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asn.1抽象标记语言总结（per和oer编码规则）.pdf

发布时间：2022-06-06 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.18M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    PER 编码规则 一 名词解释 ASN.1：抽象标记语言 PER：压缩编码规则（Packed Encoding Rules），ASN.1 编码规则之一 Bit：比特位 MIN：ASN.1 中规定为无穷小 MAX：ASN.1 中规定为无穷大 ub：约束上限 lb：约束下限 根列表：约束中第一个扩展标记前的初始约束 扩展列：扩展标记后面的扩展约束值 二 PER 编码规则 PER 编码有两个变体：对齐和非对齐方式，两者的编码过程基本相同，对齐方式下，如果前面的 信息经编码后得到的二进制比特流不是一个八位组的倍数，而后一个信息又是以八位组为单位进行编码 的，那就需要在在前面生成的比特流后面填充 0，使得长度变为八位组的倍数，所以一般补 0 的位数是
    0-7bit；而非对齐方式则没有这种要求，所有信息按规则进行编码后得到的比特流数据，按顺序首尾连接， 中间不需要任何填充，编码结束后，最终得到的编码数据如果不是 8 的倍数，则需在后填 0 补全。 不对齐方式则编码更为紧凑，但是在编解码时需要花费更多的处理时间。 2.1 ASN.1 中的符号及定义 ::= 定义为 | 或 -- 后面是注释(行) {} 清单的开始和结束 [] 标签的开始和结束 () 子类型的开始和结束 .. 范围 ... 扩展列 在 ASN.1 中，符号的定义没有先后次序：只要能够找到该符号的定义即可，ASN.1 的定义有类型 定义，值定义，信息对象类和信息对象定义，模块定义等。 类型定义：<新类型的名字>::= <类型描述> 其中： 新类型的名字是以大写字母开头，例如： Msg ::= INTEGER --定义 Msg 为 INTEGER 类型 --相当于 C 语言中 typedef INTEGER Msg， 值定义：<新的值的名字><该值的类型> ::= <值描述> 其中： <新的值的名字>是以小写字母开头的标识符； <该值的类型>可以是一个类型的名字，也可以是类型描述； <值描述>是基于整数、字符串、标识符的组合。 例如： msg Msg ::= 45 或者 msg Msg ::= {8,12,40}
    --定义变量 msg 为 Msg 类型，其取值为 45 或者 8,12,40 模块定义：<模块名字> DEFINITIONS <缺省 Tag> ::= BEGIN EXPORTS <导出描述> IMPORTS <导入描述> --声明类型，其他模块可以调用该类型 --声明类型，调用其他模块声明的类型 <模块体描述> END 其中，模块名字是以大写字母开头，例如： MsgTest DEFINITIONS AUTOMATIC TAGS ::= BEGIN Msg1 ::= INTEGER(3..MAX), Msg2 ::= ENUMERATED {red(3), blue, yellow, purple}, Msg3 ::= SEQUENCE{ time INTEGER, pading INTEGER(1..3) OPTIONAL, ret BOOLEAN } END AUTOMATIC TAGS 是指缺省 Tag，说明不关注模块的 Tag。 2.2 编码规则 分组编码规则包括三个部分： preamble （前缀）、 length （长度）、 contents （内容）。 其编码格式如表 1 所示： 表 1 PER 编码组成 Preamble length Content （1）preamble ： 它一般只出现在 ENUMERATED 、 SEQUENCE 、 SET、 CHOICE 四种数据结构的编码中。 用来记录结构中有无扩展项（extension）、选择项（optional）或缺省项（default）。 （2）length ：
    对 STRING、 SEQUENCE OF 、 SET OF 等数据类型进行编码时，需对其长度按对齐方式进 行编码。 （3）contents ： 若数据是基本结构类型，如： BOOLEAN 、 INTERGER、 REAL、 BITSTRING 等，即可直 接进行编码； 若数据是复合结构类型， 如 SEQUENCE 、 SET、 CHOICE、 SEQUENCE OF 等， 则属嵌套编码，此时 contents 中也包含有 preamble 、 length 、 contents 三个部分（注：在以下举 例中，为对齐需要插入 0 的地方，以 (pad) 表示）。 2.3 ASN 基本类型 ASN 基本类型如下图 1 所示： 图 1 基本类型 2.4 PER 可见子类型约束 为了最大限度的压缩编码，PER 需要依赖 ASN.1 描述中的子类型约束。约束增加的越具体，PER 越能得到更优化的编码（压缩越多）。而且 PER 会使用到的约束都是经常使用的约束，这样也使得 PER 编译器容易实现。此外，这些约束都是编译器在编译过程中“静态”使用的，不会增加实际编解码过程 处理时间。 这类约束被称为 PER 可见约束（PER-Visible Constraints），如图 2 所示：
    图 2 PER 可视约束 三 整型编码（INTEGER） 整型的 PER 编码主要分为全约束、半约束、无约束三种方式进行编码，其中全约束和半约束是按 照非负二进制整数的编码方式编码，无约束是按照 2 的补码二进制整数的编码方式编码；在 2 的补码二 进制整数的编码中，由于存在负数的编码表示，为保证编码的唯一性，因此在 ASN.1 中规定，整个数的 编码应具有八位整数倍的字段宽度，且满足该字段引导的 9 个位不全为 1，也不全为 0；（主要表达为内 容八位组编码的最高位为符号位，如果正数的内容八位组最高位（bit8）为 1 时，应该在前端填充一个 00 字节的八位组，如果负数的最高位（bit8）是 0 时，应在前端填充一个 FF 字节的八位组。） 3.1 无约束整型编码 无约束整型编码主要由取值的编码和长度 L 的编码两部分组成，其中无约束主要表现有两种：
    例如： Msg ::= INTEGER 或 Msg ::= INTEGER(MIN.. ub) --定义 Msg 为无约束整型，或者下限为负无穷的整型 编码方式：进行编码时，一般取下限为 0，如果取值为 n，则待编码数值为 d = n - 0，d 以最少的八位组 数目进行编码，例如： m1 INTEGER(MIN..130) ::= 127 m2 INTEGER ::= 128 m3 INTEGER ::= 129 m4 INTEGER ::= -127 m5 INTEGER ::= -128 m6 INTEGER ::= -129 编码为： m1：01 7F --01 为长度域，表明后面有一个八位组表示内容，7F 为 127 编码 m2：02 00 80 --02 表示后面有两个八位组表示内容，00 80 表示正数 128 m3：02 00 81 [比特流为：00000010 00000000 10000001] --02 表示后面有两个八位组表示内容，00 81 表示正数 129 m4：01 81 --01 表示后面有一个八位组表示内容，81 表示负数-127 m5：01 80 --01 表示后面有一个八位组表示内容，80 表示负数-128 m6：02 FF 7F --02 表示后面有两个八位组表示内容，FF 7F 表示负数-129 [比特流为：00000010 00000000 10000000] [比特流为：00000010 11111111 01111111] [比特流为：00000001 10000001] [比特流为：00000001 01111111] [比特流为：00000001 10000000] 3.2 全约束整型编码 全约束整型编码，是指定义的整型具有明确的上下限值 lb 和 ub，范围值 d = ub - lb + 1，若取值 为 n，此时，编码有对齐和非对齐两种变体，在非对齐方式下编码，不需要考虑比特位对齐问题，不需 要对长度 L 进行编码，只需根据所需要的 d2 log 个比特位对 n - lb 进行编码。在对齐方式下编码，则需要 考虑范围值 d 的大小： d ≤ 255，编码方式与非对齐编码相同； d = 256，占用一个八位组对 n - lb 进行编码，不需要编码长度 L 257≤d ≤65536，占用两个八位组对 n - lb 进行编码，不需要编码长度 L d ≥65537，占用 log 个八位组对 n-lb 进行编码，需要对长度 L 进行编码 d256
    若约束中出现扩展标记（...），则前缀中出现一个扩展位添加到编码中，若 n 在根列表中，则扩展 位置为 0，其后编码按照无扩展标记情况对数据进行编码；若 n 在扩展列中，则扩展位置为 1，其后编码 按照无约束情况进行编码。例如： i1 INTEGER(1..10) ::= 9 i2 INTEGER(2..257) ::= 130 i3 INTEGER(0..32000) ::= 31000 i4 INTEGER(1..65538) ::= 65538 i5 INTEGER(1..10,...,15..20) ::= 9 i6 INTEGER(1..10,...,15..20) ::= 19 i7 INTEGER(1..65538,...,65550..66000) ::= 65536 [比特流为：1 00000000 00000001] [比特流为：00000011 00000001 00000000 00000001] 编码为： i1：80 [比特流为：1000 0000] --范围值 d=10，应用 4 个 bit 来表示 n-bl=8，其后将 bit 流补全为 8 的整数倍，即 80 i2：80 [比特流为：1000 0000] --范围值 d=256，应用 8 个 bit 来表示 n-bl=128 i3：79 18 [比特流为：01111001 00011000] --范围值 d=32001，应用 2 个八位组（非对齐方式是 15 个 bit）来表示 n-bl=31000 i4： 非对齐方式：80 00 80 对齐方式：03 01 00 01 --范围值 d=65538，非对齐方式下应用 17 个 bit 来表示 n-bl=65538 --对齐方式下，03 表示长度 L，有三个八位组表示内容 i5：40 --存在扩展位，n 在根列表内，扩展位置为 0,其后按无扩展标记进行编码 i6：80 89 80 --存在扩展位，n 在扩展列表内，扩展位置为 1,其后按无约束进行编码，补 0 成 8 的倍数 i7: 非对齐方式：3F FF C0 对齐方式： 01 00 FF FF [比特流为：0 00000010(pad) 11111111 11111111] --范围值 d=65538，存在扩展标志，取值在根列表中，扩展位置为 0 --非对齐方式下，i5 共使用 d2 --011111111 11111111，前面有一个 0 扩展位，故编码为 3F FF C0 --对齐方式下，范围值 d>65536，故编码以 8 位组对齐且存在长度编码和 0 扩展标志， --根据对齐原则，在 pad 处填充 7bits 的 0 以保证内容八位组对齐，故编码为 0100FFFF [比特流为：0 011111111 11111111(pad)] log =16.000044027≈17bits，因此 n-lb 表示为 [比特流为：0 1000 0000] [比特流为：1 00000001 00010011] 3.3 半约束整型编码 半约束整型编码是指具有明确的下限 lb，其上限为 MAX，可使用此方式进行编码，若取值为 n， 则范围值 d=n-lb。此类型编码由长度 L 和编码内容组成，其中编码内容 n-lb 应由 log 个八位组来表示， d256 八位组的个数即为 L 的值。例如：
    x1 INTEGER(0..MAX) ::= 128 x2 INTEGER(10..MAX) ::= 65547 编码为： x1：01 80 [比特流为：00000001 10000000] --01 表示后面有 1 个八位组内容，80 表示 128 的编码 x2：03 01 00 01 --03 表示后面有 3 个八位组内容，01 00 01 表示(65547-10)的编码 [比特流为：00000011 00000001 00000000 00000001] 3.4 非负小整个数 如果 0≤n≤63，前同步码为 0，后面六位为 n 的编码。 编码形式为： 0 nnnnnn 如果 n≥64，前同步码位 1，L 为长度域， n 作为一个半约束的整数来编码（ bmin 看作 0）。 编码形式为： 1 ··L·· n 例： 5 L: 0 000101 C:(5 items of content) 60 L: 0 111100 C:(60 items of content) 254 L: 1 P00000001 11111110 C:(254 items of content) 99000 L: 1 P11000100 C:(64K items of content) L:11000010 C:(32K items of content) L:10000010 10111000 C:(696 items of content) 四 长度编码 长度域 L 可以表示比特串长度，也可以表示八位组长度； 如果 L 为一个位图的长度，则对 L-1 按照非负小整个数进行编码。 在对齐方式下： 当 Lmax ≤65535，L 编码按照对齐受限整数进行编码； 当 Lmax >65535，时： 长度 L≤127，L 使用一个八位组编码，bit8 置为 0； 长度 128≤L≤16383，L 以两个八位组编码，最高两位为 10； 长度 L>16383，L 进行分片编码，（具体看 X.680 文档） 在非对齐方式下： 当 Lmax ≤65535，L-Lmin 编码占 L max L 长度 L≤127，L 使用 8bits 编码，bit8 置为 0； 长度 128≤L≤16383，L 以 16bits 编码，最高两位为 10； ≥65536 时， bit 位； ( L max  )1 log 2  L min  min
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