Base64 codificando y decodificando

Base64 es un grupo de esquemas de codificación de binario a texto que representa los datos binarios mediante una cadena ASCII, traduciéndolos en una representación radix-64. El término Base64 se origina de un sistema de codificación de transmisión de contenido MIME específico.

Los esquemas de codificación Base64 son comúnmente usados cuando se necesita codificar datos binarios para que sean almacenados y transferidos sobre un medio diseñado para tratar con datos textuales. Esto es para asegurar que los datos se mantienen intactos y sin modificaciones durante la transmisión. Base64 es comúnmente usado en muchas aplicación, incluyendo la escritura de emails vía MIME y el almacenamiento de datos complejos en XML.

En JavaScript hay dos funciones para decodificar y codificar cadenas base64, respectivamente:

• atob()
• btoa()

La función atob() decodifica una cadena de datos que ha sido codificada usando la codificación en base 64. Por el contrario, la función btoa() crea una cadena ASCII codificada en base 64 a partir de una "cadena" de datos binarios.

Ambas funciones trabajan sobre cadenas de texto. Si desea trabajar con ArrayBuffers, lea este párrafo.

El "Problema Unicode"

Como las DOMStrings son cadenas codificadas en 16 bits, en la mayoría de navegadores llamar a window.btoa sobre una cadena Unicode resultará en una excepción Character Out Of Range si un carácter excede el rango de los caracteres ASCII de 8 bits. Hay dos posibles métodos para resolver este problema:

• el primero es escapar la cadena completa y, entonces, codificarla;
• el segundo es convertir la DOMString UTF-16 en un array de caracteres UTF-8 y codificarla.

Aquí están los dos posibles métodos:

Solución #1 – escapar la cadena antes de codificarla

function utf8_to_b64( str ) {
  return window.btoa(unescape(encodeURIComponent( str )));
}

function b64_to_utf8( str ) {
  return decodeURIComponent(escape(window.atob( str )));
}

// Uso:
utf8_to_b64('✓ à la mode'); // "4pyTIMOgIGxhIG1vZGU="
b64_to_utf8('4pyTIMOgIGxhIG1vZGU='); // "✓ à la mode"

Esta solución ha sido propuesta por Johan Sundström.

Otra posible solución sin utilizar las funciones 'unscape' y 'escape', ya obsoletas.

function b64EncodeUnicode(str) {
    return btoa(encodeURIComponent(str).replace(/%([0-9A-F]{2})/g, function(match, p1) {
        return String.fromCharCode('0x' + p1);
    }));
}
 b64EncodeUnicode('✓ à la mode'); // "4pyTIMOgIGxhIG1vZGU="

Solución #2 – reescribir atob() y btoa() usando TypedArrays y UTF-8

"use strict";

/*\
|*|
|*|  Base64 / binary data / UTF-8 strings utilities
|*|
|*|  https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/JavaScript/Base64_encoding_and_decoding
|*|
\*/

/* Decodificación de cadena base64 en array de bytes */

function b64ToUint6 (nChr) {

  return nChr > 64 && nChr < 91 ?
      nChr - 65
    : nChr > 96 && nChr < 123 ?
      nChr - 71
    : nChr > 47 && nChr < 58 ?
      nChr + 4
    : nChr === 43 ?
      62
    : nChr === 47 ?
      63
    :
      0;

}

function base64DecToArr (sBase64, nBlocksSize) {

  var
    sB64Enc = sBase64.replace(/[^A-Za-z0-9\+\/]/g, ""), nInLen = sB64Enc.length,
    nOutLen = nBlocksSize ? Math.ceil((nInLen * 3 + 1 >> 2) / nBlocksSize) * nBlocksSize : nInLen * 3 + 1 >> 2, taBytes = new Uint8Array(nOutLen);

  for (var nMod3, nMod4, nUint24 = 0, nOutIdx = 0, nInIdx = 0; nInIdx < nInLen; nInIdx++) {
    nMod4 = nInIdx & 3;
    nUint24 |= b64ToUint6(sB64Enc.charCodeAt(nInIdx)) << 18 - 6 * nMod4;
    if (nMod4 === 3 || nInLen - nInIdx === 1) {
      for (nMod3 = 0; nMod3 < 3 && nOutIdx < nOutLen; nMod3++, nOutIdx++) {
        taBytes[nOutIdx] = nUint24 >>> (16 >>> nMod3 & 24) & 255;
      }
      nUint24 = 0;

    }
  }

  return taBytes;
}

/* Codificación de array en una cadena Base64 */

function uint6ToB64 (nUint6) {

  return nUint6 < 26 ?
      nUint6 + 65
    : nUint6 < 52 ?
      nUint6 + 71
    : nUint6 < 62 ?
      nUint6 - 4
    : nUint6 === 62 ?
      43
    : nUint6 === 63 ?
      47
    :
      65;

}

function base64EncArr (aBytes) {

  var nMod3 = 2, sB64Enc = "";

  for (var nLen = aBytes.length, nUint24 = 0, nIdx = 0; nIdx < nLen; nIdx++) {
    nMod3 = nIdx % 3;
    if (nIdx > 0 && (nIdx * 4 / 3) % 76 === 0) { sB64Enc += "\r\n"; }
    nUint24 |= aBytes[nIdx] << (16 >>> nMod3 & 24);
    if (nMod3 === 2 || aBytes.length - nIdx === 1) {
      sB64Enc += String.fromCharCode(uint6ToB64(nUint24 >>> 18 & 63), uint6ToB64(nUint24 >>> 12 & 63), uint6ToB64(nUint24 >>> 6 & 63), uint6ToB64(nUint24 & 63));
      nUint24 = 0;
    }
  }

  return sB64Enc.substr(0, sB64Enc.length - 2 + nMod3) + (nMod3 === 2 ? '' : nMod3 === 1 ? '=' : '==');

}

/* De array UTF-8 a DOMString y viceversa */

function UTF8ArrToStr (aBytes) {

  var sView = "";

  for (var nPart, nLen = aBytes.length, nIdx = 0; nIdx < nLen; nIdx++) {
    nPart = aBytes[nIdx];
    sView += String.fromCharCode(
      nPart > 251 && nPart < 254 && nIdx + 5 < nLen ? /* six bytes */
        /* (nPart - 252 << 30) may be not so safe in ECMAScript! So...: */
        (nPart - 252) * 1073741824 + (aBytes[++nIdx] - 128 << 24) + (aBytes[++nIdx] - 128 << 18) + (aBytes[++nIdx] - 128 << 12) + (aBytes[++nIdx] - 128 << 6) + aBytes[++nIdx] - 128
      : nPart > 247 && nPart < 252 && nIdx + 4 < nLen ? /* five bytes */
        (nPart - 248 << 24) + (aBytes[++nIdx] - 128 << 18) + (aBytes[++nIdx] - 128 << 12) + (aBytes[++nIdx] - 128 << 6) + aBytes[++nIdx] - 128
      : nPart > 239 && nPart < 248 && nIdx + 3 < nLen ? /* four bytes */
        (nPart - 240 << 18) + (aBytes[++nIdx] - 128 << 12) + (aBytes[++nIdx] - 128 << 6) + aBytes[++nIdx] - 128
      : nPart > 223 && nPart < 240 && nIdx + 2 < nLen ? /* three bytes */
        (nPart - 224 << 12) + (aBytes[++nIdx] - 128 << 6) + aBytes[++nIdx] - 128
      : nPart > 191 && nPart < 224 && nIdx + 1 < nLen ? /* two bytes */
        (nPart - 192 << 6) + aBytes[++nIdx] - 128
      : /* nPart < 127 ? */ /* one byte */
        nPart
    );
  }

  return sView;

}

function strToUTF8Arr (sDOMStr) {

  var aBytes, nChr, nStrLen = sDOMStr.length, nArrLen = 0;

  /* mapeando... */

  for (var nMapIdx = 0; nMapIdx < nStrLen; nMapIdx++) {
    nChr = sDOMStr.charCodeAt(nMapIdx);
    nArrLen += nChr < 0x80 ? 1 : nChr < 0x800 ? 2 : nChr < 0x10000 ? 3 : nChr < 0x200000 ? 4 : nChr < 0x4000000 ? 5 : 6;
  }

  aBytes = new Uint8Array(nArrLen);

  /* transcripción... */

  for (var nIdx = 0, nChrIdx = 0; nIdx < nArrLen; nChrIdx++) {
    nChr = sDOMStr.charCodeAt(nChrIdx);
    if (nChr < 128) {
      /* un byte */
      aBytes[nIdx++] = nChr;
    } else if (nChr < 0x800) {
      /* dos bytes */
      aBytes[nIdx++] = 192 + (nChr >>> 6);
      aBytes[nIdx++] = 128 + (nChr & 63);
    } else if (nChr < 0x10000) {
      /* tres bytes */
      aBytes[nIdx++] = 224 + (nChr >>> 12);
      aBytes[nIdx++] = 128 + (nChr >>> 6 & 63);
      aBytes[nIdx++] = 128 + (nChr & 63);
    } else if (nChr < 0x200000) {
      /* cuatro bytes */
      aBytes[nIdx++] = 240 + (nChr >>> 18);
      aBytes[nIdx++] = 128 + (nChr >>> 12 & 63);
      aBytes[nIdx++] = 128 + (nChr >>> 6 & 63);
      aBytes[nIdx++] = 128 + (nChr & 63);
    } else if (nChr < 0x4000000) {
      /* cinco bytes */
      aBytes[nIdx++] = 248 + (nChr >>> 24);
      aBytes[nIdx++] = 128 + (nChr >>> 18 & 63);
      aBytes[nIdx++] = 128 + (nChr >>> 12 & 63);
      aBytes[nIdx++] = 128 + (nChr >>> 6 & 63);
      aBytes[nIdx++] = 128 + (nChr & 63);
    } else /* if (nChr <= 0x7fffffff) */ {
      /* seis bytes */
      aBytes[nIdx++] = 252 + (nChr >>> 30);
      aBytes[nIdx++] = 128 + (nChr >>> 24 & 63);
      aBytes[nIdx++] = 128 + (nChr >>> 18 & 63);
      aBytes[nIdx++] = 128 + (nChr >>> 12 & 63);
      aBytes[nIdx++] = 128 + (nChr >>> 6 & 63);
      aBytes[nIdx++] = 128 + (nChr & 63);
    }
  }

  return aBytes;

}

Tests

/* Tests */

var sMyInput = "Base 64 \u2014 Mozilla Developer Network";

var aMyUTF8Input = strToUTF8Arr(sMyInput);

var sMyBase64 = base64EncArr(aMyUTF8Input);

alert(sMyBase64);

var aMyUTF8Output = base64DecToArr(sMyBase64);

var sMyOutput = UTF8ArrToStr(aMyUTF8Output);

alert(sMyOutput);

Apéndice: Decodificar una cadena Base64 en Uint8Array o ArrayBuffer

Estas funciones nos permiten crear también uint8Arrays o arrayBuffers a partir de cadenas codificadas en base 64:

var myArray = base64DecToArr("QmFzZSA2NCDigJQgTW96aWxsYSBEZXZlbG9wZXIgTmV0d29yaw=="); // "Base 64 \u2014 Mozilla Developer Network"

var myBuffer = base64DecToArr("QmFzZSA2NCDigJQgTW96aWxsYSBEZXZlbG9wZXIgTmV0d29yaw==").buffer; // "Base 64 \u2014 Mozilla Developer Network"

alert(myBuffer.byteLength);

Para una librería más completa, véase StringView, una representación parecida a C de cadenas basadas en arrays tipados.

Véase también

• atob()
• btoa()
• data URIs
• ArrayBuffer
• TypedArrays
• ArrayBufferView
• Uint8Array
• StringView – a C-like representation of strings based on typed arrays
• DOMString
• URI
• encodeURI()
• nsIURIFixup()
• Base64 on Wikipedia