网络管理：基本编码规则(BER)
简单编码规则
基本编码规则(Basic Encoding Rule)把 ASN.1 表示的抽象类型值编码为字节串，这种字节串的结构为类型—长度—值，简称 TLV(Type-Length-Value)。
其中 Type 和 Length 都是1个字节，而且值部分还可以递归地再编码为 TLV 结构，这样就具有了表达复杂结构的能力。
编码的第一个字节表示 ASN.1 类型或用户定义的类型，前2位用于区分 4 种标签，第 3 位用于区分简单类型和构造类型，其余 5 位表示标签的值。
结合上述的说明，总结出 Type 字段的编码格式如下：
留个悬念：5 位 2 进制的表示范围是 0~31，为什么对标签号的扩充以 30 为界限？
简单编码例题
部分常用标签
例题一
布尔类型 FALSE、TRUE 的编码，都用一个字节表示，FALSE 是 00，TRUE 是 FF。Bool 类型是通用标签 UNIVERSAL，属于简单类型，标签号为 1 号。根据上述的表格就可以写出 Type 字段的二进制表示为 00000001，十六进制表示为 01。由于 FALSE、TRUE 都用一个字节表示，因此 L 字段值为 00000001，十六进制表示为 01。
| Type | Length | Value |
|---|---|---|
| 00 0 00001 | 00000001 | 00000000 |
| 01 | 01 | 00 |
| Type | Length | Value |
|---|---|---|
| 00 0 00001 | 00000001 | 11111111 |
| 01 | 01 | FF |
例题二
十进制数 256 的编码，把这个数用二进制表示就是 00000001 00000000，十六进制为 01 00 需要 2 字节。int 类型是通用标签 UNIVERSAL，属于简单类型，标签号为 2 号，根据上述的表格就可以写出 Type 字段：00000010。由于这个数用二进制表示需要 2 字节，所以 L 字段值为 00000010，十六进制表示为 02。
| Type | Length | Value |
|---|---|---|
| 00 0 00010 | 00000010 | 00000001 00000000 |
| 02 | 02 | 01 00 |
例题三
比特串 10101 的编码，由于传输时以字节为最小单位，不足部分补 0，因此需要有额外的字节来表示有多少比特是补足的。比特串第三个字节 03 表示值部分的最后 3 个比特未用，第四个字节是值部分，A8H 即 10101000。由于需要 2 个字节表示，所以 L 字段值为 02。
bit str 类型是通用标签 UNIVERSAL，属于简单类型，标签号为 3 号，根据上述的表格就可以写出 Type 字段：00000011。
| Type | Length | Value |
|---|---|---|
| 00 0 00011 | 00000010 | 00000011 10101000 |
| 03 | 02 | 01 A8 |
例题四
字节串 ACE 的编码，由于字节串总是占用整数个字节，因而不必说明未占用的比特数。没有说明值的位都认为是 0，故最后一个字节写为 E0，可见字节串类型也遵循靠左存放的原则。
octet str 类型是通用标签 UNIVERSAL，属于简单类型，标签号为 4 号，根据上述的表格就可以写出 Type 字段：00000100。
| Type | Length | Value |
|---|---|---|
| 00 0 00100 | 00000010 | 10101100 11100000 |
| 04 | 02 | AC E0 |
例题五
NULL 的编码，NULL 类型只有一个值 NULL，其标签是 UNIVERSAL 5。由于这个类型是空类型，无需存储或传送它的值，第二个字节 00 表示值长度为 0。
| Type | Length | Value |
|---|---|---|
| 00 0 00101 | 00000000 | |
| 05 | 00 |
例题六
序列类型 SEQUENCE{madeofwood BOOLEAN, length INTEGER} 的值 {madeofwood TRUE，length 62}的编码。SEQUENCE 类型是通用标签 UNIVERSAL，属于构造类型，标签号为 16 号，根据上述的表格就可以写出 Type 字段：00110000。
此处用到的是 TLV 结构的嵌套方式，表示出了 SEQUENCE 类型的编码。
例题七
集合类型 SET{breadth INTEGER, bent BOOLEAN} 的值 {breadth 7, bent FALSE} 的编码。SET 类型是通用标签 UNIVERSAL，属于构造类型，标签号为 17 号，根据上述的表格就可以写出 Type 字段：00110001。由于集合类型的元素是无序的，所以有 2 种编码的方式。
例题八
在安全协议设计中定义了一个口令字类型，并赋予应用标签 27：Password::=[APPLICATION 27] OCTET STRING。Password 是 APPLICATION 类型标签，是构造类型，标签号为 27 号，根据上述的表格就可以写出 Type 字段：01111011。
对于这个类型的一个值 “Sesame”，可得到如下编码：
字段扩充
对标签值扩充
扩充情况
例如写出标签[APPLICATION 35]的二进制表示，写出来是 01110001 1 需要 9 位二进制才能编码，但是 Type 是 1 个字节显然不够，这时就需要对标签值进行扩充。
扩充方法
当标签值大于 30 时，需要进行扩充。方法是当标签值大于等于 31 时这 5 位置全 1 作为转义符，实际的标签值编码表示在后续字节中。
后续字节的左边第一位表示是否为最后一个扩充字节，只有最后一个扩充字节的左边第一位置 0，其余扩充字节的左边第一位置 1。这样每个扩充字节只用了 7 位表示标签值的编码。
扩充样例
例如标签值 101 10010101 111001，由于表示标签号的二进制位数超过 5 位需要字段扩充。因此将标签值按照 7 位一组分开，其中最后一个字节的第一位置为 0，其他 2 个字节的第一位置为 1，用 0 填充空位后可编码为：
×××11111 10000101 11001010 01111001
对 Length 字段扩充
扩充情况
Length 字段用于表示 Values 字段有多少字节，Length 为 1 个字节最多表示 Values 最多有 2^8 个字节。 当值部分长度超级长，超过了 2^8 个字符，Length 字段(8 位二进制)还能够表示出 Value的长度吗？显然不行，所以需要进行扩充。
扩充方法
对长度字节的扩充方法是当小于 127 的数用长度字节的右边 7 位表示，最左边的一位置 0。
大于等于 127 的数用后续若干字节表示，原来的长度字节第一位置 1，其余 7 位指明后续用于表示长度的字节数。值得注意的是长度字节可表示的最大值为 126 而不是 127，这个值是为以后扩充保留的。
扩充样例
例如 L 字段的值为 321 时，由于 321 的二进制表示为 00000001 01000001 需要 2 字节，需要进行扩充。原来的长度字节第一位置 1，其余 7 位指明后续用于表示长度的字节数，此处扩充 2 个字节因此为 10000010，扩充后表示为：
10000010 00000001 01000001
参考资料
《计算机网络管理(第三版)》雷震甲 编著，西安电子科技大学出版社
