ASN.1 常用类型 编码详解 入门
文章目录
- 编码结构
- 标识符 Identifier
- 长度 Length
- 短形式
- 长形式
- 内容 Contents
- 基本类型
- 布尔类型 BOOLEAN
- 整形 INTEGER
- 实数 REAL
- 枚举类型 ENUMERATED
- 二进制的编码
- 十进制的编码
- 特殊实数编码
- 比特串 BIT STRING
- 字节串 OCTET STRING
- 空值 NULL
- 序列 SEQUENCE
- 数组 SEQUENCE-OF
- 集合 SET
- SET-OF
- 选择 CHOISE
- 结束
- 参考文献
编码结构
下面说明的均为
primitive类型，constructed类型不做讨论。
BER – Basic encoding rules 基础编码规则
组成部分：
- 标识符（Identifier）
- 长度（Length）
- 内容（Contents）
编码结构如下图所示：
标识符 Identifier
标识符就是表示这个数据结构的类型。
标识符占用 1 字节（byte）
标识符结构如下：
标识符字节各位（bit）详解：
- 第8 - 7位表示这个标签的类别。类别如
Table 1所示，一般情况下使用Universal类型，就是00。 - 第6位
0表示primitive标签类型1表示constructed标签类型
- 第5 - 1位表示为一个无符号数字，这个数字为这个标签的类型数字。这个数字的最高有效为第5位。
此处所描述的结构只适用于类型小于30种的定义，如果类型超过30就需要使用
high tag number方式的数据结构，此处不做描述。
长度 Length
长度就是表示Contents字节数量。
长度的结构有两种构成方式，按照Content实际的长度（字节数量）来划分：
- 短形式，
Contents长度小于等于 （<=） 127。 - 长形式，
Contents长度大于 （>） 127。
短形式
Contents长度小于等于 （<=） 127
长度占用 1 字节（byte）
短形式字节各位（bit）详解：
- 第8位固定值
0。 - 第7 - 1位表示一个无符号数字，表示
Contents中字节数量，其中最高有效位为第7位。（该数字可能为0）
示例：
Length = 38 二进制编码为 0010 0110
长形式
Contents长度大于 127。
长形式的长度由一个或多个子字节构成。
长形式详解：
- 第1子字节
- 第8位固定值
1。 - 第7 - 1 位表示一个无符号数字，表示长度的子字节的数量，其中最高有效位为第7位。
- 第一个字节不允许出现
1111 1111的情况。
- 第8位固定值
- 第1子字节之后的字节，表示一个无符号数字，表示
Contents中字节数量，其中最高有效位为第1子字节之后的第一个字节的第8 位。
示例：
Length = 201 二进制编码为
1000 0001
1100 1001
内容 Contents
Contents表就是这个数据结构所要表示的值。它由0到多个字节构成，内容的值应该按照对应类型进行对应的编码。
基本类型
布尔类型 BOOLEAN
标识符为：0x01
固定长度：1 （字节）
FALSE - 单字节中所有位为0，0x00。
TRUE - 单字节中所有位为1，0xFF。
示例：
TRUE的布尔值编码为：
整形 INTEGER
标识符为：0x02
整形类型的Contents由0到多个字节构成。
如果整形的值（Contents中的内容）编码数量超过一个字节，那么值的第1个字节（byte）和第二个字节的第8位（bit）应该是下面情况：
- 两者都不应全为
1。 - 两者都不应全为
0。
整形类型的Contents中的字节因为所表示数字的二进制 补码 表示。
正数的补码：等于本身。
如： 1 -
0000 0001的补码为0000 0001负数的补码：符号位不变，其它位按位取反，最后再加
1。如： -1 -
1000 0001的补码为1111 1111
示例
-1 可以表示为：
128 可以表示为：
实数 REAL
标识符为：0x09
如果实数为0，那么这个标签不含有Contents部分。
如果实数非0，那么Contents的第一个字节编码规则如下：
- bit 8 = 1（第8位），规则为二进制编码参照的 二进制的编码
- bit 8 = 1 并且 bit 7 = 0，规则为十进制类型编码参照 十进制的编码
- bit 8 = 1 并且 bit 7 = 1，规则为特殊实数编码参照 特殊实数编码
枚举类型 ENUMERATED
标识符为: 0x0a
枚举类型的编码与整形（Integer）一致。
感谢 其实我是真性情 指正
二进制的编码
Contents的第一个字节的bit 8 = 1,如果实数非0：
设：
- 要表示的数字编码（尾码）为
M - 符号位为
S - 正整数数值
N - 二进制系数
F（位数）
M的计算方式如下：
有时需要调整系数
F以便使得尾码达到编码对齐规则。
Contents第一个字节编码规则：
- bit 8 固定值
1 - bit 7
- 当
S为-1时为1 - 当
S为+1时为0
- 当
- bit 6 - 5 代表基于什么进制，如 Table 2 所示。
- bit 4 - 3 表示二进制系数
F - bit 2 - 1 指定指数编码的规则：
00表示Contents的第2个字节为指数的补码。01表示Contents的第2、3字节为指数的补码。10表示Contents的第2、3、4字节为指数的补码。11表示Contents的第2字节为编码（指数的补码）的长度（字节数），它是一个无符号的二进制数字，设编码长度为X。那么从第3 到X + 3字节为指数的补码。X的值至少为1，指数的前9位不能全为0或1。
除去上述描述的字节之后，Contents剩余的所有字节用于表示整数N的无符号二进制编码。
十进制的编码
当Contents的第一个字节的bit 8 to 7 为00，Contents中除第一个字节之外的所有内容构成一个Field。
该Field在 《ISO 6093》 有具体描述，包括长度和编码。
当Contents的第一个字节的bit 6 到 1位有以下可选值：
特殊实数编码
当Contents的第一个字节的bit 8 to 7 为01，那么Contents仅有一个字节，它的值可以使下表
比特串 BIT STRING
标识符为：0x03
比特串的Contents包含一个初始（Initial）字节，它的后面接上0到多个字节。
比特串所表示的值，按照比特串的顺序，从头到尾，每个8bit作为一个字节，依次排列，最后一组不足8位，就补0以达到一个字节。
示例
Contents中的初始字节，是一个无符号的二进制编码的数，最低有效位为第1位。用来表示最后一个字节中补0的数量。初始化字节的范围为：[0, 7]。
如果 字节串为空，那么不应该有任何子字节，初始化字节为0。
结构示例：
比特串 0x0A3B5F291CD 的二进制编码为：
Contents第一个字节的0x04表示补充了4个零。
字节串 OCTET STRING
标识符为：0x04
字节串在Contents中按照字节串的值的原始顺序，使用0或多个字节，来表示字节串的值。
示例：
字节串 0x00B701 二进制编码为：
空值 NULL
标识符为：0x05
空值Contents不含任何字节，它的长度(Length)为0。
示例
空值NULL的二进制编码可以表示为：
序列 SEQUENCE
标识符为：0x30
序列的Contents中包含，除了使用OPTIONAL或DEFAULT类型修饰的关键字之外，序列中含有每一个子项的ASN.1的完整编码，并且按照它们原先在序列中的顺序出现。
如果使用OPTIONAL或DEFAULT类型修饰的关键字的值存在，那么在
Contents中它们应该出现它们的原本的位置上。
示例：
序列定义为：
SEQUENCE {
age INTEGER,
ok BOOLEAN
}
值为：
{
age 18,
ok TRUE
}
对应的二进制编码为：
数组 SEQUENCE-OF
标识符为：0x30
数组中的元素ASN.1类型都是同种类型的。
数组的Contents中包含0到多个定义好的的ASN.1值的完整编码，并且按照它们原先在序列中的顺序出现。
示例
BOOLEAN类型的数组定义：
SEQUENCE OF BOOLEAN
值为：
{
TRUE, FALSE, TRUE
}
对应的二进制编码为：
集合 SET
标识符为：0x31
集合的Contents中包含，除了使用OPTIONAL或DEFAULT类型修饰的关键字之外，序列中含有每一个子项的ASN.1的完整编码，并且按照它们原先在序列中的顺序出现。
示例
集合的值为：
{
TRUE,
777,
0x01020304 --bitString
}
对应的二进制编码为：
SET-OF
标识符为：0x31
SET-OF 基本与 “数组 SEQUENCE-OF ” 一致，在此不做描述。
选择 CHOISE
标识符为：无
选择类型中表示的字段中，该字段可能有多重不同的类型来表示。
选择类型的编码应该与所选中的值的编码相同。
示例
定义一个名为parameter 选择为
parameter CHOISE {
integerType INTEGER,
booleanType BOOLEAN
}
parameter 的值为
parameter booleanType TRUE
对应的二进制编码为：
结束
本次介绍的是常用的ASN.1编码的入门。
这没有对所有的ASN.1类型进行解释，上述描述的基本都是ASN.1的基础类型，其他类型基本上都是上述类型的不同Contents编码规则。
更多细则和定义请参考 《ITU X.680》***、***《ITU X.690》 。
参考文献
[1] ITU ．X.680 ． Abstract Syntax Notation One (ASN.1): Specification of basic notation [S] . 2015-08
[2] ITU ．X.690 ． ASN.1 encoding rules: Specification of Basic Encoding Rules (BER), Canonical Encoding Rules (CER) and Distinguished Encoding Rules (DER) [S] . 2015-08
[3] bj-sys . https://www.obj-sys.com/asn1tutorial/node10.html