ASN.1 序列混淆

Question

我正在研究ASN.1的语法，并且在网上阅读了很多相关材料：

http://www.itu.int/rec/T-REC-X.690-200811-I/en
http://luca.ntop.org/Teaching/Appunti/asn1.html
http://www.obj-sys.com/asn1tutorial/node11.html

我对 ASN.1 SEQUENCE类型的编码感到非常困惑。 一般而言，我意识到SEQUENCE基本上是一个聚合体——在大多数编程语言中我们称之为 OBJECT 或 INSTANCE。 它基本上是一个名称/值对列表，类似于 JSON 对象。 但与 JSON 对象不同，ASN.1 SEQUENCE具有隐式 SCHEMA，因为它是“类”的实例。

因此， SEQUENCE的类/模式可能类似于：

{
  name  UTF8String
  age   INTEGER
}

该模式的一个实例可能是SEQUENCE

{
  "John Smith"
  42
}

但是我对如何在实际 BER 编码中区分 CLASS 和 INSTANCE 之间的区别感到非常困惑。 事实上，我很困惑，我什至不确定 ASN.1 SEQUENCE应该是类定义还是类的实例。

文档似乎暗示它是一个实例：

8.9序列值的编码

8.9.1应构造序列值的编码。

8.9.2内容八位字节应由序列类型的 ASN.1 定义中列出的每个类型的一个数据值的完整编码组成，按照它们在定义中出现的顺序，除非类型被引用关键字 OPTIONAL 或关键字 DEFAULT。

8.9.3对于用关键字 OPTIONAL 或关键字 DEFAULT 引用的类型，数据值的编码可以，但不是必须的。 如果存在，它应出现在编码中对应于 ASN.1 定义中类型出现的点。

所以看起来 SEQUENCE 只是一个数据值列表，它必须对应于某个模式（类）。 但是 ASN.1 没有CLASS类型，那么您如何获得实际的类，以便您知道任何给定的 SEQUENCE 是哪个类的实例？

Answer 1

假设你写了以下内容：

R DEFINITIONS AUTOMATIC TAGS ::=

 BEGIN

 USPostalAddress ::= SEQUENCE {

      street     IA5String,

      city       IA5String,

      state      IA5String (SIZE (2)) (FROM("A".."Z")),

      zipcode    IA5String (SIZE (5)) (FROM("0".."9"))

 }

 END

上面 BEGIN 和 END 之间的部分称为“类型分配”。 “USPostalAddress”是（用户定义的）“类型”的名称。 通过编写上述内容，您已经指定了一个用户定义的类型并为其命名。 每个 SEQUENCE 构造（例如上面的 SEQUENCE 构造）都是一个“类型”。 它是一种复杂类型，因为它包含一个或多个“字段”，每个“字段”都有自己的类型。 上述类型的可能“值”表示如下：

{ street "1234 Main St.", city "New York", state "NY", zipcode "12345" }

我们只是在谈论类型和它们的值，而不是类和实例。 就像您可以拥有一个类型为 INTEGER (0..15) 的值是 0 到 15 之间的整数一样，您可以拥有一个 SEQUENCE 类型，其值是较低级别值的排列。 上述序列类型是您可以在 ASN.1 中定义的数据结构（“类型”）的一个非常简单的示例。

（在 ASN.1 中还有一个叫做“类”的东西，但它是完全不同的东西。）

在 ASN.1 中，协议的消息通常被指定为顶级类型（通常是 SEQUENCE 或 CHOICE 类型）。 特定的“消息值”是顶级类型的值。 当您拥有顶级类型的值时，您可以使用标准编码规则之一（BER、PER 等）将该值编码为位流。 当您从网络接收到一个比特流时，您知道它是一个特定 ASN.1 类型的值，以 BER、PER 等编码，您可以对这些比特进行解码并获得原始值。

Answer 2

ASN.1 文件通常包含这样的序列类型的类型分配（类型定义）：

myMessage ::= SEQUENCE
{
    a INTEGER(0..100),
    b INTEGER
}

ASN.1 文件中的那些 SEQUENCE 类型可以被认为与 C++/java 中的类或 C 中的结构定义相同。

SEQUENCE 的实例可以是程序中的编码格式（BER、PER、DER 等）或本地格式（对象/变量）。

示例如何在 C 代码中实现这些：

struct myMessage_t          
{
  int a;
  int b;
};

char buffer[1000];   // BER encoded instance will be stored to this buffer
myMessage_t msg;     // this is the local instance

msg.a = 1;
msg.b = 2;

size_t berLen = berEncode_myMessage( &msg, buffer, sizeof(buffer) );

和解码方面：

myMessage_t msg2;            
berDecode_myMessage( buffer, berLen, &msg2 );
assert( msg2.a == 1 );

在解码之前，您通常知道什么是编码实例的顶级类型。