X.690 — это стандарт ITU-T , определяющий несколько форматов кодирования ASN.1 :
Базовые правила кодирования (BER) были первоначальными правилами, изложенными в стандарте ASN.1 для кодирования данных в двоичный формат. Правила, называемые синтаксисом передачи на языке ASN.1, определяют точные октеты (8-битные байты), используемые для кодирования данных.
X.680 определяет синтаксис объявления типов данных, например: логические значения, числа, строки и составные структуры. Каждое определение типа также включает идентификационный номер. X.680 определяет несколько примитивных типов данных, например: BooleanType, IntegerType, OctetStringType. (ASN.1 также предусматривает сконструированные типы, созданные на основе других типов.) Типы связаны с классом . Например, примитивные типы являются частью универсального класса. Три других класса ( приложение , частный и контекстно-зависимый ) по сути представляют собой разные области для поддержки настройки для конкретных приложений. В совокупности класс и тип образуют тег , который, следовательно, соответствует уникальному определению данных. X.690 включает правила для кодирования этих тегов, значений данных (содержимого) и длины этих закодированных данных.
BER, наряду с двумя подмножествами BER ( Каноническими правилами кодирования и Отличительными правилами кодирования ), определены стандартным документом ITU-T X.690, который является частью серии документов ASN.1.
Базовые правила кодирования в общих чертах определяют частично самоописывающийся и самоопределяющийся протокол для кодирования структур данных ASN.1. Каждый элемент данных должен быть закодирован как идентификатор типа, описание длины, фактические элементы данных и, при необходимости, маркер конца контента. Эти типы кодировок обычно называются кодировками тип-длина-значение (TLV). Однако в терминологии BER это идентификатор-длина-содержимого .
Этот тип формата позволит получателю декодировать информацию ASN.1 из неполного потока, не требуя предварительного знания размера, содержания или семантического значения данных, хотя необходимо будет предоставить некоторые особенности протокола. или реконструированы на основе репрезентативных образцов трафика или программного обеспечения. [1]
Кодирование данных состоит из трех или четырех компонентов в следующем порядке:
Обратите внимание: если длина равна нулю, то октетов содержимого нет, например, типа NULL. Октеты End-of-Contents используются только для неопределенной формы длины.
Октеты идентификатора BER кодируют теги ASN.1 . Список тегов универсального класса можно найти в Rec. МСЭ-Т X.680, раздел 8, таблица 1. [2] Следующие теги являются собственными для ASN.1:
Октеты идентификатора кодируют номер класса и номер типа тега ASN.1. Он также кодирует, представляют ли октеты содержимого сконструированное или примитивное значение. Идентификатор охватывает один или несколько октетов.
В начальном октете бит 6 кодирует, является ли тип примитивным или сконструированным, биты 7–8 кодируют класс тега, а биты 1–5 кодируют тип тега. Возможны следующие значения:
Если тип тега умещается в 5 бит (0–30 10 ), то идентификатор занимает всего один байт: короткая форма . Если тип тега слишком велик для 5-битного поля тега (> 30 10 ), его необходимо закодировать в следующих октетах: Длинная форма .
Начальный октет кодирует класс и примитив/сконструированный, как и раньше, а биты 1–5 равны 1. Номер тега кодируется в следующих октетах, где бит 8 каждого равен 1, если октетов больше, а биты 1–7 кодируют номер тега. Биты номера тега в совокупности, с прямым порядком байтов, кодируют номер тега. Должно быть закодировано наименьшее количество следующих октетов; то есть не все биты 1–7 должны быть равны 0 в первом следующем октете.
Существует две формы октетов длины: определенная форма и неопределенная форма.
Он кодирует количество октетов содержимого и всегда используется, если тип является примитивным или сконструированным и данные доступны немедленно. Существует короткая и длинная форма, которые могут кодировать разные диапазоны длин. Числовые данные кодируются как беззнаковые целые числа, причем младший бит всегда идет первым (справа).
Краткая форма состоит из одного октета, в котором бит 8 равен 0, а биты 1–7 кодируют длину (которая может быть равна 0) как количество октетов.
Длинная форма состоит из 1 начального октета, за которым следуют 1 или несколько последующих октетов, содержащих длину. В начальном октете бит 8 равен 1, а биты 1–7 (исключая значения 0 и 127) кодируют количество последующих октетов. [1] Следующие октеты кодируют длину (которая может быть равна 0) в виде числа октетов с обратным порядком байтов.
Это вообще не кодирует длину, а октеты содержимого заканчиваются октетами маркера. Это относится к сконструированным типам и обычно используется, если содержимое недоступно сразу во время кодирования.
Он состоит из одного октета, в котором бит 8 равен 1, а биты 1–7 равны 0. Затем два октета конца содержимого должны завершать октеты содержимого.
Октеты содержимого кодируют значение данных элемента. [1]
Обратите внимание, что октетов содержимого может не быть (следовательно, элемент имеет длину 0), если необходимо отметить только существование объекта ASN.1 или его пустоту. Например, это относится к значению ASN.1 NULL.
CER (Правила канонического кодирования) — это ограниченный вариант BER для создания однозначного синтаксиса передачи для структур данных, описанных ASN.1 . В то время как BER дает возможность выбора способа кодирования значений данных, CER (вместе с DER) выбирает только одну кодировку из тех, которые разрешены основными правилами кодирования, исключая остальные варианты. CER полезен, когда необходимо сохранить кодировки; например, в обмене безопасностью.
DER (Distinguished Encoding Rules) — это ограниченный вариант BER для создания однозначного синтаксиса передачи для структур данных, описанных ASN.1 . Как и CER, кодировки DER являются допустимыми кодировками BER. DER — это то же самое, что и BER, за исключением всех опций отправителя, кроме одного.
DER — это подмножество BER, обеспечивающее ровно один способ кодирования значения ASN.1. DER предназначен для ситуаций, когда необходима уникальная кодировка, например, в криптографии , и гарантирует, что структура данных, которая должна быть подписана цифровой подписью, создает уникальное сериализованное представление. DER можно считать канонической формой BER. Например, в BER логическое значение true может быть закодировано как любое из 255 ненулевых байтовых значений, тогда как в DER существует один способ кодирования логического значения true.
Наиболее существенные ограничения кодирования DER:
DER широко используется для цифровых сертификатов, таких как X.509 .
Ключевое различие между форматом BER и форматами CER или DER заключается в гибкости, обеспечиваемой базовыми правилами кодирования. BER, как объяснялось выше, представляет собой базовый набор правил кодирования, заданный ITU-T X.690 для передачи структур данных ASN.1. Он дает отправителям четкие правила кодирования структур данных, которые они хотят отправить, но также оставляет отправителям некоторый выбор кодирования. Как указано в стандарте X.690: «Альтернативные кодировки разрешены основными правилами кодирования по выбору отправителя. Получатели, которые заявляют о соответствии основным правилам кодирования, должны поддерживать все альтернативы». [1]
Получатель должен быть готов принять все допустимые кодировки, чтобы законно заявить о соответствии BER. Напротив, и CER, и DER ограничивают доступные спецификации длины одним вариантом. По сути, CER и DER являются ограниченными формами BER и служат для устранения неоднозначности стандарта BER.
CER и DER различаются набором ограничений, которые они накладывают на отправителя. Основное различие между CER и DER заключается в том, что DER использует форму окончательной длины, а CER использует форму неопределенной длины в некоторых точно определенных случаях. То есть DER всегда имеет информацию о начальной длине, тогда как CER использует октеты конца содержимого вместо предоставления длины закодированных данных. По этой причине CER требует меньше метаданных для больших закодированных значений, а DER — для маленьких.
Чтобы облегчить выбор между правилами кодирования, документ стандартов X.690 содержит следующие рекомендации:
Выделенные правила кодирования более подходят, чем канонические правила кодирования, если закодированное значение достаточно мало, чтобы поместиться в доступную память, и существует необходимость быстрого пропуска некоторых вложенных значений. Канонические правила кодирования более подходят, чем выделенные правила кодирования, если необходимо закодировать значения, которые настолько велики, что они не могут легко поместиться в доступную память, или необходимо закодировать и передать часть значения перед всем значением. доступен. Базовые правила кодирования более подходят, чем канонические или выделенные правила кодирования, если кодирование содержит установленное значение или набор значений и нет необходимости в ограничениях, налагаемых каноническими и выделенными правилами кодирования.
Существует распространенное мнение, что BER «неэффективен» по сравнению с альтернативными правилами кодирования. Некоторые утверждали, что такое восприятие в первую очередь связано с плохой реализацией, а не обязательно с каким-либо внутренним недостатком правил кодирования. [3] Эти реализации полагаются на гибкость, которую обеспечивает BER, для использования логики кодирования, которую легче реализовать, но в результате получается больший поток закодированных данных, чем необходимо. Независимо от того, является ли эта неэффективность реальностью или восприятием, она привела к появлению ряда альтернативных схем кодирования, таких как Правила пакетного кодирования , которые пытаются улучшить производительность и размер BER.
Также разрабатываются другие альтернативные правила форматирования, которые по-прежнему обеспечивают гибкость BER, но используют альтернативные схемы кодирования. Наиболее популярными из них являются альтернативы на основе XML, такие как правила кодирования XML и ASN.1 SOAP . [4] Кроме того, существует стандартное преобразование схемы XML в схему ASN.1, которую затем можно закодировать с помощью BER. [5]
Несмотря на очевидные проблемы, BER является популярным форматом передачи данных, особенно в системах с различными собственными кодировками данных.
Для сравнения, более определенная кодировка DER широко используется для передачи цифровых сертификатов, таких как X.509 .