ANS.1(Abstract Syntax Notation One, X.208)，是一套灵活的标记语言，他允许定义多种数据类型，从integer、bit string、一类的简单类型到结构化类型，如set和sequence，并且可以使用这些类型构建复杂类型。

DER编码是ANS.1定义的将对象描述数据编码成8位串值的编码规则，他给出了对ANS.1值（对象的类型和值）的唯一编码规则。

 

a  简单类型

                     BIT STRING  任意0、1位串；

                     IA5String      任意IA5(ASCII)字符串；

                     INTEGER   任意一个整数；

                     NULL      空值；

                     OBJECT IDENTIFIER 一个对象标识号（一串整数），标识算法或属性类型等对象；

                     OCTET STRING 8位串；

                     PrintableString       任意可打印字符串；

                     T61String       任意T.61（8位）字符串；

                     UTCTime       一个“协同世界时”或“格林威治标准时（G.M.T）”。

b    结构类型

                     结构类型由组件组成，ANS.1定义了四种结构类型：

                     SEQUENCE                  一个或多个类型的有序排列；

                     SEQUENCE OF            一个给定类型的0个或多个有序排列；

                     SET                             一个或多个类型的无序集合；

                     SET OF                     一个给定类型的0个或多个无序集合。

       c    带标记类型

在一个应用内部区分类型的有效方法是使用标记，标记也同样用于区分一个结构类型内部不同的组件。例如SET或SEQUENCE类型可选项通常使用上下文标记以避免混淆。有两种标记类型的方法：隐式和显式。隐式标记类型是将其它类型的标记改变，得到新的类型。隐式标记的关键字是IMPLICIT。显式标记类型是将其它类型加上一个外部标记，得到新的类型。显式标记的关键字是EXPLICIT。

为了进行编码，隐式标记类型除了标记不同以外，可以视为与其基础类型相同。显式标记类型可以视为只有一个组件的结构类型。

      d    其它类型

类型和值用符号::=表示，符号左边的是名字，右边是类型和值。名字又可以用于定义其它的类型和值。

除了CHOICE类型、ANY类型以外，所有ANS.1类型都有一个标记，标记由一个类和一个非负的标记码组成，当且仅当标记码相同时，ANS.1类型是相同的。也就是说，影响其抽象意义的不是ANS.1类型的名字，而是其标记。

 

DER给出了一种将ASN.1值为8位串的方法。DER编码包含三个部分：

标识(一个或多个8位串)：定义值的类和标记码，指出是原始编码还是结构化编码

长度(一个或多个8位串):对于定长编码，指出内容中8位串的个数；对于不定长编码

内容（一个或多个8位串）：对于原始定长编码，给出真实值，对于结构化编码，给出个串联结果

内容结束（一个或多个8位串）：对于结构化不定长编码，标识内容结束，对于其他编码，无此项。

 

表明ASN1语法中的true和flase。

其中0x01 (表示为BOOLEAN) 0x01(表示后面值的长度) 0x00（值）为本例BOOLEAN的DER编码。

 

ANS1中OBJECT表明一个对象，每个对象有一个OID(object id)

其中0x06（表示为OBJECT类型） 0x03（值的长度） 0x55 0x04 0x0A

 

ANS1中的INTEGER类型用于表示整数。

其内容为：0x30 0x03 0x02（整数） 0x01 （整数值长度）0x55 (整数值)。

 

 

0x01 0x02的DER编码：0x03（BIT STRING 类型） 0x02(长度) 0x01 0x02（比特值）

 

0x04（OCTET STRING） 0x02（长度） 0x01 0x02(值)

 

可打印字符

0x13(PRINTABLESTRING) 0x04（长度） 0x61 0x73 0x6E 0X31（即"asn1"）

 

ASN1_UTCTIME:表示时间

ASN1_GENERALIZEDTIME:表示时间

ASN1_VISIBLESTRING:存放可见字符

ASN1_UTF8STRING:用于存放utf8字符串，存放汉子需要将汉子转换utf8字符串

ASN1_TYPE:用于存放任意类型

 

typedef struct asn1_string_st ASN1_INTGER;

ASN1_INTEGER

ASN1_ENUMERATED

ASN1_BIT_STRING

ASN1_OCTET_STRING

ASN1_PRINTABLESTRING

ASN1_T61STRING

ASN1_IAS5STRING

ASN1_UTCTIME

ASN1_GENERALIZEDTIME

ASN1_TIME

ASN1_GENERALSTRING

ASN1_TIME

ASN1_GENERALSTRING

ASN1_UNIVERSALSTRING

ASN1_BMPSTRING

ASN1_VISIBLESTRING

ASN1_UTF8STRING

ASN1_BOOLEAN

ASN1_NULL

 

四种基本的函数

new：用于生成一个新的数据结构

free:用于释放该结构

i2d:用于将该内部数据结构转换成DER编码

d2i:用于将DER编码转换成内部数据结构

 

ASN1_INTEGER_ASN1_INTEGER_new（void）;

void *ASN1_INTEGER_free(ASN1_INTEGER *a)

ASN1_INTEGER *d2i_ASN1_INTEGER(ASN1_INTEGER **a, unsigned char **in, long ,len)

int i2d_ASN1_INTEGER(ASN1_INTEGER *a, unsigned char **out);

long ASN1_INTEGER_get(ASN1_INTEGER *a)

int ASN1_INTEGER_set(ASN1_INTEGER *a, long v)

 

当采用openssl的ASN.1库编码一个asn.1定义结构的时候，需要采用如下步骤

a.用ASN.1语法定义内部数据结构，并声明函数

所谓内部数据结构，指的是openssl中用基本的数据类型按照ASN.1语法数据结构

以x509v4中正数有效期为例，正数有效期定义如下：

AttCertValidityPeriod::= SEQUENCE

{

notBeforeTime GeneralizedTime,

notAfterTime GenerailizedTime,

}

 

我们定义相应内部数据结构

typedef struct X509V4_VALID_st

{

ASN1_GENERALIZEDTIME *notBefore;

ASN1_GENERALIZEDTIME *notAfter;

} X509V4_VALID;

DECLARE_ASN1_FUNCTIONS(X509V4_VALID)

其中最后一行用于定义四个函数

X509V4_VALID *X509V4_VALID_new(void);

void *X509V4_VALID_free(X509V4_VALID *ａ)；

X509V4_VALID *d2i_ASN1_INTEGER(X509V4_VALID **a, unsgined char **in, long len);

 

b. 实现内部数据结构的四个基本函数

实现内部数据结构的基本函数，是通过一系列的红来实现的。定义的模式如下，定义的模式如下，以属性证书有效期为例，

/*X509V4_VALID*/

ASN1_SEQUENCE(X509V4_VALID) =

{

ASN1_SIMPLE(X509V4_VALID, notBefore, ASN1_GENERALIZEDTIME),

ASN1_SIMPLE(X509V4_VALID, notAfter, ASN1_GENERALIZEDTIME)

} ASN1_SEQUNCE_END(X509V4_VALID)

IMPLEMENT_ASN1_FUNCTIONS(X509V4_VALID)

这样通过宏实现了一个asn.1定义结构的最基本的四个函数

 

openssl中ASN.1宏用来定义某种内部数据结构以及这种结构如何编码，部分宏定义说明如下

a.DECLARE_ASN1_FUNCTIONS

用于声明一个内部数据结构的四个基本函数，一般可以在头文件中定义。

b.IMPLEMENT_ASN1_FUNCTIONS

用于实现一个数据结构的四个基本函数

c.ASN1_SEQUENCE

用于SEQUENCE,表明下面的编码是一个SEQUENCE.

d.ASN1_CHOICE

表明下面的编码是选择其中一项，为CHOICE类型

e.ASN1_SIMPLE

用于简单类型或结构类型，并且是必须项。

f.ANS1_OPT

用于可选项，表明asn.1语法中，本项可选的。

g.ANS1_EXP_OPT

用于显示标记，表明asn.1语法中，本项是显示类型，并且是可选的。

h.ASN1_EXP

用于显示标记，表明asn.1语法中，本项是显示标记

i.ASN1_IMP_SEQUENCE_OF_OPT

用于隐示标记，表明asn.1语法中，本项是一个SEQUENCE序列，为隐的。

j.ASN1_IMP_OPT

用于隐示标记，表明asn.1语法中，本想是隐示类型，并且是可选的。

k.ASN1_SEQUENCE_END

用于SEQUENCE结束

l.ASN1_CHOICE_END

用于结束CHOICE类型。

 

ANS1的基本数据类型如下函数:new, free, i2d, d2i, i2a a2i print set get cmp和dup。

new函数用于分配空间，生成ASN1数据结构

free用于释放空间

i2d函数用于ASN1数据结构转换为DER编码

d2i将DER编码转换为ASN1数据结构

i2a将内部结构转换为ASCII码

a2i将ASCII码转换为内部数据结构

set函数用于设置ASN1类型的值

get函数用于获取ASN1类型值

print将ASN1类型打印

cmp用于比较ASN1数据结构

dup函数进行数据结构的拷贝。

 

常用的函数有：

a.int a2d_ASN1_OBJECT(unsigned char *out, int olen, const char *buf, int num)

功能：计算OID的DER编码

b.int a2i_ASN1_INTEGER(BIO *bp, ASN1_INTEGER *bs, char *buf, int size)

功能：将bp中ASC码转换为ASN1_INTEGER,buf存放BIO中ASC码

c.int a2i_ASN1_STRING(BIO *bp, ASN1_STRING *bs, char *buf, int size)

功能：将ASCII码转换为ASN1_STRING

d.unsigned char *asc2uni(const char *asc, int asclen, usngined char **uni, int *unilen)

功能：将ASCII码转换为unicode

e.int ASN1_BIT_STRING_get_bit(ASN1_BIT_STRING *a, int n)

功能：本函数根据n获取比特位上的值

f.ASN1_BIT_STRING_set

设置ASN1_BIT_STRING的值，他调用ASN1_STRING_set函数

g.void *ASN1_d2i_bio(void *(xnew)(void), d2i_of_void *d2i, BIO *in, void **x)

对bio的数据DER解码，xnew无意义，d2i为DER解码函数，in为bio数据，x为数据类型，返回值为解码后的结果。

h.void *ANS1_d2i_fp(void *(*xnew)(void), d2i_of_void *d2i, FILE *in, void **x)

将in只想的文件进行DER解码，器内部调用了ASN1_d2i_b函数，用法与ASN1_d2i_b类似。

i.int ASN1_i2d_bio(i2d_of_void *i2d, BIO *out, unsigned char *x)

将ASN1数据结构DER编码，并将结果写入bio

j.int ASN1_i2d_fp(i2d_of_void *i2d, d2i_of_void *d2i, char *x)

ASN1数据复制。x为ASN1内部数据结构，本函数先将x通过i2d将他变成DER编码，然后用d2i在DERb编码结果

k.ASN1_ENUMERATED_set

设置ASN1_ENUMERATED的值

l.ASN1_ENUMERATED_get

获取ASN1_ENUMERTED的值。

m.BIGNUM * ANS1_ENUMERATED_to_BN(ASN1_ENUMERATED *ai, BIGNUM *bn)

将ASN1_ENUMERATED类型转换为BN大数类型。此函数调用BN_bin2bn函数获取bn,如果ai->type表明他在调用BN_set_negative设置bn成负数。

n.int ASN1_parse_dump(BIO *bp, const unsigned char *pp, long len; int indent, int dump)

本函数用于将pp和len指明的DER编码值写在BIO中，其中indent和dump用于设置打印的格式。

o.int ASN1_sign(i2d_of_void *i2d, X509_ALGOR *algor1, X509_LAGOR *algor2, ANS1_BIT_STRING *data, EVP_PKEY *pkey, const EVP_MD *type)

对ASN1数据类型签名。i2d为ASN1数据的DER方法，signature用于存放签名结果，data为ASN1数据指针，pkey指明签名密钥，type为摘要算法，algor1和algor2无用，可全为NULL.签名时，先将ASN1数据DER编码，然后摘要，最后签名运算

p.ASN1_STRING *ASN1_STRING_dup(ASN1_STRING *str)

ASN1_STRING类型拷贝。内部申请空间，需要用户调用ASN1_STRING_free释放该空间

q.int ASN1_STRING_cmp(ASN1_STRING *a, ASN1_STRING *b)

ASN1_STRING比较.ossl_typ.h中绝大多数ASN1基本类型都定义 ASN1_STRING,所以，此函数比较通用。

r.unsigned char *ASN1_STRING_data(ASN1_STRING *x)

获取ASN1_STRING数据存放地址，即ASN1_STRING数据结构中data地址。

s.int ASN1_STRING_set(ASN1_STRING *str, const void *_data, int len)

设置ASN1字符串类型的值。str为ASN1_STRING地址,_data为设置值的首地址，len为被设置值的长度。

t.ASN1_STRING_TABLE *ASN1_STRING_TABLE_get(int nid)

根据nid来查找ASN1_STRING_TABLE表。此函数先查找标准表tbl_standard，再查找扩展表stable。

u.ASN1_STRING *ASN1-STRING_set_by_NID(ASN1_STRING **out, const unsigned char *in , int inlen, int inform, int nid)

根据nid和输入值获取对应的ASN1_STIRNG类型

static const ASN1_STRING_TABLE tbl_standard[] = {

{NID_commonName, 1, ub_common_name, DIRSTRING_TYPE, 0},

{NID_countryName, 2, 2, B_ASN1_PRINTABLESTRING, STABLE_NO_MASK},

{NID_localityName, 1, ub_locality_name, DIRSTRING_TYPE, 0},

{NID_stateOrProvinceName, 1, ub_state_name, DIRSTRING_TYPE, 0},

{NID_organizationName, 1, ub_organization_name, DIRSTRING_TYPE, 0},

{NID_organizationalUnitName, 1, ub_organization_unit_name, DIRSTRING_TYPE,

0},

{NID_pkcs9_emailAddress, 1, ub_email_address, B_ASN1_IA5STRING,

STABLE_NO_MASK},

{NID_pkcs9_unstructuredName, 1, -1, PKCS9STRING_TYPE, 0},

{NID_pkcs9_challengePassword, 1, -1, PKCS9STRING_TYPE, 0},

{NID_pkcs9_unstructuredAddress, 1, -1, DIRSTRING_TYPE, 0},

{NID_givenName, 1, ub_name, DIRSTRING_TYPE, 0},

{NID_surname, 1, ub_name, DIRSTRING_TYPE, 0},

{NID_initials, 1, ub_name, DIRSTRING_TYPE, 0},

{NID_serialNumber, 1, ub_serial_number, B_ASN1_PRINTABLESTRING,

STABLE_NO_MASK},

{NID_friendlyName, -1, -1, B_ASN1_BMPSTRING, STABLE_NO_MASK},

{NID_name, 1, ub_name, DIRSTRING_TYPE, 0},

{NID_dnQualifier, -1, -1, B_ASN1_PRINTABLESTRING, STABLE_NO_MASK},

{NID_domainComponent, 1, -1, B_ASN1_IA5STRING, STABLE_NO_MASK},

{NID_ms_csp_name, -1, -1, B_ASN1_BMPSTRING, STABLE_NO_MASK},

{NID_rfc822Mailbox, 1, ub_rfc822_mailbox, B_ASN1_IA5STRING,

STABLE_NO_MASK},

{NID_jurisdictionCountryName, 2, 2, B_ASN1_PRINTABLESTRING, STABLE_NO_MASK},

{NID_INN, 1, 12, B_ASN1_NUMERICSTRING, STABLE_NO_MASK},

{NID_OGRN, 1, 13, B_ASN1_NUMERICSTRING, STABLE_NO_MASK},

{NID_SNILS, 1, 11, B_ASN1_NUMERICSTRING, STABLE_NO_MASK},

{NID_countryCode3c, 3, 3, B_ASN1_PRINTABLESTRING, STABLE_NO_MASK},

{NID_countryCode3n, 3, 3, B_ASN1_NUMERICSTRING, STABLE_NO_MASK},

{NID_dnsName, 0, -1, B_ASN1_UTF8STRING, STABLE_NO_MASK}

};

v.void ASN1_STRING_set_default_mask(unsigned long mask)

设置ASN1_STRING_set_by_NID函数返回的ASN1_STRING类型。

w.int ASN1_STRING_set_defualt_mask_asc(char *p)

设置ASN1_STRING_set_by_NID函数返回ASN1_STRING类型。字符串p可以的值由:nombstr, pkix\utf8only和defualt

x.int ASN1_STRING_TABLE_add(int nid, long minsize, long maxsize, usngiend long mask, unsigned long flags)

添加扩展ASN1_STRING_TABLE项

y.void ASN1_STRING_TABLE_cleanup(void)

清除用户自建的扩展ASN1_STRING_TBALE表

z.int i2a_ASN1_INTEGER(BIO *bp, ASN1_INTEGER *a)

将整数转换为ASCII码，放在BIO中。

 

a1.int i2a_ASN1_STRING(BIO *bp, ASN1_STRING *a, int type)

type不起作用，将ASN1_STRING转换为ASCII码

b1.OBJ_bsearch

用于从排序好的数据结构地址数组中用二分法查找数据。

c1.OBJ_create

根据oid以及名称信息生成一个你不的object

d1.OBJ_NAME_add

OBJ_NAME_cleanup

OBJ_NAME_get

OBJ_NAME_init

OBJ_NAME_remove

OBJ_NAME_new_index

OBJ_NAME_do_all

OBJ_NAME_do_all_sorted

OBJ_NAME函数用于根据名字获取对称算法或者摘要算法。

e1. int OBJ_new_nid(int num)

此函数将内部的new_nid加num，返回原nid

f1.const char *OBJ_nid2ln(int n)

根据nide得到对象的描述

g1.OBJ_nid2obj

根据nid得到对象

h1.const char *OBJ_nid2sn（int n）

根据nid得到的对象的sn(简称)

i1.OBJ_nid2obj

根据nid得到对象

j1.const char *OBJ_nid2sn(int n)

根据nid得到对象

k1.int OBJ_obj2nid(const ASN1_OBJECT *a)

根据对象获取其nid;

l1 int OBJ_obj2nid(const ASN1_OBJECT *a)

根据对象获取器nid；

m1 OBJ_obj2txt

根据对象获取对象说明或者nid

n1.OBJ_txt2obj

根据sn或者ln得到的对象

 

对属性证书（x509v4）编码

typedef struct X509V4_VALID_st

{

ASN1_GENERALIZEDTIME *notBefor;

ASN1_GENERALIZEDTIME *notAfer;

}X509V4_VALID；

DECLARE_ASN1_FUNCTIONS(X509V4_VALID)

 

typedef struct ISSUERSERIAL_st

{

GENERAL_NBAMES *issuer;

ASN1_INTEGER *subjectSN;

ASN1_BIT_STRING *issuerUID;

} ISSUERSERIAL;

DECLARE_ASN1_FUNCTIONS(ISSUERSERIAL)

 

typedef struct OBJDIGEST_st

{

ASN1_ENUMERATE *digestType;

ASN1_OBJECT *otherType;

X509_ALGOR *digestAlg;

ASN1_BIT_STRING *digestBit;

} OBJDIGEST;

DECLARE_ASN1_FUNCTIONS(OBJDIGEST)

 

typedef struct ACHOLDER_st

{

ISSUERSERIAL *baseCertificateID;

GENERAL_NAMES *entiyName

OBJDIGEST *objDigest;

}ACHOLDER;

DECLARE_ASN1_FUNCTIONS(ACHOLDER)

 

typedef struct V2FORM_st

{

GENERAL_NAMES *entiyName;

issuerserial *baseCertificateID;

OBJDIGEST *objDigest;

}V2FORM;

DECLARE_ASN1_FUNCTIONS(V2FORM)

 

typedef struct ACISSUER_st

{

int type;

union

{

V2FORM *v2Form;

}form;

} ACISSUER;

DECLARE_ASN1_FUNCTIONS(ACISSUER)

 

 

ASN1_SEQUENCE(ISSUERSERIAL) = {

asn1_simple(issuerserial, ISSUER, GENERAL_NAMES),

ASN1_SIMPLE(ISSUERSERIAL, subjectSN, ASN1_INTEGER)

ASN1_OPT(ISSUERSERIAL, isserUID, ASN1_BIT_STIRNG)

}ASN1_SEQUENCE_END(ISSUERSERIAL)

IMPLEMENT_ASN1_FUNCTIONS(ISSUERSERIAL)

 

ASN1_SEQUENCE(OBJDIGEST) = {

ASN1_SIMPLE(OBJDIGEST, digestType, ASN1_ENUMERATED),

ASN1_OPT(OBJDIGEST, otherType, ASN1_OBJECT),

ASN1_SIMPLE(OBJDIGEST, digestAlg, X509_ALGOR)

ASN1_SIMPLE(OBJDIGEST, digestBit, ASN1_BIT_STRING)

} ASN1_SEQUENEC_END(OBJDIGEST)

IMPLEMENT_ASN1_FUNCTIONS(OBJDIGEST)

 

ASN1_SEQUENCE(X509V4_ALID) = {

ASN1_SIMPLE(X509V4_VALID, notBefore, ASN1_GENERALIZEDTIME)

ASN1_SIMPLE(X509V4_VALID, notAfer, ASN1_GENERALIZEDTIME)

}IMPLEMENT_ASN1_FUNCTIONS(X509V4_VALID)\

 

ASN1_SEQUENCE(X5409V4_CINF) = {

ASN1_SIMPLE(X509V4_CINF, version, ASN1_INTEGER)

ASN1_SIMPLE(X509V4_CINF, holder, ACHOLDER)

ASN1_SIMPLE(X509V4_CINF, issuer, ACISSUER)

ASN1_SIMPLE(X509V4_CINF, signature, ACISSUER)

ASN1_SIMPLE(X509V4_CINF, serialNumber, ASN1_INTEGER)

ASN1_SIMPLE(X509V4_CINF, X509V4_VALID)

ASN1_SIMPLE(X509V4_CINF,attributes, X509_ATTRIBUTE)

ASN1_SIMPLE(X509V4_CINF, issuerUID, ASN1_BIT_STRING)

ASN1_SIMPLE(X509V4_CINF, EXTENSIONS, x509_extension

}ASN1_SEQUENCE_END(X509V4_CINF)

IMPLEMENT_ASN1_FUNCTIONS(X509V4_CINF)

 

ASN1_SEQUENCE(X509V4) = {

ASN1_SIMPLE(X509V4, cert_info, X509V4_CINF)

ASN1_SIMPLE(X509V4, sig_alg, X509_ALGOR)

ASN1_SIMPLE(X509V4, signature, ASN1_BIT_STRING)

}ASN1_SEQUENCE_END(X5509V4)