ASN.1 - ASN.1

ASN.1

Soyut Sözdizimi Gösterimi Bir
Durum	Yürürlükte; X.208 ve X.209'un (1988) yerini alır
Yıl başladı	1984
En son sürüm	(02/21) Şubat 2021
organizasyon	ITU-T
Temel standartlar	ASN.1
İlgili standartlar	X.208 , X.209 , X.509 , X.680, X.681, X.682, X.683
İhtisas	kriptografi , telekomünikasyon
İnternet sitesi	https://www.itu.int/rec/T-REC-X.680/

Abstract Syntax Notation One ( ASN.1 ), platformlar arası bir şekilde serileştirilebilen ve seri durumdan çıkarılabilen veri yapılarını tanımlamak için standart bir arayüz tanımlama dilidir . Telekomünikasyon ve bilgisayar ağlarında ve özellikle kriptografide yaygın olarak kullanılmaktadır .

Protokol geliştiricileri, veri yapılarını genellikle ASN.1 dilinde yazılmış daha geniş standartlar belgesinin bir bölümü olan ASN.1 modüllerinde tanımlar. Avantajı, veri kodlamasının ASN.1 açıklamasının belirli bir bilgisayardan veya programlama dilinden bağımsız olmasıdır. ASN.1 hem insan tarafından hem de makine tarafından okunabilir olduğundan, bir ASN.1 derleyicisi modülleri , veri yapılarının kodunu çözen veya kodlayan kod, codec bileşenleri kitaplıklarında derleyebilir . Bazı ASN.1 derleyicileri, örneğin paketlenmiş, BER veya XML gibi çeşitli kodlamaları kodlamak veya kodunu çözmek için kod üretebilir .

ASN.1, ITU-T Çalışma Grubu 17'deki Uluslararası Telekomünikasyon Birliği Telekomünikasyon Standardizasyon Sektörünün ( ITU-T ) ve orijinal olarak 1984'te CCITT X.409:1984'ün bir parçası olarak tanımlanan ISO / IEC'nin ortak bir standardıdır . 1988'de ASN.1 , geniş uygulanabilirliği nedeniyle kendi standardı olan X.208'e taşındı . Büyük ölçüde revize edilmiş 1995 versiyonu, X.680 serisi kapsamındadır . X.680 serisi tavsiyelerin en son revizyonu, 2015 yılında yayınlanan 5.0 Sürümüdür.

Dil desteği

ASN.1 bir veri tipi bildirim gösterimidir. Böyle bir türdeki bir değişkenin nasıl değiştirileceğini tanımlamaz. Değişkenlerin manipülasyonu, yürütülebilir modelleme için SDL (Specification and Description Language) veya uygunluk testi için TTCN-3 (Test ve Test Kontrol Notasyonu) gibi diğer dillerde tanımlanmıştır . Bu dillerin her ikisi de yerel olarak ASN.1 bildirimlerini destekler. Bir ASN.1 modülünü içe aktarmak ve modülde bildirilen ASN.1 türlerinden herhangi birinin değişkenini bildirmek mümkündür.

Uygulamalar

ASN.1 çok sayıda protokolü tanımlamak için kullanılır. En kapsamlı kullanım alanları telekomünikasyon, kriptografi ve biyometri olmaya devam ediyor.

kodlamalar

ASN.1, bir veri yapısının bir dizi bayt olarak nasıl temsil edileceğini belirten bir dizi kodlama kuralıyla yakından ilişkilidir. Standart ASN.1 kodlama kuralları şunları içerir:

Kodlama Kontrol Notasyonu

ASN.1 önerileri, önceden tanımlanmış bir dizi kodlama kuralı sağlar. Mevcut kodlama kurallarının hiçbiri uygun değilse, Kodlama Kontrol Notasyonu (ECN) , kullanıcının kendi özelleştirilmiş kodlama kurallarını tanımlaması için bir yol sağlar.

Gizliliği Artırılmış Posta (PEM) Kodlaması ile İlişkisi

Gizliliği Artırılmış Posta (PEM) kodlaması, ASN.1 ve kodekleriyle tamamen ilgisizdir, ancak kodlanmış ASN.1 verileri (genellikle ikili olan) genellikle PEM kodludur. Bu, kopyalama ve yapıştırmanın yanı sıra SMTP geçişleri gibi metinsel kodlamaya duyarlı medya üzerinden aktarıma yardımcı olabilir.

Örnek

Bu, hayali bir Foo Protokolünün mesajlarını (veri yapıları) tanımlayan örnek bir ASN.1 modülüdür :

FooProtocol DEFINITIONS ::= BEGIN

    FooQuestion ::= SEQUENCE {
        trackingNumber INTEGER,
        question       IA5String
    }

    FooAnswer ::= SEQUENCE {
        questionNumber INTEGER,
        answer         BOOLEAN
    }

END

Bu, Foo Protocol'ün yaratıcıları tarafından yayınlanan bir spesifikasyon olabilir. Konuşma akışları, işlem değiş tokuşları ve durumlar ASN.1'de tanımlanmamıştır, ancak protokolün diğer gösterimlerine ve metinsel açıklamasına bırakılmıştır.

Foo Protokolüne uygun ve alıcı tarafa gönderilecek bir mesaj varsayarsak, bu özel mesaj ( protokol veri birimi (PDU)) şöyledir:

myQuestion FooQuestion ::= {
    trackingNumber     5,
    question           "Anybody there?"
}

ASN.1, değerler ve boyutlar ile genişletilebilirlik üzerindeki kısıtlamaları destekler. Yukarıdaki spesifikasyon şu şekilde değiştirilebilir:

FooProtocol DEFINITIONS ::= BEGIN

    FooQuestion ::= SEQUENCE {
        trackingNumber INTEGER(0..199),
        question       IA5String
    }

    FooAnswer ::= SEQUENCE {
        questionNumber INTEGER(10..20),
        answer         BOOLEAN
    }

    FooHistory ::= SEQUENCE {
        questions SEQUENCE(SIZE(0..10)) OF FooQuestion,
        answers   SEQUENCE(SIZE(1..10)) OF FooAnswer,
        anArray   SEQUENCE(SIZE(100))  OF INTEGER(0..1000),
        ...
    }

END

Bu değişiklik, traceNumbers öğelerini 0 ile 199 dahil arasında bir değere sahip olacak şekilde ve soruNumbers öğelerini 10 ile 20 arasında bir değere sahip olacak şekilde kısıtlar. Soru dizisinin boyutu 0 ile 10 eleman arasında, cevaplar dizisi 1 ile 10 eleman arasında olabilir. anArray alanı, 0 ila 1000 aralığında olması gereken tamsayılardan oluşan sabit uzunluklu 100 elemanlı bir dizidir. '...' genişletilebilirlik işareti, FooHistory mesaj belirtiminin, belirtimin gelecekteki sürümlerinde ek alanlara sahip olabileceği anlamına gelir; bir sürümle uyumlu sistemler, yalnızca önceki sürümde belirtilen alanları işleyebilmekle birlikte, sonraki bir sürümden işlemleri alabilmeli ve iletebilmelidir. İyi ASN.1 derleyicileri, işlemlerin bu kısıtlamalar dahilinde olup olmadığını otomatik olarak kontrol edecek (C, C++, Java, vb.'de) kaynak kodu üretecektir. Kısıtlamaları ihlal eden işlemler başvurudan kabul edilmemeli veya başvuruya sunulmamalıdır. Bu katmandaki kısıtlama yönetimi, protokol spesifikasyonunu önemli ölçüde basitleştirir, çünkü uygulamalar kısıtlama ihlallerinden korunarak risk ve maliyeti düşürür.

myQuestion mesajını ağ üzerinden göndermek için, mesaj kodlama kurallarından biri kullanılarak bir dizi bayt olarak serileştirilir (kodlanır) . Foo protokolü belirtimi, Foo protokolünün kullanıcılarının hangisini kullanmaları ve beklemeleri gerektiğini bilmeleri için kullanılacak bir dizi kodlama kuralına açıkça ad vermelidir.

DER'de kodlanmış örnek

Aşağıda, DER biçiminde kodlanmış FooQuestion olarak yukarıda gösterilen veri yapısı verilmiştir (tüm sayılar onaltılıktır):

30 13 02 01 05 16 0e 41 6e 79 62 6f 64 79 20 74 68 65 72 65 3f

DER, bir tür-uzunluk-değer kodlamasıdır, bu nedenle yukarıdaki dizi, standart SEQUENCE, INTEGER ve IA5String türlerine göre aşağıdaki gibi yorumlanabilir:

30 — type tag indicating SEQUENCE
13 — length in octets of value that follows
  02 — type tag indicating INTEGER
  01 — length in octets of value that follows
    05 — value (5)
  16 — type tag indicating IA5String 
     (IA5 means the full 7-bit ISO 646 set, including variants, 
      but is generally US-ASCII)
  0e — length in octets of value that follows
    41 6e 79 62 6f 64 79 20 74 68 65 72 65 3f — value ("Anybody there?")

XER'de kodlanmış örnek

Alternatif olarak, "kablo üzerinden" daha fazla insan tarafından okunabilirlik elde etmek için aynı ASN.1 veri yapısını XML Kodlama Kuralları (XER) ile kodlamak da mümkündür . Daha sonra aşağıdaki 108 sekizli olarak görünecektir (boşluk sayısı, girinti için kullanılan boşlukları içerir):

<FooQuestion>
    <trackingNumber>5</trackingNumber>
    <question>Anybody there?</question>
</FooQuestion>

PER olarak kodlanmış örnek (hizalanmamış)

Alternatif olarak, Paketli Kodlama Kuralları kullanılırsa, aşağıdaki 122 bit (16 sekizli 128 bite eşittir, ancak burada yalnızca 122 bit bilgi taşır ve son 6 bit yalnızca dolgudur) üretilecektir:

01 05 0e 83 bb ce 2d f9 3c a0 e9 a3 2f 2c af c0

Bu biçimde, gerekli öğeler için tür etiketleri kodlanmaz, bu nedenle kodlamak için kullanılan beklenen şemalar bilinmeden ayrıştırılamaz. Ek olarak, kodlayıcı bir IA5String bayt değerini kodlamanın yalnızca 7 bit gerektirdiğini bildiğinden, IA5String değerine ilişkin baytlar 8 bitlik birimler yerine 7 bitlik birimler kullanılarak paketlenir. Bununla birlikte, uzunluk baytları, ilk tamsayı etiketi 01 için bile burada hala kodlanmıştır (ancak bir PER paketleyici, izin verilen değer aralığının 8 bit'e uyduğunu bilirse bunu ihmal edebilir ve hatta tek değerli bayt 05'i daha az ile sıkıştırabilir. 8 bitten fazla, izin verilen değerlerin yalnızca daha küçük bir aralığa sığabileceğini biliyorsa).

Kodlanmış PER'deki son 6 bit, son bayt c0'ın en az anlamlı 6 bitindeki boş bitlerle doldurulur: bu dizi, daha uzun hizalanmamış bir dizinin parçası olarak eklenirse, bu ekstra bitler iletilemez veya başka bir şeyi kodlamak için kullanılamaz. PER dizisi.

Bu, hizalanmamış PER verilerinin, hizalanmış PER'deki gibi sıralı bir bayt akışı değil, esasen sıralı bir bit akışı olduğu ve ek bağlamsal bit gerektireceğinden, olağan işlemcilerde yazılım tarafından kod çözmenin biraz daha karmaşık olacağı anlamına gelir. kaydırma ve maskeleme ve doğrudan bayt adresleme değil (ancak aynı açıklama, minimum adreslenebilir birimi 1 sekizliden büyük olan modern işlemciler ve bellek/depolama birimleri için de geçerli olacaktır). Bununla birlikte, modern işlemciler ve sinyal işlemcileri, adreslenebilir depolama birimlerinin sınırlarını aşan bilgi işlem birimlerinin otomatik olarak işlenmesiyle bit akışlarının hızlı dahili kodunun çözülmesi için donanım desteği içerir (bu, sıkıştırma/açma için veri kodeklerinde veya bazı şifreleme/ şifre çözme algoritmaları).

Oktet sınırlarında hizalama gerekliyse, hizalanmış bir PER kodlayıcı şunları üretecektir:

01 05 0e 41 6e 79 62 6f 64 79 20 74 68 65 72 65 3f

(bu durumda, her sekizli, kullanılmayan en önemli bitlerinde boş bitlerle ayrı ayrı doldurulur).

Aletler

ASN.1'i destekleyen araçların çoğu aşağıdakileri yapar:

• ASN.1 dosyalarını ayrıştırın,
• bir programlama dilinde (C veya C++ gibi) eşdeğer bildirimi oluşturur,
• önceki bildirimlere dayalı olarak kodlama ve kod çözme işlevlerini oluşturur.

ASN.1'i destekleyen araçların bir listesi ITU-T Aracı web sayfasında bulunabilir .

Çevrimiçi araçlar

• ASN1 Web Aracı (çok sınırlı)
• ASN1 Oyun Alanı (korumalı alan)

Benzer şemalarla karşılaştırma

ASN.1, platformlar arası veri serileştirme için arayüz tanımlama dilleri olan protokol arabellekleri ve Apache Thrift için amaç ve kullanım açısından benzerdir . Bu diller gibi, bir şemasına (ASN.1'de "modül" olarak adlandırılır) ve bir dizi kodlamaya, tipik olarak tür-uzunluk-değer kodlamalarına sahiptir. Bunların aksine, ASN.1 tek ve kolayca kullanılabilen bir açık kaynak uygulaması sağlamaz ve üçüncü taraf satıcılar tarafından uygulanacak bir belirtim olarak yayınlanır. Ancak 1984 yılında tanımlanan ASN.1, onlardan çok daha eskidir. Ayrıca, bazıları eski olan ve genişletilebilirlik için daha fazla seçeneğe sahip olan çok çeşitli temel veri türleri içerir. Tek bir ASN.1 mesajı, birden çok standartta tanımlanmış birden çok modülden, hatta yıllar arayla tanımlanmış standartlardan bile veri içerebilir.

ASN.1 ayrıca değerler ve boyutlar üzerindeki kısıtlamalar için yerleşik destek içerir. Örneğin, bir modül, 0 ila 100 aralığında olması gereken bir tamsayı alanı belirtebilir. Bir değerler dizisinin (bir dizi) uzunluğu, sabit bir uzunluk veya izin verilen bir uzunluk aralığı olarak da belirtilebilir. Kısıtlamalar, temel kısıtlama kümelerinin mantıksal kombinasyonları olarak da belirtilebilir.

Kısıtlama olarak kullanılan değerler, PDU belirtiminde kullanılan değişmez değerler veya şema dosyasının başka bir yerinde belirtilen ASN.1 değerleri olabilir. Bazı ASN.1 araçları, bu ASN.1 değerlerini, oluşturulan kaynak kodunda programcılar için kullanılabilir hale getirecektir. Tanımlanan protokol için sabitler olarak kullanılan geliştiriciler, bunları protokolün mantık uygulamasında kullanabilir. Böylece tüm PDU'lar ve protokol sabitleri şemada tanımlanabilir ve desteklenen herhangi bir dilde protokolün tüm uygulamaları bu değerlerden yararlanır. Bu, geliştiricilerin uygulamalarının kaynak kodunda kod protokolü sabitlerini teslim etme ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu, protokol geliştirmeye önemli ölçüde yardımcı olur; protokolün sabitleri ASN.1 şemasında değiştirilebilir ve tüm uygulamalar basitçe yeniden derlenerek güncellenir, bu da hızlı ve düşük riskli bir geliştirme döngüsünü destekler.

ASN.1 araçları, oluşturulan kaynak kodundaki kısıtlamaları doğru şekilde uygularsa, bu, program çalışması sırasında protokol verilerini otomatik olarak doğrulamak için hareket eder. Genel olarak ASN.1 araçları, oluşturulan serileştirme/seri hale getirme rutinlerini kontrol eden kısıtlamaları, sınır dışı verilerle karşılaşılırsa hataları veya istisnaları artırmayı içerecektir. Bir ASN.1 derleyicisinde ASN.1 kısıtlamalarının tüm yönlerini uygulamak karmaşıktır. Tüm araçlar, olası kısıtlama ifadelerinin tamamını desteklemez. XML şeması ve JSON şemasının her ikisi de benzer kısıtlama kavramlarını destekler. Bunlardaki kısıtlamalar için araç desteği değişir. Microsoft'un xsd.exe derleyicisi bunları yok sayar.

ASN.1, HTTP ve SMTP gibi birçok İnternet protokolünü tanımlamak için kullanılan Artırılmış Backus-Naur formuna (ABNF) görsel olarak benzerdir . Ancak pratikte oldukça farklıdırlar: ASN.1, çeşitli şekillerde kodlanabilen bir veri yapısını tanımlar (örn. JSON, XML, ikili). ABNF ise kodlamayı ("sözdizimi") tanımlarken aynı zamanda veri yapısını ("anlambilim") tanımlar. ABNF, metinsel, insan tarafından okunabilir protokolleri tanımlamak için daha sık kullanılma eğilimindedir ve genellikle tür-uzunluk-değer kodlamalarını tanımlamak için kullanılmaz.

Birçok programlama dili, dile özgü serileştirme biçimlerini tanımlar. Örneğin, Python'un "turşu" modülü ve Ruby'nin "Mareşal" modülü. Bu biçimler genellikle dile özgüdür. Ayrıca, geçici depolama senaryolarında kullanımlarını kolaylaştıran, ancak iletişim protokolleri için uygun olmayan bir şema gerektirmezler.

JSON ve XML benzer şekilde bir şema gerektirmez ve bu da kullanımlarını kolaylaştırır. Bununla birlikte, her ikisi de platformlar arası standartlardır ve özellikle bir XML şeması veya JSON şemasıyla birleştirildiğinde iletişim protokolleri için yaygın olarak popülerdir .

Bazı ASN.1 araçları, ASN.1 ve XML şeması (XSD) arasında çeviri yapabilir. Çeviri ITU tarafından standardize edilmiştir. Bu, bir protokolün ASN.1'de ve ayrıca XSD'de otomatik olarak tanımlanmasını mümkün kılar. Bu nedenle, bir projede, nesneleri JSON kablo formatına/formatından seri hale getiren kaynak kodu üreten ASN.1 araçları tarafından derlenen bir XSD şemasına sahip olmak (belki de kötü niyetli olsa da) mümkündür. Daha pratik bir kullanım, diğer alt projelerin bir ASN.1 şeması yerine bir XSD şemasını kullanmasına izin vermektir; bu, belki de, protokol kablo formatı olarak kullanılan XER ile, seçilen alt proje dili için araçların kullanılabilirliğine uygundur.

Daha fazla ayrıntı için bkz . Veri serileştirme biçimlerinin karşılaştırılması .

Ayrıca bakınız

• X.690
• Bilgi Nesnesi Sınıfı (ASN.1)
• Sunum katmanı

Referanslar

Dış bağlantılar

• ASN.1, BER ve DER'in Alt Kümesine Yönelik Layman Kılavuzu Yeni başlayanlar için iyi bir giriş
• ITU-T web sitesi - ASN.1'e Giriş
• ASN.1'e bir video tanıtımı
• ASN.1 Temel ASN.1 kavramları üzerine Eğitim Eğitimi
• ASN.1 ile ilgili ASN.1 Eğitimi Eğitimi
• Açık kaynaklı bir ASN.1->C++ derleyicisi; Bazı ASN.1 özelliklerini içerir. , Çevrimiçi bir ASN.1->C++ Derleyicisi
• ASN.1 kod çözücü ASN.1 kodlu mesajların XML çıktısına kodunun çözülmesine izin verir.
• ASN.1 sözdizimi denetleyicisi ve kodlayıcı/kod çözücü Bir ASN.1 şemasının sözdizimini kontrol eder ve mesajları kodlar/kodlarını çözer.
• ASN.1 3GPP mesajlarının kodlayıcı/kod çözücüsü ASN.1 3GPP mesajlarını kodlar/kodlarını çözer ve bu mesajların kolayca düzenlenmesini sağlar.
• ASN.1 hakkında ücretsiz kitaplar
• IvmaiAsn projesindeki ASN.1 araçlarının listesi
• Octet Kodlama Kurallarına (OER) Genel Bakış
• JSON Kodlama Kurallarına (JER) Genel Bakış
• ASN.1 mesajlarını ayrıştırmak ve doğrulamak için bir TypeScript düğüm yardımcı programı