und die Umlaute jeweils eine Lange von zwei Bytes haben. Mit der Umwandlung zu Base64 wird daraus eine 92 Zeichen lange Base64-Zeichenkette:

UG9seWZvbiB6d2l0c2NoZXJuZCBhw59lbiBNw6R4Y2hlbnMgVsO2Z2VsIFLDvGJl
biwgSm9naHVydCB1bmQgUXVhcms=

Erkennbar ist hierbei, dass Base64 eine fur Menschen nicht lesbare Kodierung erstellt. Dieser Umstand ist jedoch nicht als wirksame Verschlusselung anzusehen, da der Datenstrom der Eingabe sehr leicht aus der Zeichenfolge am Ausgang zuruckgewonnen werden kann, sobald diese als Base64-kodiert erkannt ist.

Umwandlung der Zeichen ,,Pol" in Base64

Phase	Daten												Anmerkungen
Ursprungstext	Pol
Unicode-Zeichen	U+0050				U+006F				U+006C				gemass Unicodeblock Basis-Lateinisch
Bytes	0x50				0x6F				0x6C				gemass UTF-8
Binarschreibweise	0101 0000				0110 1111				0110 1100				siehe Hexadezimalsystem
Gruppierung in 6er-Blocken	010100			000110			111101			101100			jeder 6er-Block entspricht einem Base64-Zeichen
Codierung als Base64-Zeichen	U			G			9			s			gemass der Tabelle oben von ,,binar" nach ,,Zeichen"
Ohne Leerzeichen	UG9s

Das OpenPGP-Datenformat definiert eine Variante von Base64, die ASCII Armor genannt wird. Diese besteht aus genormten Kopf- und Fusszeilen, welche zum einen den Anfang und das Ende der Daten anzeigen, zum anderen einen Hinweis fur den menschlichen Leser geben, welche Art von Daten kodiert ist und mit welchem Programm die Daten erzeugt worden sind.

An die Base64-kodierten Daten wird eine Prufsumme (CRC-24) angehangt; dieses leicht modifizierte Verfahren tragt den Namen Radix-64.

-----BEGIN PGP MESSAGE-----
Version: GnuPG v1.4.10 (GNU/Linux)

y0piAGcFr3BQb2x5Zm9uIHp3aXRzY2hlcm5kIGHDn2VuIE3DpHhjaGVucyBWw7Zn
ZWwgUsO8YmVuLCBKb2dodXJ0IHVuZCBRdWFyaw==
=L3gC
-----END PGP MESSAGE-----

Der Base64-Teil in diesem Beispiel beginnt mit y0pi... und endet mit ...yaw==. Anschliessend folgt ein Zeilenumbruch, ein Gleichheitszeichen und die Base64-kodierte CRC-24-Prufsumme uber die Original-Nachricht (also vor der Base64-Kodierung).

• Quoted-Printable-Kodierung
• UUencode
• Base32
• Base85

• J. Linn: RFC: 1421 - Privacy Enhancement for Internet Electronic Mail: Part I: Message Encryption and Authentication Procedures. Februar 1993 (lost RFC 1113 ab, historisch, englisch).
• N. Borenstein, N. Freed: RFC: 1521 - MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) Part One: Mechanisms for Specifying and Describing the Format of Internet Message Bodies. September 1993 - Standard: [draft] (lost RFC 1341 ab, aktualisiert durch RFC 1590, veraltet, englisch).
• S. Josefsson: RFC: 3548 - The Base16, Base32, and Base64 Data Encodings [Errata: RFC 3548]. Juli 2003 (aktualisiert durch RFC 4648, veraltet, abgelost durch RFC 4648, englisch).
• S. Josefsson: RFC: 4648 - The Base16, Base32, and Base64 Data Encodings [Errata: RFC 4648]. Oktober 2006 - Standard: [proposed] (lost RFC 3548 ab, englisch).
• J. Callas, L. Donnerhacke, H. Finney, D. Shaw, R. Thayer: RFC: 4880 - OpenPGP Message Format [Errata: RFC 4880]. November 2007 - Standard: [proposed] (aktualisiert durch RFC 5581, lost RFC 1991 und RFC 2440 ab, englisch).

• Base64-Codierung/Decodierung online. base64decode.org

1. | RFC: 4648 - The Base16, Base32, and Base64 Data Encodings. Oktober 2006, Abschnitt 4 (englisch).
2. | S. Josefsson: RFC: 4648 - The Base16, Base32, and Base64 Data Encodings [Errata: RFC 4648]. Oktober 2006 - Standard: [proposed] (lost RFC 3548 ab, englisch).
3. | HTML Living Standard. Abgerufen am 31. Juli 2025.
4. | btoa. In: Selfhtml. Abgerufen am 31. Juli 2025.
5. | Window: btoa() method. Mozilla, abgerufen am 31. Juli 2025.

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Kategorien:

• Zeichenkodierung
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