Base64 Encode & Decode: Vollständiger Leitfaden mit Code-Beispielen

Base64-Kodierung ist eines der grundlegendsten Datenkodierungsschemata in der Informatik. Taglich verwenden Millionen von Entwicklern Base64-Encode- und Base64-Decode-Operationen, um Bilder in HTML einzubetten, Binardaten uber textbasierte Protokolle zu ubertragen und Authentifizierungstoken zu verarbeiten. Dieser umfassende Leitfaden deckt alles ab, vom 6-Bit-Mapping-Algorithmus bis zu praktischen Codebeispielen in JavaScript, Python, Bash und PowerShell.

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Was ist Base64-Kodierung?

Base64 ist ein Binar-zu-Text-Kodierungsschema, das Binardaten mit 64 druckbaren ASCII-Zeichen darstellt. Das Alphabet umfasst: A-Z (26), a-z (26), 0-9 (10) sowie + und /. Das Zeichen = dient als Padding. Der Encoder verarbeitet Eingabedaten in 3-Byte-Gruppen (24 Bits) und wandelt sie in 4 Base64-Zeichen um.

Der Algorithmus teilt jede Drei-Byte-Eingabe in vier 6-Bit-Gruppen. Jeder 6-Bit-Wert (0-63) wird einem Zeichen im Base64-Alphabet zugeordnet. Bei nicht durch drei teilbarer Eingabelange werden =-Padding-Zeichen angehangt.

Base64-Kodierung erhoht die Datenmenge um etwa 33%. Dieser Overhead ist der Preis fur die sichere Ubertragung von Binardaten uber reine Textkanale.

Wie Base64-Kodierung/Dekodierung funktioniert

Schritt fur Schritt: Konvertierung des ASCII-Strings Man in Base64:

Das Ergebnis ist TWFu. Zum Dekodieren wird der Prozess umgekehrt.

Padding-Beispiel: Ma (2 Bytes) ergibt TWE=. Ein einzelnes Byte M ergibt TQ==.

Haufige Base64-Anwendungsfalle

Base64-Kodierung ist in der modernen Softwareentwicklung allgegenwartig:

Data URIs (Base64-Bildkodierung): Betten Sie Bilder direkt in HTML/CSS ein mit data:image/png;base64,....

E-Mail-Anhange (MIME): Der MIME-Standard verwendet Base64 zur Kodierung binarer E-Mail-Anhange.

API-Authentifizierung (HTTP Basic Auth): HTTP Basic Auth kodiert Benutzer:Passwort in Base64.

JSON Web Tokens (JWT): JWTs bestehen aus drei Base64URL-kodierten Segmenten.

URL-sichere Datenubertragung: Base64 stellt sicher, dass Daten nur sichere ASCII-Zeichen enthalten.

Base64 Encode/Decode Codebeispiele

JavaScript Base64 Encode/Decode

Im Browser verwenden Sie btoa() zum Kodieren und atob() zum Dekodieren. In Node.js verwenden Sie Buffer:

// ===== Browser: btoa() and atob() =====

// Base64 encode a string
const encoded = btoa('Hello World');
console.log(encoded); // "SGVsbG8gV29ybGQ="

// Base64 decode a string
const decoded = atob('SGVsbG8gV29ybGQ=');
console.log(decoded); // "Hello World"

// Handle Unicode strings (btoa only supports Latin-1)
function base64EncodeUnicode(str) {
  return btoa(encodeURIComponent(str).replace(
    /%([0-9A-F]{2})/g,
    (_, p1) => String.fromCharCode(parseInt(p1, 16))
  ));
}

function base64DecodeUnicode(str) {
  return decodeURIComponent(
    Array.from(atob(str))
      .map(c => '%' + c.charCodeAt(0).toString(16).padStart(2, '0'))
      .join('')
  );
}

base64EncodeUnicode('Hello 🌍');  // "SGVsbG8g8J+MjQ=="
base64DecodeUnicode('SGVsbG8g8J+MjQ=='); // "Hello 🌍"

// ===== Node.js: Buffer =====

// Encode
const buf = Buffer.from('Hello World', 'utf-8');
const b64 = buf.toString('base64');
console.log(b64); // "SGVsbG8gV29ybGQ="

// Decode
const original = Buffer.from(b64, 'base64').toString('utf-8');
console.log(original); // "Hello World"

// URL-safe Base64 in Node.js
const urlSafe = buf.toString('base64url');
console.log(urlSafe); // "SGVsbG8gV29ybGQ"

Python Base64 Encode/Decode

In Python verwenden Sie das eingebaute base64-Modul:

import base64

# Standard Base64 encode
text = "Hello World"
encoded = base64.b64encode(text.encode('utf-8'))
print(encoded)          # b'SGVsbG8gV29ybGQ='
print(encoded.decode())  # "SGVsbG8gV29ybGQ="

# Standard Base64 decode
decoded = base64.b64decode(encoded)
print(decoded.decode('utf-8'))  # "Hello World"

# URL-safe Base64 (replaces + with - and / with _)
url_encoded = base64.urlsafe_b64encode(text.encode('utf-8'))
print(url_encoded.decode())  # "SGVsbG8gV29ybGQ="

url_decoded = base64.urlsafe_b64decode(url_encoded)
print(url_decoded.decode('utf-8'))  # "Hello World"

# Encode a file (e.g., an image)
with open('image.png', 'rb') as f:
    image_b64 = base64.b64encode(f.read()).decode('utf-8')
    data_uri = f"data:image/png;base64,{image_b64}"

# Decode Base64 back to file
with open('output.png', 'wb') as f:
    f.write(base64.b64decode(image_b64))

Bash / Linux Base64 Encode/Decode

Unter Linux/macOS verwenden Sie den base64-Befehl:

# Base64 encode a string (Linux)
echo -n "Hello World" | base64
# Output: SGVsbG8gV29ybGQ=

# Base64 decode a string (Linux)
echo "SGVsbG8gV29ybGQ=" | base64 --decode
# Output: Hello World

# macOS uses -D instead of --decode
echo "SGVsbG8gV29ybGQ=" | base64 -D
# Output: Hello World

# Base64 encode a file
base64 image.png > image_b64.txt

# Base64 decode a file
base64 --decode image_b64.txt > restored_image.png

# Encode and use inline (e.g., for curl auth header)
AUTH=$(echo -n "user:password" | base64)
curl -H "Authorization: Basic $AUTH" https://api.example.com/data

# Pipe from/to files
cat document.pdf | base64 > document_b64.txt
cat document_b64.txt | base64 --decode > restored.pdf

# Wrap lines at 76 characters (MIME standard)
echo -n "Long text..." | base64 -w 76

PowerShell Base64 Encode/Decode

In PowerShell verwenden Sie die .NET [Convert]-Klasse:

# PowerShell Base64 encode (UTF-16LE by default)
$text = "Hello World"
$bytes = [System.Text.Encoding]::UTF8.GetBytes($text)
$encoded = [Convert]::ToBase64String($bytes)
Write-Output $encoded
# Output: SGVsbG8gV29ybGQ=

# PowerShell Base64 decode
$decoded = [Convert]::FromBase64String($encoded)
$original = [System.Text.Encoding]::UTF8.GetString($decoded)
Write-Output $original
# Output: Hello World

# Encode a file to Base64
$fileBytes = [IO.File]::ReadAllBytes("C:\image.png")
$fileBase64 = [Convert]::ToBase64String($fileBytes)

# Decode Base64 to file
$decodedBytes = [Convert]::FromBase64String($fileBase64)
[IO.File]::WriteAllBytes("C:\restored.png", $decodedBytes)

# One-liner for encoding strings (UTF-8)
[Convert]::ToBase64String(
  [Text.Encoding]::UTF8.GetBytes("Hello World")
)

# Using UTF-16LE (default Windows encoding)
$utf16 = [Convert]::ToBase64String(
  [Text.Encoding]::Unicode.GetBytes("Hello World")
)
# Note: UTF-16LE produces different output than UTF-8

Base64-Kodierungstabelle

Das vollstandige Base64-Alphabet bildet jeden 6-Bit-Wert (0-63) auf ein druckbares ASCII-Zeichen ab (RFC 4648):

Padding: =

Base64 URL-sichere Kodierung

Standard-Base64 verwendet + und /, die in URLs Sonderbedeutung haben. Base64URL ersetzt diese durch - und _ und lasst das =-Padding typischerweise weg.

Base64URL ist in RFC 4648 Abschnitt 5 definiert und wird in JWT, OAuth 2.0 PKCE und vielen modernen APIs verwendet.

Vergleich zwischen Standard-Base64 und Base64URL:

// Standard Base64 vs Base64URL comparison

// Standard Base64 (RFC 4648 Section 4)
// Alphabet: A-Z, a-z, 0-9, +, /
// Padding:  = (required)
"Hello World?" → "SGVsbG8gV29ybGQ/"   // contains /
"subjects?"    → "c3ViamVjdHM/"       // contains /
"<<???>>"     → "PDw/Pz8+Pg=="        // contains + and =

// Base64URL (RFC 4648 Section 5)
// Alphabet: A-Z, a-z, 0-9, -, _
// Padding:  omitted (optional)
"Hello World?" → "SGVsbG8gV29ybGQ_"   // / replaced with _
"subjects?"    → "c3ViamVjdHM_"       // / replaced with _
"<<???>>"     → "PDw_Pz8-Pg"          // + → -, / → _, no padding

// JavaScript conversion between formats
function base64ToBase64Url(base64) {
  return base64
    .replace(/\+/g, '-')
    .replace(/\//g, '_')
    .replace(/=+$/, '');
}

function base64UrlToBase64(base64url) {
  let base64 = base64url
    .replace(/-/g, '+')
    .replace(/_/g, '/');
  // Add padding
  while (base64.length % 4 !== 0) {
    base64 += '=';
  }
  return base64;
}

Base64-Bildkodierung

Eine der beliebtesten Verwendungen von Base64 ist das Einbetten von Bildern in HTML/CSS uber Data URIs im Format data:[Medientyp];base64,[Daten].

Anwendungsfalle: Inline-Bilder in HTML-E-Mails, kleine Icons in CSS, Bilder in JSON-API-Antworten und Assets in SPAs.

Performance: Base64-kodierte Bilder sind etwa 33% grosser. Fur Bilder uber einige KB sind separate Dateien mit Caching effizienter. Base64 eignet sich fur kleine Bilder (unter 10KB).

Base64-Bilder in HTML verwenden:

<!-- Inline Base64 image in HTML -->
<img src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAUA
AAAFCAYAAACNbyblAAAADElEQVQI12P4//8/AwAI/AL+hc2rNAAAAABJRU5E
rkJggg==" alt="Red dot" width="5" height="5" />

<!-- Base64 SVG in HTML -->
<img src="data:image/svg+xml;base64,PHN2ZyB4bWxucz0iaHR0cDov
L3d3dy53My5vcmcvMjAwMC9zdmciIHdpZHRoPSIxMDAiIGhlaWdodD0iMT
AwIj48Y2lyY2xlIGN4PSI1MCIgY3k9IjUwIiByPSI0MCIgZmlsbD0icmVk
Ii8+PC9zdmc+" alt="Red circle" />

<!-- Base64 favicon -->
<link rel="icon" href="data:image/x-icon;base64,AAABAA..." />

Base64-Bilder in CSS verwenden:

/* Base64 background image in CSS */
.icon-check {
  background-image: url('data:image/svg+xml;base64,PHN2ZyB4bW...');
  background-size: contain;
  width: 24px;
  height: 24px;
}

/* Base64 cursor in CSS */
.custom-cursor {
  cursor: url('data:image/png;base64,iVBORw0KGgo...'), auto;
}

/* Base64 font in CSS (@font-face) */
@font-face {
  font-family: 'CustomFont';
  src: url('data:font/woff2;base64,d09GMgABAAAAAD...') format('woff2');
}

Bild in Base64 konvertieren mit JavaScript:

// Convert image file to Base64 data URI (browser)
function imageToBase64(file) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const reader = new FileReader();
    reader.onload = () => resolve(reader.result);
    reader.onerror = reject;
    reader.readAsDataURL(file);
  });
}

// Usage with file input
const input = document.querySelector('input[type="file"]');
input.addEventListener('change', async (e) => {
  const file = e.target.files[0];
  const dataUri = await imageToBase64(file);
  console.log(dataUri);
  // "data:image/png;base64,iVBORw0KGgo..."
});

// Convert canvas to Base64
const canvas = document.getElementById('myCanvas');
const base64Image = canvas.toDataURL('image/png');
// "data:image/png;base64,iVBORw0KGgo..."

// Node.js: encode image file to Base64
const fs = require('fs');
const imageBuffer = fs.readFileSync('photo.jpg');
const base64String = imageBuffer.toString('base64');
const dataUri = `data:image/jpeg;base64,${base64String}`;

Haufig gestellte Fragen

Wofur wird Base64-Kodierung verwendet?

Base64 konvertiert Binardaten in ASCII-Text fur sichere Ubertragung: Data URIs, E-Mail-Anhange, JSON/XML-APIs, HTTP Basic Auth, JWT und Speicherung binarer Daten in Textdatenbanken.

Wie kodiert man einen String in Base64 mit JavaScript?

Verwenden Sie btoa("Hello World") = "SGVsbG8gV29ybGQ=". Dekodierung: atob("SGVsbG8gV29ybGQ="). Fur Unicode: btoa(unescape(encodeURIComponent(text))). In Node.js: Buffer.from("Hello World").toString("base64").

Ist Base64-Kodierung dasselbe wie Verschlusselung?

Nein. Base64 ist eine umkehrbare Kodierung ohne Schlussel. Sie bietet keine Sicherheit. Verwenden Sie AES-256 oder RSA fur echte Verschlusselung.

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