ASN.1编码方式详解

2023-11-12

ASN

ASN.1 – Abstract Syntax Notation dot one，抽象记法1。数字1被ISO加在ASN的后边，是为了保持ASN的开放性，可以让以后功能更加强大的ASN被命名为ASN.2等，但至今也没有出现。

描述了一种对数据进行表示、编码、传输和解码的数据格式。它提供了一整套正规的格式用于描述对象的结构，而不管语言上如何执行及这些数据的具体指代，也不用去管到底是什么样的应用程序。

基本语法规则

在ASN.1中，符号的定义没有先后次序：只要能够找到该符号的定义即可，而不必关心在使用它之前是否被定义过。
所有的标识符、参考、关键字都要以一个字母开头，后接字母（大、小写都可以）、数字或者连字符“-”。不能出现下划线“_”。不能以连字符“-”结尾，不能出现两个连字符（注释格式）。
关键字一般都是全部大写的，除了一些字符串类型（如PrintableString，UTF8String，等。因为这些都是由原类型OCTET STRING衍生出来的）。
在标识符中，只有类型和模块名字是以大写字母开头的，其它标识符都是以小写字母开头的。
带小数点的小数形式不能在ASN.1中直接使用，在ASN.1中实数实际定义为三个整数：尾数、基数和指数
注释以两个连字符“--”开始，结束于行的结尾或者该行中另一个双连字符。
如同大多数计算机语言，ASN.1不对空格、制表符、换行符和注释做翻译。但是在定义符号（或者分配符号Assignment）“::=”中不能有分隔符，否则不能正确处理。

类型定义与类型

其中：

是一个以大写字母开头的标识符；

是基于内建类型或在其它地方定义的类型。

值定义： ::=

其中：

是以小写字母开头的标识符；

可以是一个类型的名字，也可以是类型描述；

值描述>是基于整数、字符串、标识符的组合。

ASN.1的编码格式有很多种: BER、CER、DER、XER，可以编码成XML格式，不仅仅是常用的二进制流。BER、CER、DER，是ASN.1的三种最常用的编码格式

CER、DER、CRT、PEM的关系

所有X.509都是DER编码，DER是指ASN.1的编码规则，.der证书文件一般是二进制文件。
CER可用于PKCS#7证书(p7b)的编码，但一般是指证书的文件后缀，.cer证书可以是纯BASE64文件或二进制文件。
PEM通常也是指文件的后缀，为内容使用BASE64编码且带头带尾的特定格式，二进制的文件不应该命名为pem。
CRT是微软的证书后缀名，和.CER是一回事。

微软的CryptAPI很强大，证书的各种格式都可以识别，比如纯BASE64编码的、标准PEM格式的、非标识PEM格式的(不是64字节换行、没有头尾等)、二进制格式的

BER编码

描述了如何将ASN.1 类型的值编码成字节串的方法。BER的语法传输格式一直是TLV三元组<Type, Length,Value>

tag(标志域): 指明数据类型，占用一个字节常见的类型有

BER_TYPE_BOOLEAN    0x01
BER_TYPE_INTEGER    0x02
BER_TYPE_BIT_STRING 0x03
BER_TYPE_OCTET_STRING   0x04
BER_TYPE_NULL   0x05
BER_TYPE_OID    0x06
BER_TYPE_SEQUENCE   0x30
BER_TYPE_SNMP_SET   0xA3

长度域(length):指明值域的长度,长度不等,一般为一到三个字节。其格式可分为短格式（后面的值域长度<=127），长格式.

(1)定长方式

短格式

length=30 表示为1E(16进制)，30长度域为 0001 1110 没有超过127；

长格式 :表示方法为1（bit）K（7bit）K个八位长度（K Byte）

length = 169 转换为 81 A9（169长度超过127，长度域为1000 0001 1010 1001；169是后8位的值，前8位的第一个1表示这是一个长格式的表示方法，前8位的后7位表示后面有多少个字节表示针对的长度000 0001后面有一个字节表示真正的长度 1010 1001是表示长度为169）

length=1500=>82 05 DC（1000 0010 0000 0101 1101 1100，先看第一个字节，表示长格式，后面有2 个字节表示长度，这两个字节是0000 0101 1101 1100 表示1500）

(2).不定长方式

Length所在八位组固定编码为0x80，但在Value编码结束后以两个0x00结尾。这种方式使得可以在编码没有完全结束的情况下，可以先发送部分消息给对方。

定长.png

值域(value)
整型Integer的编码 integer::=0x02 length{byte}　(表示重复)，最高位代表符号位，去掉多余的0。对于正数，如果最高比特位为0则直接编码；如果为1，则在最高比特位之前增加一个全0的八位组。
- 最高位为0：0BBBBBBB
- 最高位为1：00000000|1BBBBBBB

例: 对于负数，先取绝对值进行编码，再取反，最后加1

1500=>02 02 05 DC　
40000=>02 03 00 9C 40
-129=>129=>0000 0000 1000 0001->1111 1111 0111 1110 ->(加1)->FF 7F 最终为02 02 FF 7F

布尔值的编码由1个字节组成。FALSE为00; TRUE为FF。
- TRUE的编码: 01 01 FF
- FALSE 的编码: 01 01 00
字符串类型的编码 string::=0x04 length{byte}* 例如：04 06 70 75 62 6c 69 63表示字符串public
位串(BITSTRING)类型 :编码规则：位串的第一位放到第一个负载字节的第8位；位串的第二位放到第一个负载字节的第7位; 依此类推．填充满第一个负载字节，就继续填充第二个负载字节．如果最后一个负载字节未被填充满，空的位用0来填充, 0的个数存放到头部用来表示填充数据的那个字节里．

位串{1,0,0,0,1,1,1,0,1,0,0,1}
开始填充负载字节．第一个字节填充后为10001110= 0x8E; 第 二个字节填充后为10010000 = 0x90, 低位4个0为填充的空位．则，负载为2个字节加上表示填充0个数的一个字节0x04总共3个字节．则完整的编码为：0x03 03 04 8E 90.

空类型的编码 null::=0x05 0x00
objectID::=0x06 length {subidentifier}*
首两个ID被合并为一个字节X*40+Y
每个字首先被分割为最少数量的没有头零数字的7位数字.这些数字以big-endian格式进行组织,并且一个接一个地组合成字节.

举例: 30331 = 1* 128^2 + 108 * 128 + 123 分割成7位数字(0x80)后为{1,108,123}

除了编码的最后一个字节外,其他所有字节的最高位(位8)都为1.

设置最高位后变成{129,236,123}.如果该字只有一个7位数字,那么最高为0

MD5 OID的编码:
1. 将1.2.840.113549.2.5转换成字数组 {42, 840, 113549, 2, 5}.
2.然后将每个字分割为带有最高位的7位数字，{{0x2A},{0x86,0x48},{0x86,0xF7,0x0D},{0x02},{0x05}}
3. 最后完整的编码为 0x06 08 2A 86 48 86 F7 0D 02 05.

sequence组合类型的编码 sequence::=0x30 length{asndata}*

如:30 05 02 01 10 05 00表示一个sequence结构,内含两个成员,其中一个为整型16,另一个为空类型(NULL)。

例：考虑如下序列


User ::== SEQUENCE{
ID INTEGER, 
Active BOOLEAN
}

当取值为{32,TRUE}时，编码为 0x30 06 02 01 20 01 01 FF 在ASN.1文档里，使用空格来表示编码的属性．　


0x30 06
02 01 20
01 01 FF

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