ASN 全名 Abstract Syntax Notation, 翻译过来就是:抽象语法标记。
ASN.1 可能是第一版的意思(?)。
asn.1 是一套国际标准,用来定义一种通用的、严谨的数据表示(标记)方法,以及对应的数据编码格式。
PS:对数据 Scheme 的定义独立于硬件架构和编程语言。
ITU-T Rec. X.680 (2015) | ISO/IEC 8824-1:2015
Specification of basic notation
ITU-T Rec. X.681 (2015) | ISO/IEC 8824-2:2015
Information object specification
ITU-T Rec. X.682 (2015) | ISO/IEC 8824-3:2015
Constraint specification
ITU-T Rec. X.683 (2015) | ISO/IEC 8824-4:2015
Parameterization of ASN.1 specifications
ITU-T Rec. X.690 (2015) | ISO/IEC 8825-1:2015
BER
,
CER
and
DER
PS:常见证书格式 der 就是来自这个 DER。
ITU-T Rec. X.691 (2015) | ISO/IEC 8825-2:2015
PER
(Packed Encoding Rules)
ITU-T Rec. X.692 (2015) | ISO/IEC 8825-3:2015
ECN
(Extended Component Notation)
ITU-T Rec. X.693 (2015) | ISO/IEC 8825-4:2015
XER
(XML Encoding Rules)
ITU-T Rec. X.694 (2015) | ISO/IEC 8825-5:2015
Mapping W3C XML schema definitions into ASN.1
ITU-T Rec. X.695 (2015) | ISO/IEC 8825-6:2015
Registration and application of PER encoding instructions
ITU-T Rec. X.696 (2015) | ISO/IEC 8825-7:2015
OER
(Octet Encoding Rules)
ITU-T Rec. X.697 (2017) | ISO/IEC 8825-8:2018
JER
(JSON Encoding Rules)
一般又被称之为 X.680 系列,最早是 1995 年出第一版。最新的是 2018 年出的 5.4 版(X.680 (2015) Amd. 1)
PS:2021 年 X.680 出了第六版。
部分应用层的网络协议就使用了 ASN.1 格式,比如 X.500 Directory Services,LDAP,VoIP,PKCS,Kerberos,移动通信(2G/GSM,GRPS,一直到 5G)。
它和 JSON 这种通用数据交换格式完全不同,更加类似与 protobuf,msgpack,thrift 这样,提供一个完备的数据定义语法用来声明 Schema(ASN.1 称之为模块),然后基于二进制紧凑地表示数据。所以非常适合用在 C/S 架构的网络编程上,作为服务通讯协议的一部分,负责内外数据交换,也就是 TCP/UDP 服务的接口部分。
如果要将 ASN.1 归类的话,更贴切的应该是接口定义语言,或者叫协议定义语言。
要是了解到 ASN.1 出现的年份(1984)的话,对照它的竞争者出现的时间,会发现它的设计确实比较超前。不管怎么说,这些晚辈确实更加流行,作为国际标准的 ASN.1 不够卖座,肯定是也有不好的地方。
PS:可能是 ASN.1 历史包袱太重, 不够轻便 (我看到的一些评论和我的猜想比较符合)。
先来一个示例(维基上找来的,感觉没啥意义):
FooProtocol DEFINITIONS ::= BEGIN
FooQuestion ::= SEQUENCE {
-- 跟踪编号,后面括号是限制值的范围
trackingNumber INTEGER(0..199),
-- 问题内容,字符串
question IA5String
FooAnswer ::= SEQUENCE {
-- 问题编号
questionNumber INTEGER(10..20),
-- 答案内容
answer BOOLEAN
FooHistory ::= SEQUENCE {
-- 问题数组
questions SEQUENCE(SIZE(0..10)) OF FooQuestion,
-- 答案数组
answers SEQUENCE(SIZE(1..10)) OF FooAnswer,
-- 一个整型数组
anArray SEQUENCE(SIZE(100)) OF INTEGER(0..1000),
大小写字母,数字,短横杠,空格
标识符:小写字母开头
类型名称:大写字母开头
多个空白符号(空格、换行)会当作一个空格
数据类型都有一个 TagNumber
-- 注释
结构化类型
其他类型:CHOICE,ANY
0 Universal 通用类型
1 Application 应用协议相关类型
2 Context-specific
3 Private 自定义
原始类型:
Tag number
基本编码规则(BER,Basic Encoding Rules)
规范编码规则(CER,Canonical Encoding Rules)
唯一编码规则(DER,Distinguished Encoding Rules)
压缩编码规则(PER,Packed Encoding Rules)
XML 编码规则(XER,XML Encoding Rules)
Python
https://www.cnblogs.com/20175211lyz/p/12769883.html
https://github.com/etingof/pyasn1
上面的示例通过 asn1ate /tmp/foo.asn > /tmp/foo.py 生成 Python 代码:
PS:并不是一定需要定义成这样类的结构,只是 pyasn1 库适合这样用而已。
from pyasn1.type import univ, char, namedtype, namedval, tag, constraint, useful
class FooAnswer(univ.Sequence):
FooAnswer.componentType = namedtype.NamedTypes(
namedtype.NamedType('questionNumber', univ.Integer().subtype(subtypeSpec=constraint.ValueRangeConstraint(10, 20))),
namedtype.NamedType('answer', univ.Boolean())
class FooQuestion(univ.Sequence):
FooQuestion.componentType = namedtype.NamedTypes(
namedtype.NamedType('trackingNumber', univ.Integer().subtype(subtypeSpec=constraint.ValueRangeConstraint(0, 199))),
namedtype.NamedType('question', char.IA5String())
class FooHistory(univ.Sequence):
FooHistory.componentType = namedtype.NamedTypes(
namedtype.NamedType('questions', univ.SequenceOf(componentType=FooQuestion()).subtype(subtypeSpec=constraint.ValueSizeConstraint(0, 10))),
namedtype.NamedType('answers', univ.SequenceOf(componentType=FooAnswer()).subtype(subtypeSpec=constraint.ValueSizeConstraint(1, 10))),
namedtype.NamedType('anArray', univ.SequenceOf(componentType=univ.Integer().subtype(subtypeSpec=constraint.ValueRangeConstraint(0, 1000))).subtype(subtypeSpec=constraint.ValueSizeConstraint(100, 100)))
然后就可以使用了:
import foo
from pyasn1.codec.der.encoder import encode
fa = foo.FooAnswer()
fa['questionNumber'] = 10
fa['answer'] = False
fa_encoded = encode(fa)
print(fa_encoded) # b'0\x06\x02\x01\n\x01\x01\x00'
print(binascii.b2a_hex(fa_encoded).decode()) # 300602010a010100
from pyasn1.codec.der.decoder import decode
obj, rest = decode(fa_encoded)
print(obj)
# Sequence:
# field-0=10
# field-1=False
for k, v in obj.items():
print([k, v])
# ['field-0', <Integer value object, tagSet <TagSet object, tags 0:0:2>, payload [10]>]
# ['field-1', <Boolean value object, tagSet <TagSet object, tags 0:0:1>, subtypeSpec <ConstraintsIntersection object, consts <SingleValueConstraint object, consts 0, 1>>, namedValues <NamedValues object, enums False=0, True=1>, payload [False]>]
obj, rest = decode(fa_encoded, asn1Spec=foo.FooAnswer())
print(obj)
# FooAnswer:
# questionNumber=10
# answer=False
# print(dict(obj.items()))
print(dict([(k, str(v)) for k, v in obj.items()]))
# {'questionNumber': '10', 'answer': 'False'}
print(obj['questionNumber'].__dict__)
print(obj['questionNumber']._value) # 10
print(obj['answer'].__dict__)
print(obj['answer']._value) # 0
print([int(obj['questionNumber']), bool(obj['answer'])])
GitHub 找到的几个相关库:
wbond/asn1crypto
Python ASN.1 library with a focus on performance and a pythonic API
etingof/pyasn1
Generic ASN.1 library for Python
eerimoq/asn1tools
ASN.1 parsing, encoding and decoding.
P1sec/pycrate
A Python library to ease the development of encoders and decoders for various protocols and file formats; contains ASN.1
参考资料与拓展阅读
https://en.wikipedia.org/wiki/ASN.1
https://zh.wikipedia.org/wiki/ASN.1
asn1playground 工具
https://asn1.netlify.app/
https://stackoverflow.com/questions/595279/how-does-google-protocol-buffers-compare-to-asn-1
How does ASN.1 compare to something like binary protobuf? 2013
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