ASN.1语言详解(编码规则、关键字、符号、数据类型）

目录

 一. ASN.1基本信息

▐ ASN.1编码规则

二. ASN.1语法规范

▐ ASN.1的关键字

▐ ASN.1的符号

▐ ASN.1的数据类型

▐ 示例

一. ASN.1基本信息

ASN.1（Abstract Syntax Notation One）是一种国际标准（由ITU-T X.680系列建议定义），用于描述数据的结构。它主要用于定义和编码传输协议中的数据，以确保不同系统间的数据交换。

ASN.1语法可用来描述各种类型的数据，包括文本、图形、视频与音频等。通常用于定义应用数据的抽象语法和PDU的结构。比如SNMP中使用ASN.1进行管理信息结构SMI的定义和管理数据库MIB的定义。ASN.1编码可用来规范数据传输过程，解决异构网络对数据理解的二义性。

ASN.1最初是ITU针对电信协议设计而制定，后来被ISO接受成为国际标准。

ASN.1的主要应用：

  • 网络协议：ASN.1被广泛用于各种网络协议，如SNMP（Simple Network Management Protocol）、LDAP（Lightweight Directory Access Protocol）和X.500目录服务。它帮助定义和编码数据，使不同的系统可以互相通信。

  • 电信系统：在电信行业，ASN.1用于信令协议，如SS7（Signaling System No. 7）和GSM（Global System for Mobile Communications）。它确保不同电信设备之间的互操作性。

  • 安全协议：ASN.1被用于许多安全协议，如X.509数字证书和SSL/TLS。它帮助定义和编码证书、密钥和其他安全相关的数据结构。

  • 金融系统：在金融行业，ASN.1用于标准化各种交易和信息交换协议，如ISO 20022标准。这有助于不同金融机构之间的信息交换和处理。

  • 多媒体通信：ASN.1还用于多媒体通信协议，如H.323和H.264，用于视频会议、VoIP和其他实时通信应用。

  • 智能卡：在智能卡应用中，ASN.1用于定义和传输数据，如在电子护照和支付卡中。

  • 数据交换格式：ASN.1可用于定义通用数据交换格式，使不同系统能够理解和处理相同的数据结构。

▐ ASN.1编码规则

ASN.1的广泛应用得益于其灵活性和扩展性，以及它支持多种编码规则，如BER（Basic Encoding Rules）、DER（Distinguished Encoding Rules）和PER（Packed Encoding Rules），以满足不同应用的需求。ASN.1 提供了多种编码规范，以适应不同应用的需求。主要的编码规范包括：

  1. BER（Basic Encoding Rules）：

    • 基本编码规则，是ASN.1的最基本编码规则，灵活且容易实现。
    • 使用标签类型（Type）、长度（length）和内容（value）三部分来表示数据。
    • BER的灵活性也意味着它可能会生成冗长的编码，不适合对效率要求高的场合。

  2. DER（Distinguished Encoding Rules）：

    • 区别编码规则，是BER的子集，消除了BER中的不确定性，确保了唯一的编码方式。
    • 用于需要唯一编码的场合，如数字证书（X.509）和加密协议。

  3. CER（Canonical Encoding Rules）：

    • 规范编码规则，与DER类似，但用于无限长字符串的情况下。
    • 通过规范化处理，确保编码的唯一性，适用于一些需要数据一致性的应用。

  4. PER（Packed Encoding Rules）：

    • 紧凑编码规则，通过优化编码来减少数据的长度，适合对带宽敏感的场合。
    • 有两种变体：对齐（Aligned PER）和非对齐（Unaligned PER），对齐的编码会以八位字节为单位，而非对齐则不会。

  5. XER（XML Encoding Rules）：

    • XML编码规则，将ASN.1描述的数据结构编码为XML格式，便于与基于XML的系统进行互操作。
    • 易于阅读和调试，但比其他编码规则更加冗长。

  6. OER（Octet Encoding Rules）：

    • 八位字节编码规则，旨在提供一种高效且容易解析的编码规则。
    • 适用于需要紧凑和快速解析的应用场合。

  7. JER（JSON Encoding Rules）：

    • JSON编码规则，将ASN.1描述的数据结构编码为JSON格式。
    • 适用于与基于JSON的系统和应用进行互操作。

这里对于BER编码的具体讲解可以查看：图文解析ASN.1中BER编码：结构类型、编码方法、编码实例

二. ASN.1语法规范

ASN.1（Abstract Syntax Notation One）的语法规范定义了一种描述数据结构的方式，其语法类似于编程语言中的声明和定义。

文字约定：

  • 区分大小写
  • 跳空格
  • 注释以--开头，以--结束或行尾结束
  • 标识符由大小写字母，数字和横线组成
  • 内部标识符(关键字)全部大写
  • 用户定义的类型名和模块名以大写字母开头
  • 宏名称全部大写
  • 变量名(数据对象)以小写字母开头

▐ ASN.1的关键字

以下是ASN.1关键字及其含义的表格：

关键字含义
INTEGER表示整型数据。
BOOLEAN表示布尔型数据，其值可以是TRUE或FALSE。
BIT STRING表示位串，由一系列的位组成。
OCTET STRING表示字节串，由一系列的字节组成。
NULL表示空值。
OBJECT IDENTIFIER表示对象标识符，用于唯一标识一个对象。
SEQUENCE表示序列类型，可以包含多个字段，字段可以是任意ASN.1类型。
SET类似于序列，但是元素的顺序不重要。
CHOICE表示选择类型，只能选择其中一个选项。
ANY表示任意类型。
ENUMERATED表示枚举类型，其值是预先定义的一组常量。
SEQUENCE OF表示序列类型，包含多个相同类型的元素。
SET OF类似于SEQUENCE OF，但是元素的顺序不重要。
OPTIONAL表示可选字段。
DEFAULT表示字段的默认值。
EXPLICIT表示显式标签。
IMPLICIT表示隐式标签。
TAGS用于定义数据类型的标签。
DEFINITIONS开始定义数据结构的关键字。
END结束定义的关键字。

这个表格提供了ASN.1中常用关键字的基本概述，帮助理解和使用ASN.1进行数据结构的定

▐ ASN.1的符号

以下是ASN.1中一些常用符号及其含义的表格：

符号含义
{}定义一个模块或类型的定义块
::=用于定义类型或值的赋值操作符
``
( )用于定义SEQUENCE或SEQUENCE OF中的字段
[ ]用于定义OPTIONAL或DEFAULT字段的标签
< >用于定义ANY类型时指定具体的类型
...表示省略号，用于省略重复的模式或序列
;用于分隔多个定义或语句
" "用于字符串字面量中的空格
' '用于枚举值中的分隔符
%x用于定义OCTET STRING类型中的十六进制值
%d用于定义INTEGER类型中的十进制值
%o用于定义INTEGER类型中的八进制值
%b用于定义BIT STRING类型中的二进制值

这些符号在ASN.1的语法中扮演着重要的角色，它们帮助定义数据结构和数据类型，以及如何组织和解释数据。

▐ ASN.1的数据类型

ASN.1提供了丰富的数据类型，用于定义网络协议和数据交换格式，这些部分内容在上述的关键字中也有提到。

简单类型：直接规定取值集合的类型

  • INTEGER：表示整数值。
  • BOOLEAN：表示布尔值（TRUE或FALSE）。
  • BIT STRING：表示位的序列。
  • OCTET STRING：表示字节序列。
  • NULL：表示空值。
  • OBJECT IDENTIFIER：表示对象标识符，用于唯一标识一个对象或类型。
  • ENUMERATED：表示从一组预定义的枚举值中选择。

结构类型：也叫构造类型，由多个组件构成的类型，每个组件是一个简单类型或者结构类型

  • SEQUENCE：序列类型，包含有序的字段集合。
  • SET：集合类型，包含无序的字段集合。
  • SEQUENCE OF：表示相同类型的元素序列。
  • SET OF：表示相同类型的元素集合
  • CHOICE：表示从多个选项中选择一个。
  • ANY：表示任意ASN.1类型。

标签类型：

▐ 示例

以下是一些ASN.1语法的示例，展示了基本数据类型和构造类型的使用：

简单类型定义

PersonName ::= OCTET STRING
Age ::= INTEGER

复杂类型定义

Person ::= SEQUENCE {
    name    PersonName,
    age     Age,
    gender  ENUMERATED { male(0), female(1) },
    address OCTET STRING OPTIONAL
}

CHOICE类型

ContactInfo ::= CHOICE {
    phoneNumber OCTET STRING,
    emailAddress OCTET STRING
}

SEQUENCE OF类型

PhoneNumbers ::= SEQUENCE OF OCTET STRING

约束：ASN.1允许对类型进行约束，例如限制整数的取值范围：

Age ::= INTEGER (0..120)

下面是一个包含所有上述元素的完整ASN.1定义示例：

Person ::= SEQUENCE {
    name    OCTET STRING,
    age     INTEGER (0..120),
    gender  ENUMERATED { male(0), female(1) },
    contactInfo CHOICE {
        phoneNumber OCTET STRING,
        emailAddress OCTET STRING
    },
    addresses SEQUENCE OF OCTET STRING OPTIONAL
}

Company ::= SEQUENCE {
    companyName OCTET STRING,
    employees   SEQUENCE OF Person
}
  • Person类型定义了一个人，包括姓名、年龄、性别、联系信息和可选的地址列表。
  • Company类型定义了一个公司，包括公司名称和员工列表，每个员工都是一个Person类型。

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