175210课设第二次报告

本周计划

• 初步完成 asn.1 编解码
• 进一步学习 asn.1 语法

完成情况

使用 ruby 语言实现简单的编解码

我这几天没有找到满足要求的 java 库， 所以先用 Ruby

生成一个简单的 asn.1 标准的 der 文件

require 'openssl'

int = OpenSSL::ASN1::Integer.new(1)
str = OpenSSL::ASN1::PrintableString.new('abc')
sequence = OpenSSL::ASN1::Sequence.new([int, str])

der = sequence.to_der

open 'rubytest.der', 'w' do |io|
  io.write der
end

我感觉这个没啥好说的，调用 ruby openssl库 生成了一个 asn.1 标准的数据结构，再将其写入 der 文件。

解析这个 der 文件

一、大体上观察

require 'openssl'

der = File.binread('rubytest.der')
OpenSSL::ASN1.traverse der do |depth, offset, header_len, length, constructed, tag_class, tag|
  puts "Depth: #{depth} Offset: #{offset} Length: #{length}"
  puts "Header length: #{header_len} Tag: #{tag} Tag class: #{tag_class} Constructed: #{constructed}"
end

输出结果是这样的

Depth: 0 Offset: 0 Length: 8
Header length: 2 Tag: 16 Tag class: UNIVERSAL Constructed: true

Depth: 1 Offset: 2 Length: 1
Header length: 2 Tag: 2 Tag class: UNIVERSAL Constructed: false

Depth: 1 Offset: 5 Length: 3
Header length: 2 Tag: 19 Tag class: UNIVERSAL Constructed: false

• 先看 Constructed ，true 代表其为结构节点，包含子节点; false 代表其为数据节点。

• 我们来看一看 Tag 和 Tag class。asn.1 标准文件中，每一个节点都有 Tag 和 Tag class，在不特别指定的情况下，Tag class 默认值为 Universal ，Tag 默认值由这个节点的数据类型来定，对应关系如下表:

  Type	Tag
  INTEGER	2
  BIT STRING	3
  OCTET STRING	4
  NULL	5
  OBJECT IDENTIFIER	6
  SEQUENCE and SEQUENCE OF	16
  SET and SET OF	17
  PrintableString	19
  T61String	20
  IA5String	22
  UTCTime	23

• offset 表示节点在整个文件中的偏移长度，Length 表示节点数据字节长度

• Header Length 是节点头部长度，个人认为这个长度把 头字节 和 LEN（存储节点数据长度的字段） 都算了进去

• 第一个节点（Sequence）的 Length = 8 ，可以由其两个子节点的 Length + Header Length 求得

二、查看具体内容

require 'openssl'

der = File.binread('rubytest.der')

asn1 = OpenSSL::ASN1.decode der
pp asn1

结果如下

#<OpenSSL::ASN1::Sequence:0x0000555723211270
 @indefinite_length=false,
 @tag=16,
 @tag_class=:UNIVERSAL,
 @tagging=nil,
 @value=
  [#<OpenSSL::ASN1::Integer:0x0000555723211310
    @indefinite_length=false,
    @tag=2,
    @tag_class=:UNIVERSAL,
    @tagging=nil,
    @value=#<OpenSSL::BN 1>>,
   #<OpenSSL::ASN1::PrintableString:0x0000555723211298
    @indefinite_length=false,
    @tag=19,
    @tag_class=:UNIVERSAL,
    @tagging=nil,
    @value="abc">]>

• @indefinite_length=false表示编码长度是有限的（我不确定）
• 从 @value 可以看到节点的值

尝试自定义 tag

require 'openssl'

int = OpenSSL::ASN1::Integer.new(1, 0, :EXPLICIT)
der = int.to_der

pp OpenSSL::ASN1.decode der

以 Integer 为例，Integer.new() 第一个参数是这个节点的 value，第二个参数是自定义的 tag 值，第三个参数指定采用 implicit 还是 explicit 模式。

输出如下

#<OpenSSL::ASN1::ASN1Data:0x0000564fe9f2db60
 @indefinite_length=false,
 @tag=0,
 @tag_class=:CONTEXT_SPECIFIC,
 @value=
  [#<OpenSSL::ASN1::Integer:0x0000564fe9f2dbb0
    @indefinite_length=false,
    @tag=2,
    @tag_class=:UNIVERSAL,
    @tagging=nil,
    @value=#<OpenSSL::BN 1>>]>

我们可以发现 explicit 模式，是直接在原节点外包裹了一个新节点，新节点的 tag class 默认为 CONTEXT_SPECIFIC

再试试 implicit 模式

require 'openssl'

int = OpenSSL::ASN1::Integer.new(1, 0, :IMPLICIT)
der = int.to_der

pp OpenSSL::ASN1.decode der

输出为

#<OpenSSL::ASN1::ASN1Data:0x000055a6f86762a0
 @indefinite_length=false,
 @tag=0,
 @tag_class=:CONTEXT_SPECIFIC,
 @value="\x01">

我们发现，implicit 模式是直接改变了原节点

总结

Ruby 的 openssl 库对新手非常友好，适合实践解决疑惑。文档也相当齐全，用起来很爽。但我还是得找 java 或者 Rust 的 openssl 方案，因为不会用 Ruby 写项目……