ASN.1初步了解

0.作业要求

• 使用ASN.1编写一个数据结构。数据结构自己考虑。
• 分别使用asn1c、JavaAsn1Compiler等对这个数据结构进行编译。
• 使用c／java／python进行编码，并存储，而后用另外一种编程语言进行解码，比如，用C编码，可以用java或者python解码。
• 对“要求一”中的数据结构，使用protobuffer实现一次。这里不强制要求不同的语言实现编码和解码。

1.使用ASN.1编写一个数据结构

数据结构如下所示：
由两个INTEGER型和两个OCTET STRING型的数据构成

RectangleModule1 DEFINITIONS ::=
BEGIN
Rectangle ::= SEQUENCE {
    height  INTEGER,
    width   INTEGER,
    author  OCTET STRING,
    title OCTET STRING
}
END

2.分别使用asn1c、JavaAsn1Compiler等对这个数据结构进行编译

asn1c -fnative-types rectangle.asn1

由于编译出的文件过多，下图只截取部分编译结果

htkz@htkz:~/Desktop/ASN1/ASN.1$ asn1c -fnative-types rectangle.asn

然后是java

htkz@htkz:~/java_asn1/src$ java -jar JAC.jar -d ~/java_asn1/src/jac_test -p rectangle rectangle.asn1 

3.编程实现编码与解码

本次编程选择使用Java进行编码，然后使用python进行解码

3.1 Java编码

在之前使用的JavaAsn1Compiler编译出来的类中添加如下代码，来给数据数据结构赋值

public static void main(String []args) {
  // 创建输出流变量
  ByteArrayOutputStream outStream = new ByteArrayOutputStream();
  BerOutputStream out = new BerOutputStream(outStream);

  // 对rec这个类进行赋值
  // 赋值结果为rec(author= b'1234', title = b'1234', height = 1011, width = 21)
  Rectangle rec = new Rectangle();
  byte[] name = new byte[4];
  name[0] = '1';
  name[1] = '2';
  name[2] = '3';
  name[3] = '4';
  rec.author.setValue(name);
  rec.title.setValue(name);
  rec.height.setValue(1011);
  rec.width.setValue(21);

  // 对输出变量进行编码
  try {
    rec.encode(out);
    System.out.println(out.toString());
  }catch (java.io.IOException e1){
    System.out.println(e1);
  }

  // 将编码后的结果写入test_rec文件，此时文件是二进制数据
  File f = new File("test_rec");
  try{
    OutputStream outFile = new FileOutputStream(f);
    try{outFile.write(outStream.toByteArray());}
    catch (java.io.IOException e2){
      System.out.println(e2);
    }
  }catch(java.io.FileNotFoundException e1){
    System.out.println(e1);
  }

PS:java文件的运行需要导入JAC.jar的包,这个包就在之前使用的JavaAsn1Compiler_3.0中，具体路径如下

JavaAsn1Compiler_3.0/lib/JAC.jar

程序运行之后会在代码路径下生成编码后的二进制文件test_rec_2,这个文件中的数据为rec(author= b'1234', title = b'1234', height = 1011, width = 21)，之后使用python对这个文件进行解码

3.2 python解码

首先在python中定义相应的类rectangle.py

from pyasn1.type import univ, namedtype

class Rectangle(univ.Sequence):
    componentType = namedtype.NamedTypes(
        namedtype.NamedType('height', univ.Integer()),
        namedtype.NamedType('width', univ.Integer()),
        namedtype.NamedType('author', univ.OctetString()),
        namedtype.NamedType('title', univ.OctetString()),
    )

PS：本来这个类按照pyasn1官方文档的方法，应该是使用asn1ate 这个工具来直接识别asn文件获取类的解构，就像前面的asn1c和 JavaAsn1Compiler一样，但是我git clone下来之后发现asn1ate这个工具还是有一点问题，就懒得调试了，没有用它。而是直接在pyasn1-modules中找了样例，直接自己手写了一个。
之后就是解码相关文件的代码了，相当简洁

from pyasn1.codec.der.decoder import decode as der_decoder 
from rectangle import Rectangle

if __name__ == "__main__":
    text = file = open('test_rec', 'rb').read() 
    result = der_decoder(text, asn1Spec=Rectangle())
    print(result[0].prettyPrint())

4.protobuffer实现

首先根据上述数据结构编写proto文件如下

message Rectangle {
  required int32 height = 1;
  required int32 width = 2;
  optional string author = 3;
  optional string title = 4;
}

下载protobufgitfer

git clone https://github.com/google/protobuf.git

之后使用如下指令生成python、java、cpp文件

protoc --proto_path= rectangle.proto --python_out ./
protoc --proto_path= rectangle.proto --cpp_out ./
protoc --proto_path= rectangle.proto --java_out ./