TCP/IP 協定與 Internet 網路：第十六章 SNMP 網路管理協定  上一頁   下一頁

翻轉工作室：粘添壽

16-10 ASN-1資料型態

SNMP 主要的訴求是希望在異質電腦環境下，建構一個共通的管理協定，但不同電腦之間對於資料格式的表示可能不會完全相同，會導致資料的認定發生錯誤。因此，在 SNMP 協定上 Manager 和 Agent 之間所傳遞的訊息，不論是物件識別值（Object Identifier）或數值（Value）都使用 ASN-1 編碼，以解決不同電腦之間資料格式宣告不同的問題，本節將針對 ASN-1 的原理與編碼技術加以介紹。

當兩端使用者之間傳遞訊息，如果只使用到檔案資料傳送時，無論傳送中的訊息是文字檔案（text file）、二進位檔案（binary file）或其他多媒體檔案。接收端只將收到的訊息重新再表現出來，並未將訊息內的每一資料拿出來處理。這種運作方式，兩端使用者只要協議使用何種格式傳送即可，不需要表現層特殊的處理（請參考圖 16-2）。

但對於較高階的網路應用上，也許並非如此單純。譬如，提款機和銀行主機電腦連線，目前各個銀行之間都有跨行連線，客戶在任何一家銀行的提款機都可以領到錢。例如客戶在郵局提款機前提領華南銀行內的存款，由提款機送出（華南、帳戶A、-10000），表示要由帳戶A 上扣除 10000 元。其運作方式是由提款機呼叫銀行主機電腦內提款處理程式，提款處理程式會驗證帳戶A內存款是否超過 10000 元，並扣除該款項。這表示由提款機送一個處理程式的參數（parameter）給主機電腦。倘若提款機和主機的電腦不同品牌，作業系統也不相同，由於提款機所傳送的參數資料格式表示不相同，雙方可能產生嚴重的誤解。譬如，有可能提款機要求扣除 10000 元，因資料格式表示不同，主機電腦只扣除 100 元，但他回應確認訊號給提款機，提款機竟給客戶 10000 元。在兩端傳遞各種訊息當中，沒有發生任何錯誤，但由於雙方資料格式不同，而產生嚴重的錯誤，並且這種錯誤又不容易被發現。

在電腦資料處理中，我們將一些變數宣告成某一資料格式，例如整數、實數、字元、字串等等。任何一種資料格式的變數都有預留適當記憶體空間讓它存放資料，例如一般整數（Integer）預留 2 Byte 的空間，我們稱之為『抽象資料格式』（Abstract Data Type）。當我們在程序呼叫（Procedure Call）時，會傳遞某些參數（Parameter）給程序（Procedure）執行，或由被呼叫程序傳回參數時，都是以某一種資料型態的變數來作為參數的傳遞或回應。如果僅就本地程序呼叫，因為變數的宣告格式相同，大致上不會發生什麼問題。但如果跨越遠端電腦，執行『遠端程序呼叫』（Remote Procedure Call）時，雙方電腦上對於抽象資料宣告的格式就不一定會相同。如圖 16-8 所示，被呼叫程序可能在不同類型的電腦（或作業系統）上執行程式，由於各類電腦對抽象資料格式的宣告可能不同，因此程序呼叫所攜帶的參數認定也不會相同，因此會產生上述資料格式的誤解。

為了克服抽象資料格式在各個電腦上宣告不同而產生的錯誤，我們必須定義一種標準的資料格式。讓電腦在呼叫遠端程式時，所傳送的參數（Parameter）都用該標準格式來宣告，才不會發生資料判別的誤解。早期 ISO 制定一個標準格式，稱之為『抽象語意表示法』（Abstract Syntax Notation - One, ASN-1），期望各個電腦之間傳送資料都用 ASN-1 格式宣告。如圖 16-9 所示，遠端程序呼叫所傳的參數用 ASN-1 宣告，遠端電腦上的對應程式也使用 ASN-1 宣告，才不會發生資料格式的誤解。

圖 16-8 遠端程序呼叫之參數資料格式

圖 16-9 遠端程序呼叫使用 ASN-1 資料格式

        我們瞭解 ASN-1 是針對『資料格式』（Data Type）宣告的標準化，並非檔案格式（File Type）。ASN-1 是應用在電腦之間資料存取的標準化，傳送端的資料經過編碼器轉換成標準之 ASN-1 格式再發送；對方接收到後，再將其解碼還原成原始資料，如圖 16-10 所示。在 ISO 8824 中，定義 ASN-1 的語法，ISO 8825 則說明編碼規則。

圖 16-10 ASN-1 資料編碼與解碼

如欲將傳送中的資料以 ASN-1 格式編碼，我們必須考慮下列兩點：(1) 定義一套語言來描述各種資料型態；(2) 另定義一套編碼規則，將資料型態轉換為數字碼，以作為傳送。ASN-1 將資料型態歸類為通用（universal）、應用（application）、指定文字（context-specific）、以及專用（private）等四類。對於每一種類型又可區分為基礎型態（primitive type）和結構型態（construct type）。其中通用（universal）型態是由 ASN-1 標準所定義，應用（application）型態是由其他標準所定義的，專用（private）型態是由各企業組織所指定，指定文字（context-specific）型態係自由指定。在這裡我們只針對通用型態介紹，因為其它型態目前甚少使用。

16-10-1 ASN-1 基本資料型態

如同一般程式語言一樣，ASN-1 的資料型態也可區分為基本型態（Primitive type）和複合資料型態（Construct type）兩大類。基本資料型態如表 16-20 所示，其中包含：整數、浮點數、字串等等，以下分別介紹各種基本資料型態的宣告方式：

表 16-20  ASN-1 基本資料型態

(A) BOOLEAN 語法

用來描述真值表之中的真（True）或非真值（False）。

BooleanType ::= BOOLEAN

BooleanValue ::= TRUE | FALSE

(B) 整數（INTEGER）語法

用來描述整數值，其產生規則（production rules）如下：

IntegerType ::= INTEGER | INTEGER{NamedNumberList}

NamedNumberList ::= NamedNumber | NamedNumberList, NamedNumber

NamedNumber ::= identifier(SignedNumber) | identifier(DefinedValue)

SignedNumber ::= number | -number

IntegerValue ::= SignedNumber | identifier

例如：下列合乎ASN-1 的語法定義：

Version ::= INTEGER{windows(1), unix(2)}

MyVersion ::= unix

我們在定義 Version 的整數資料型態時，包含 windows 和 unis，其相對值為 1 和 2。而將 MyVersion 的起始值設定為 unix，其相對值即是 2。

(C) 字串（OCTET STRING）語法

用來描述任意長度的字串，可描述二進位或十六進位字串。產生規則如下：

OctetStringType ::= OCTET STRING

OctetStringValue ::= binary-string | hexadecimal-string

(D) 空值（NULL）語法

用來描述保留位置。產生規則如下：

NullType ::= NULL

NullValue ::= NULL

(E) 位元字串（BIT STRING）

用來描述二進位元字串。產生規則如下：

BitStringType ::= BIT STRING

BitStringValue ::= {0 | 1}

(F) 物件識別碼（OBJECT IDENTIFIER）語法

一般我們描述某一個物件，是描述該物件位於『物件描述樹』（Object Identified Tree）的節點位置。物件描述樹是整個環境（或系統）裡所有物件的組織結構，物件識別碼是標示出該物件在物件描述樹的相關位置。由這個相關位置，我們也可以了解這個物件和其他物件的關聯關係。如圖 16-5 為簡單網路管理協定（Simple Network Management Protocol, SNMP）的協定標準架構。在 internet (1) 以下，又可分為 directory (1)、mgmt (2)、experimental (3)、private (4)、security (5) 及 snmpv2 (6)。

我們用 ASN-1 描述 tcp 物件可以有下列三種方式表示：

(1) tcp OBJECT IDENTIFIER ::= {.1.3.6.1.2.1.5}

(2) tcp OBJECT IDENTIFIER ::= {.iso.org.dod.internet.mgmt.mib-2.tcp}

(3) tcp OBJECT IDENTIFIER ::= {iso(1).org(3).dod(6).internet(1).mgmt(2). mib-2(1).tcp(5)}

16-10-2 ASN-1 複合資料型態

在 ANS-1 上所定義的複合資料型態（construct type）其實和 C 的結構（structure）、Pascal 的記錄（record）非常類似。基本資料型態可組合產生不同的複合資料型態，如表 16-21 所示，ASN-1 有五種型態。

表 16-21  ASN-1 複合資料型態

我們以序列（SEQUENCE）的語法宣告作為例子說明，它的宣告方式和程式語言中的 structure 很類似，譬如，假設只有四個欄位，可以定義如下：

Address ::= SEQUENCE

{

     street PrintableString,

     number Integer,

     city PrintableString,

     zip Integer

}

當然，在複合型態中的元素也是 ASN-1 的基本型態或複合型態。如上例之中，PrintableString 及 Integer 都必須按照基本型態宣告。其他 SEQUENCE OF 和 SET 的語法也都大同小異，我們不再另述。

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