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

Es findet im Internet-Standard Multipurpose Internet Mail Extensions (MIME) Anwendung und wird dort zum Versenden von E-Mail-Anhängen verwendet. Nötig ist dies, um den problemlosen Transport von beliebigen Binärdaten zu gewährleisten, da SMTP in seiner ursprünglichen Fassung nur für 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 eingefügten Zeilenumbrüche). Außerdem wird es in der HTTP-Basisauthentifizierung zur Kodierung von Benutzernamen und Passwort verwendet. Auch SSH Server-Zertifikate können z.B. mit Base64 kodiert werden (z.B. im Format ssh-ed25519 256).

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-Blöcke aufgeteilt. Jeder dieser 6-Bit-Blöcke 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 erklärt sich durch ebendiesen Umstand – jedem Zeichen des kodierten Datenstroms lässt sich eine Zahl von 0 bis 63 zuordnen (siehe Tabelle). Mathematisch betrachtet gleicht dies einem Stellenwertsystem der Basis 64.

Padding: Falls die Gesamtanzahl der Eingabebytes nicht durch drei teilbar ist, wird der zu kodierende Text am Ende mit aus Nullbits bestehenden Füllbytes aufgefüllt, sodass sich eine durch drei teilbare Anzahl an Bytes ergibt. Um dem Dekodierer mitzuteilen, wie viele Füllbytes angefügt wurden, werden die 6-Bit-Blöcke, die vollständig aus Füllbytes entstanden sind, mit = kodiert. Somit können am Ende einer Base64-kodierten Datei null, ein oder zwei =-Zeichen auftreten. Anders gesagt, es werden so viele =-Zeichen angehängt, wie Füllbytes angefügt worden sind.

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

Bei einer zu kodierenden Eingabe mit Byte beträgt der Platzbedarf für den Base64-kodierten Inhalt (ohne Zeilenumbrüche) Zeichen. (Die Klammern um den Bruch stehen für die aufrundende Ganzzahldivision.)

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

Bei Dateinamen oder URL können die Zeichen +, / und = nicht verwendet werden, da sie dort für 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 Füllzeichen = am Ende wird prozentkodiert zu %3d, kann aber entfallen, wenn die Länge des Strings bekannt ist.^[1]

Polyfon zwitschernd aßen Mäxchens Vögel Rüben, Joghurt und Quark

Der 64 Zeichen lange Text ist UTF-8-kodiert 68 Byte lang, da das Eszett und die Umlaute jeweils eine Länge von zwei Byte haben. Mit der Umwandlung zu Base64 wird daraus eine 92 Zeichen lange Base64-Zeichenkette:

UG9seWZvbiB6d2l0c2NoZXJuZCBhw59lbiBNw6R4Y2hlbnMgVsO2Z2VsIFLDvGJl
biwgSm9naHVydCB1bmQgUXVhcms=

Erkennbar ist hierbei, dass Base64 eine nicht lesbare Kodierung erstellt. Dieser Umstand ist jedoch nicht als wirksame Verschlüsselung anzusehen, da der Datenstrom von Ein- und Ausgabe unverändert ist und es daher ohne weiteres möglich ist, die Kodierung rückgängig zu machen, wenn die Zeichenfolge als Base64-kodiert erkannt ist.

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 für den menschlichen Leser geben, welche Art von Daten kodiert sind und mit welchem Programm die Daten erzeugt worden sind.

An die Base64-kodierten Daten wird eine Prüfsumme (CRC-24) angehängt; dieses leicht modifizierte Verfahren trägt den Namen Radix-64.

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

jA0EAwMCxamDRMfOGV5gyZPnyX1BBPOQAE4BHbh7PfTDInn+94hXmnBr9D8+4x5R
kNNl4E499Me3Fotq8/zvznEycz2h7vJ21SdP5akLhRPd4W1S79LoCvbZYh2x4t6x
Cnqev6S97ys4chOPgz0FePfKQos0I7+rrMSAc9+vXHmUCthFqp7FJJ7/D9bCfmdF
1qkYNhtk/P5uvZ0N2zAUsiScDJA=
=XXuR
-----END PGP MESSAGE-----

Der Base64-Teil in diesem Beispiel beginnt mit jA0E… und endet mit …DJA=. Anschließend folgt ein Zeilenumbruch, ein Gleichheitszeichen und die base64-kodierte CRC-24-Prüfsumme über die Original-Nachricht (also vor der Base64-Kodierung).

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

• RFC 1421 – Privacy Enhancement for Internet Electronic Mail: Part I: Message Encryption and Authentication Procedures (1993, historisch)
• RFC 1521 – MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) Part One: Mechanisms for Specifying and Describing the Format of Internet Message Bodies (1993, veraltet)
• RFC 3548 – The Base16, Base32, and Base64 Data Encodings (2003, veraltet)
• RFC 4648 – The Base16, Base32, and Base64 Data Encodings (2006)
• RFC 4880 – OpenPGP Message Format (2007)

1. ↑ RFC 4648