簡単な言葉でのASN.1（パート2）

記事「簡単な言葉でのASN.1」の章のHabréに関する出版を続けます。 前の部分は、 ASN.1で簡単な単語（エンコードタイプREAL）で見つけることができます。

第3章OBJECT IDENTIFIERタイプのエンコード

タイプの一般的な説明：

• タグクラス-UNIVERSAL（00）;
• タグ番号-6;
• 値エンコード形式はプリミティブ（非構成形式）です。

OBJECT IDENTIFIER自体は、「。」で区切られた符号なし整数のコレクションです。 可能なオブジェクト識別子の例：0.1.1、1.1.1、2.1234.1234.1234.1234。



OBJECT IDENTIFIER（OID）のエンコードは、符号付き整数（SID-サブ識別子）なしのこのOIDのすべてのコンポーネントの順次エンコードで構成されます。



エンコードされたOIDの全体サイズを小さくするために、最初の2つのSIDに次の規則が適用されます。

1. 最初の符号なし整数（SID1）は、0、1、または2でなければなりません。他の値は許可されません。 SID1はエンコードプロセスから除外されます。代わりに、SID1の値はSID2をデコードすることで自然に計算されます（以下を参照）。
2. 2番目のSIDをエンコードする前に、次の式が適用されます。SID2= SID1 * 40 + SID2;
3. SID2の取得式の結果からSID1を確実に決定するために、SID2には次の要件があります。
4. SID1 = 0またはSID1 = 1の場合、SID2の値は0（両端を含む）から39（両端を含む）の範囲でなければなりません。
5. SID1 = 2の場合、SID2は符号付きの数値なしの任意の整数として表現できます。

最初の2オクテットのエンコードの例：

• 「0.39」は、単一の整数0 * 40 + 39 = 39でエンコードされます。
• 「1.0」は単一の整数1 * 40 + 0 = 40でエンコードされます。
• 「1.39」は単一の整数1 * 40 + 39 = 79でエンコードされます。
• 「2.0」は、単一の整数2 * 40 + 0 = 80でエンコードされます。
• 「2.39」は、単一の整数2 * 40 + 39 = 119でエンコードされます。
• 「2.339」は、単一の整数2 * 40 + 339 = 419でエンコードされます。

各SIDは、残りとは独立してエンコードされます。 すべてのSIDは、追加の区切り文字なしで次々にコーディングされます。 SIDエンコード規則は、最初の2つを除くすべてのSIDで同じです（上記を参照）。



理論的には、各SIDは任意の大きな整数値を持つことができることに注意してください。 したがって、個々のSIDは、任意の任意の数のオクテットでエンコードできます。 通常、可変数のオクテットをエンコードするには、これらのオクテット数の追加エンコードが使用されます（エンコードされたオクテットの数を含むオクテットは、エンコードされたオクテットのシーケンスの前にエンコードされます）。 ただし、SIDエンコーディングの場合、異なるアプローチが取られます-個別のSIDをエンコードする各オクテットの最上位ビットは、特定のSIDの最後のオクテットであるかどうかを判断できる一種のフラグです。 つまり、1つのSIDは複数のオクテット（大きな整数の場合）を使用してエンコードできるため、次のルールが適用されます。SID値をエンコードするすべてのオクテットで、最後の（最小）オクテットを除き、最上位ビットの値を設定する必要があります1.したがって、8ビットオクテットのSIDエンコードでは下位7ビットのみが重要であり、各オクテットの最上位ビットは最後のオクテットを示すフラグとして使用されます。 この点に関して、エンコードする前に、各SIDは10進数形式からベース128分解形式（7ビットにグループ化）に変換されます。



SIDエンコードの例：

1. SID = 64310 = 5 * 128 ¹ + 3 * 128 ⁰ =（05 03） ₁₂₈ 。 最下位ビットを除くすべてのオクテットには最上位ビットが設定されている必要があるため、643のSIDは2オクテット（85 03） ₂₅₆を使用してASN.1でエンコードされます。
2. SID = 11354910 = 6 * 128 ² + 119 * 128 ¹ + 13 * 128 ⁰ =（06 77 0D） ₁₂₈ 。 最下位ビットを除くすべてのオクテットには最上位ビットを設定する必要があるため、113549に等しいSIDは3オクテット（86 F7 0D） ₂₅₆を使用してASN.1でエンコードされます。
3. SID = 4915210 = 3 * 128 ² 。 この場合、分解には数値128の低いべき乗は含まれません。ただし、SIDエンコーディングは数値の指数の値を格納しないため、コーディングの必要性のため、49152は（3 * 128 ² + 0 * 128 ¹ + 0 * 128 ⁰ ）= （03 00 00） ₁₂₈ （つまり、符号化された数は、分解時に128の1上級度だけ大きいオクテットの数で構成される必要があります）。 最下位ビットを除くすべてのオクテットは最上位ビットを設定する必要があるため、49152に等しいSIDは3オクテット（83 80 00） ₂₅₆を使用してASN.1でエンコードされます。

SIDをエンコードするときは、オクテットの最小数を使用する必要があります。 つまり、SID = 643は（0 * 128 ² + 5 * 128 ¹ + 3 * 128 ⁰ ）=（00 05 03） ₂₅₆として表されるべきではないため、（80 85 03） ₂₅₆としてエンコードされるべきではありません。 正しいSIDエンコーディングの最も簡単なチェックは、エンコードされたSIDの最初のオクテットが80 _{256であって}はならないことです。

第4章INTEGERエンコーディング

タイプの一般的な説明：

• タグクラス-UNIVERSAL（00）;
• タグ番号-2;
• 値エンコード形式はプリミティブ（非構成形式）です。

整数エンコードの問題（INTEGER）は、既に（REAL型エンコードの章で）すでに議論されています。 ただし、このコーディングの主な機能をもう一度思い出します。



ASN.1では、正数と負数の両方をエンコードできます。 各整数のサイズは事実上無制限です（つまり、任意の大きな（モジュロ）整数をASN.1でエンコードできます）。



各整数はオクテットのシーケンスによってエンコードされ、各オクテットは8ビットの情報を表します。 各オクテットは、対応する256のべき乗の前の「重み」を表し、符号化された基数256の分解に関与します。つまり、数値を符号化するために、元の数はまず基数256で分解され、次に対応する256のべき乗の前の「重み」の値がオクテットとして符号化されます。 たとえば、番号8388607は次のようにエンコードされます。

1. 256に基づいて番号を拡張してみましょう：838860710 = 127 * 256 ² + 255 * 256 ¹ + 255 * 256 ⁰ ;
2. 対応する次数256の「重み」は、127、255、および255になります。
3. 各数値をビットシーケンスに変換し、このビットシーケンスをエンコードして、4ビットのグループにグループ化します。 「スケール」に対して次の値を取得します。7F FF FF;

負の整数値のコーディングは、個別の規則に従って実行されます。 実際、1つではなく、2つの整数がエンコードされた負の整数に格納されます。メイン数と、デコード時に最初にエンコードされた負の数を取得するためにメイン数から減算する必要がある数です。 つまり、デコード時に、最初の負の数は次の式で得られます。N= X-Y。ここで、Xはメインの数で、Yは減算した数です。 Nが負になるには、条件Y> Xが満たされる必要があることを理解するのは難しくありません。



メインの数値と減算された数値の両方を形成するための詳細なルールは既に説明されているので、読者にはREAL型のエンコードに関する章を参照してください。



整数のエンコードの例：

1. すでにエンコードされた数80 ₂₅₆ = 128 * 256 ⁰ = 128 ₁₀ =（1000 0000） _2を持っているとします。 ここで、メイン番号はビット1〜7（最下位、右端）で形成され、0になります。減算されたものは、上位および（1000 0000） ₂ = 80 ₂₅₆ = 128 ₁₀を除くすべてのビットをマスクすることで形成されます。 したがって、エンコードされた数値は0-128 = -128です。
2. +128の正の値のコーディングは、オクテットのシーケンス0 * 256 ¹ + 128 * 256 ⁰ =（00 80） ₂₅₆を使用して実行されます。つまり、先行ゼロオクテットが追加されます。 実際、ここでメイン数と減算数の両方を計算することもできます。メイン数は128に等しく、減算数は0になります。
3. 番号-136 _10をエンコードします。 数値136 ₁₀ = 88 ₂₅₆ =（1000 1000） ₂ 。 正しいエンコードのために、この数値に既に最上位ビットが設定されているため、減算した数値は2オクテットで形成され、（80 00） ₂₅₆ = 128 * 256 ¹ + 0 * 256 ⁰ = 32768 _10に等しくなければなりません。 したがって、エンコードのメイン番号（-136）は、次の方程式を解いた後に取得できます。x-32768 = -136。 つまり、32626 = 127 * 256 ¹ + 120 * 256 ⁰ =（7F 78） _256に等しい「x」の値を取得します。 この数値の最上位ビットを設定すると、数値の最終エンコード（-136）が2オクテット（FF 78） ₂₅₆で実行されます。

実際には、エンコードされた整数に要件があります：エンコードされた数値の最上位9ビットはすべて1である必要はなく、すべてが0である必要はありません（エンコードされた数値の最上位9ビットは互いに等しくないはずです）。 エンコードされた数値の最初の9ビットが0である場合、エンコードされた値を損なうことなく、高オクテット（最上位の8ビット）を破棄できます（デコード時に、数値0の値に影響しない用語0 * 256 ^nを追加します）。 エンコードされた数値の上位9ビットが1に等しい場合、エンコードされた数値は負であり、より少ない数のオクテットを使用して再エンコードできます（コーディング中に、余分なゼロオクテットが減算された数値に追加されました）。



減算された数値に余分なゼロオクテットを追加する例。 コーディングのために番号を取りましょう（-128）。 （80 00） ₂₅₆ = 32768 ₁₀の減算された数を入力し、メイン値は式（x-32768）= -128を解いた後に計算されます。 したがって、x = 32640 ₁₀ =（7F 80） ₂₅₆ 。 最上位ビットを設定することにより、最終エンコード（FF 80） _256が得られます（ここでは、上位9ビットが等しい）。 しかし、以前は既に番号（-128）をエンコードしており、ASN.1でのこの番号のエンコードは短い形式で表現できることを知っています-1オクテット（80） _256の形式で。



さて、この章の最後で、現代のコンピューターシステムでは、整数のエンコードが既に（自動的に）上記の規則に従って実行されていることを読者に思い出させます。 確かに、1つの注意点があります。負の数をコーディングする場合、「減算した数にゼロオクテットを追加する」が適用されます（前の段落を参照）。 つまり、整数を格納するオクテット（バイト）の数が4の場合、数値（-128）はFF FF FF 80の形式でエンコードされます（つまり、（80 00 00 00） ₂₅₆ = 2147483648に等しい「減算数」がエンコードに使用されました） ）

第5章文字列エンコーディング

ASN.1は、かなり広い範囲の文字列タイプにエンコードを使用します。 完全なリストは次のとおりです。

• NumericString;
• PrintableString;
• TeletextString（タイプはT61Stringとまったく同じです）;
• VideotexString;
• VisibleString;
• IA5String;
• GraphicString;
• GeneralString;
• UniversalString;
• BMPString;
• UTF8String;

それらのいくつかはすでに廃止されており、適用できない文字列タイプです（例：VideotexString）。 文字列の各タイプは、このタイプの文字列で使用できる特定の文字セットを記述します。 さらに、使用される回線でいわゆる「制御シーケンス」を使用することもできます。これにより、この機能をサポートする端末で個別に選択された回線の処理を自動的に構成できます。 C \ C ++でプログラミングした人は、おそらく "エスケープシーケンス" \ n-改行を使用することが多かったでしょう。 実際、標準にはすでに多くの制御シーケンスがあり、さらに、特殊な端末でのみ処理される独自の制御シーケンスを作成できます（たとえば、強調表示された線の色を赤、下線などに切り替えます）。



最も高度で最新の形式は、Unicode標準に基づく文字列形式です。 標準の基礎はISO 10646です。



UniversalStringタイプ（タグクラスUNIVERSAL、タグ番号28、エンコード形式-プリミティブ）。 各文字が4バイト（オクテット）でエンコードされているUnicode文字列をエンコードします。



BMPStringタイプ（UNIVERSALタグクラス、タグ番号30、エンコード形式-プリミティブ）。 Unicode文字のサブセット。各文字は常に2バイト（オクテット）でエンコードされます。



タイプUTF8String（タグクラスUNIVERSAL、タグ番号12、エンコード形式-プリミティブ）。 Unicode文字の表現。ただし、各文字を可変長のバイトシーケンス（1〜7バイト）にエンコードできるようにする追加の処理が必要です。

第6章日付と時刻のエンコード

ASN.1の日付と時刻を記述するすべてのタイプは、通常のUTF-8ストリングであり、年、月などの値は特定の形式でエンコードされます。 各タイプを表すためのフォーマットは、自由に利用できるISO 8601標準で説明されています。



UTCTimeと入力します。 最も単純な時間タイプ。 日付とUTC（協定世界時）時間のみをエンコードできます。 UTCTimeをエンコードする文字列の形式は、YYMMDDHHMMSSZ（YYは年の下2桁、MMは月の2桁、DDは日の2桁、HHは時間の2桁（24時間形式）、MMは2桁の分のいずれかです。 、SSは2桁の秒）、またはYYMMDDHHMMSS + hhmm（またはYYMMDDHHMMSS-hhmm）の形式で、対応するタイムゾーンの相対オフセットとともにUTC時間をエンコードすることもできます。



GeneralizedTimeと入力します。 既に4桁を使用して年を示すUTCTimeタイプの拡張とGeneralizedTimeタイプにより、時間コンポーネント（時間、分、秒）の小数値を使用できます。 したがって、形式は次のようになります。

• YYYYMMDDHHMMSSZ;
• YYYYMMDDHHMMSS + hhmm;
• YYYYMMDDHHMMSS-hhmm;
• YYYYMMDDHHMMSS.nn（ピリオドの後の文字数は無制限です）;
• YYYYMMDDHHMM.nn（ピリオドの後の文字数は無制限です）;
• YYYYMMDDHH.nn（ピリオドの後の文字数は無制限です）;

以下で説明するすべてのタイプは、X.680：2008標準の最新バージョンでは新しいものです。



TIMEと入力します。 HH：MM：SS形式、またはHHMMSS形式の時間のみを記述します。



TIME-OF-DAYと入力します。 TIMEタイプと同じですが、形式はHHMMSSのみになります。



DATEと入力します。 YYYYMMDD形式の日付のみを記述します。



タイプはDATE-TIMEです。 その日付の日付と時刻の両方を説明します。 表示形式はYYYYMMDDHHMMSSです。 時間の端数の値が0（つまり、0秒）の場合、ゼロ値を除外できます（行が短縮されます）。



DURATIONと入力します。 2つの時間間隔の違いについて説明します。 表示形式はnnYnnMnnDTnnHnnMnnSです。

更新

私のASN.1記事の最後の部分は、 簡単な言葉（パート3、最後）で公開されています 。