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DLMS COSEM 数据对象 与 ASN.1 BER 编码 —— 详解一览

news 来源：原创 2025/4/28 10:02:46

什么是 ASN.1？

ASN.1 编码是通信协议中非常重要的一种数据表示和传输方式，尤其在 DLMS/COSEM、SNMP、X.509、TLS 等标准中大量使用。

ASN.1 全称是 Abstract Syntax Notation One（抽象语法标记语言第一版）
它是一种描述数据结构的语言，不是编码方法，而是规范一种“数据结构的定义方式”。

✨ 类似 XML / JSON 是描述数据的格式，ASN.1 是更底层、适合机器传输的那种。

📦 什么是 ASN.1 编码？

ASN.1 编码定义了如何把 ASN.1 描述的结构转换为二进制格式传输。

其中最常见的编码规则是：

编码规则全称特点
BERBasic Encoding Rules最常用、结构灵活，DLMS/COSEM 采用此格式
DERDistinguished ERBER 的简化版，应用于证书等（如 X.509）
PERPacked ER高压缩率，用于无线通信

🧪 ASN.1 BER 编码格式：TLV（三段式）

[TAG] [LENGTH] [VALUE]

各部分说明：

部分说明
TAG表示数据类型，如 INTEGER、STRING、SEQUENCE 等
LENGTH表示 VALUE 的长度，支持短格式（1字节）或长格式（多字节）
VALUE实际的数据内容（如数字、字符串、结构等）

🎯 常见 ASN.1 Tag 值示例

类型TAG (十六进制)含义
BOOLEAN01布尔值
INTEGER02整数
OCTET STRING04字节串（如密码、密钥等）
NULL05空值
OBJECT IDENTIFIER06对象标识符（协议ID等）
SEQUENCE30结构体封装（构造类型）

📘 示例：AARQ 报文中的 ASN.1 编码

30 1A 02 01 01 04 10 4D 4C 4D 00 00 00 00 01 23 45 67 89 AB CD EF

解码说明：

字节序列含义
30SEQUENCE
1A长度 26 字节
02 01 01INTEGER，值为 1
04 10 ...OCTET STRING，16 字节系统标题

📌 应用场景（DLMS/COSEM 相关）

场景使用 ASN.1 编码部分
AARQ / AARE 报文建立 AA，封装用户安全上下文
加密载荷 Ciphered Payload加密前的结构体需 ASN.1 封装
安全设置中定义认证机制使用 OBJECT IDENTIFIER 编码
注册协议（如 CIASE）包装注册结构体

✅ 特点总结

特点说明
灵活性高支持多种结构体嵌套
结构清晰易于层级封装，例如 SEQUENCE + 子字段
协议通用性强适用于各种通信协议，如 SNMP、TLS、DLMS
不易手工编写通常需工具（如 Wireshark、ASN.1 Viewer）辅助解析

🎯 总结：

ASN.1 是结构化的语言，BER 是它的“口语表达”。
它在 DLMS 中用于封装安全上下文和握手结构，和 COSEM 数据类型不一样，COSEM 更偏向具体的值，ASN.1 更偏向结构和权限表达。

什么是 COSEM 数据模型 ？

在 DLMS 协议中，COSEM 编码是一种用于表示设备数据模型（COSEM 对象模型）中数据的结构化编码方式。它主要用于封装数据内容，如对象属性值、方法参数和返回值等。

📚 1. 什么是 COSEM？

COSEM 全称是 Companion Specification for Energy Metering，是 DLMS 协议的核心组成部分，用于描述“电表或设备的数据模型”和“通信结构”。

COSEM 对象由：

  • OBIS（对象标识符）
  • 属性（如数值、电压等）
  • 方法（操作，如复位、设置等）组成。

🔧 2. 什么是 COSEM 编码？

COSEM 编码是指 DLMS 协议中使用的一套数据类型编码规则，用于对上述对象的数据进行序列化，供传输使用。它不是 ASN.1 的 BER 编码，但有相似的结构，是为电表通信量身定制的一种轻量级类型编码方案。

🧩 3. COSEM 数据类型及编码规则（Tag-Based）

COSEM 使用 “类型 + 长度 + 值”的结构，类似 TLV（Tag-Length-Value），如下：

Tag（类型标记）类型名称示例用途
00NULL_DATA空值
01ARRAY数组（如多个表值）
02STRUCTURE结构体
03BOOLEANtrue/false
04BIT STRING位数据
09OCTET STRING字节串
0AVISIBLE STRING字符串（UTF8）
10INTEGER有符号整数
11LONG有符号 16 位整数
12UNSIGNED无符号 8 位整数
06DOUBLE LONG有符号 32 位整数
16LONG64有符号 64 位整数
17UNSIGNED64无符号 64 位整数
…其他

🎯 COSEM 数据类型由 DLMS UA 1000-1 标准定义，用于编码对象属性数据等。

📦 4. COSEM 编码 vs ASN.1 编码：区别一览

特性COSEM 编码ASN.1 (BER) 编码
用途设备数据模型的数据表示安全结构（如 AARQ、AARE、认证）封装
编码结构轻量级 TLV（Tag + Len + Value）标准 TLV，支持复杂结构和类标记
编码复杂度简单，定制通用，结构化
是否可嵌套结构体支持结构体、数组更强结构表达（SEQUENCE, SET）
示例应用属性读取响应、设置请求、方法调用安全上下文、握手、注册信息等

🧪 5. 报文例子（COSEM 编码）

02 03 09 06 01 00 1F 07 00 FF   -- Octet String (OBIS)0F 00                    -- Integer: 012 01                    -- Unsigned: 1

解释：

Byte含义
02STRUCTURE 类型
03结构体含 3 个字段
09 06 ...第 1 个字段：Octet String，长度 6（OBIS）
0F 00第 2 个字段：Integer，值为 0
12 01第 3 个字段：Unsigned，值为 1

💡 总结一句话：

COSEM 编码 是 DLMS 协议中专用于编码电能表设备数据模型（如属性值、操作参数）的数据表示方式，以 TLV 格式封装各种基本数据类型，与 ASN.1 编码分别服务于数据层 vs 安全层。

DLMS COSEM 数据对象 与 ASN.1/BER

在 DLMS/COSEM 协议中，经常会遇到两种不同的编码规范：COSEM 数据类型编码 和 ASN.1 BER 编码。这两者虽然在结构上都使用 TLV（Tag-Length-Value）格式，但它们的作用、使用场景、编码规则和数据类型编号都不一样。

🧩 一、COSEM 数据类型编码（也称 DLMS 数据类型）

✅ 作用：

用于表示 COSEM 对象模型中的属性值或参数值，常见于：

  • GET/SET 请求与响应报文体
  • Action 请求参数
  • Profile Generic 的数据结构

📦 编码结构（TLV）：

[Tag] [Length] [Value]

🏷 常见 Tag 值（数据类型）：

数据类型Tag (Hex)示例说明
NULL00无值
ARRAY01用于封装一个数据项数组
STRUCTURE02用于封装结构体类型的数据
BOOLEAN03布尔值
INTEGER0F有符号整型（8位）
UNSIGNED11无符号整型（8位）
LONG10有符号整型（16位）
UNSIGNED LONG12无符号整型（16位）
OCTET STRING09字节序列
VISIBLE STRING0A可打印字符
BCD13二进制编码十进制
ENUM16枚举类型
LONG6414有符号整型（64位）

📍 应用场景：

  • DLMS 服务层：如 Get-Request, Set-Request, Action-Request 的数据体
  • Profile Generic 表格值
  • 普通读写数据交换

🧬 二、ASN.1 BER 编码（Basic Encoding Rules）

✅ 作用：

ASN.1 是一种描述数据结构的抽象语法，由 BER 进行具体编码。DLMS 用它在高层协议封装中描述 Application Association（AA）建立过程中的数据结构。

📦 编码结构（TLV）：

[Tag] [Length] [Value]

但它的 Tag 更加复杂（支持 Class + Primitive/Constructed + TagNumber）

🏷 常见 Tag 值（通用类）：

ASN.1 数据类型Tag (Hex)类别示例用途
INTEGER02原始/通用各种标识、版本号等
OCTET STRING04原始/通用System Title、密码等
OBJECT IDENTIFIER06原始/通用协议标识符
SEQUENCE30构造/通用AARQ 报文中 user-info 包含结构
BOOLEAN01原始/通用表示 true/false

📍 应用场景：

  • Application Association（AA）建立过程：AARQ / AARE 报文
  • Security context 封装（如 ciphered payload）
  • 设备注册协议（CIASE）数据结构

🔍 三、如何快速区分这两种编码？

比较项COSEM 数据类型编码ASN.1 BER 编码
使用场景GET/SET/Action 交互数据AARQ/AARE、加密封装、注册协议等
编码标准DLMS UA 规范定义ISO 8825 BER
Tag 值特点多以 0x01~0x16 表示常见类型常见有 0x04, 0x06, 0x30 等
Tag 对应含义映射到 COSEM 类型映射到 ASN.1 数据结构
示例09 06 01 02 03 04 05 0604 06 01 02 03 04 05 06
是否支持结构嵌套是（Structure、Array）是（Sequence、Set）
是否常用于加密封装否（加密后体才用它）是（加密体、系统标题、认证码）

📌 补充示意图：协议使用栈

              +----------------------+| ASN.1 编码（AARQ）   | ← 安全上下文封装、系统标题、认证数据+----------------------+| COSEM/DLMS 应用层    | ← Get/Set/Action 请求结构+----------------------+| HDLC/Wrapper 层      | ← 报文传输、帧头帧尾+----------------------+

🧠 总结记忆口诀：

  • COSEM编码在“内容”层，表征属性的数据类型
  • ASN.1 编码在“封装”层，服务交互或加密用结构体

📦 DLMS 报文中 COSEM 编码 vs ASN.1 编码对比

📌 场景说明：

以下两个典型场景：

  1. 场景一（COSEM 编码）：读取一个对象的属性，比如读取设备名称（Visible String）
  2. 场景二（ASN.1 编码）：AARQ 报文中携带 System Title，用于安全上下文初始化

🧪 报文一：COSEM 数据类型编码（例如 GET Response）

09 0C 44 4C 4D 53 5F 44 45 56 49 43 45 5F 31

🔍 解码：

字节含义
09数据类型：Octet String
0C数据长度：12 字节
44...31数据内容：“DLMS_DEVICE_1”

✅ 使用场景：读取对象属性，比如设备名称、序列号等。
✅ 位置：DLMS 的 Get-Response-PDU 中的数据体。

🧪 报文二：ASN.1 BER 编码（例如 AARQ user-information）

04 10 4D 4C 4D 00 00 00 00 01 23 45 67 89 AB CD EF

🔍 解码：

字节含义
04ASN.1 数据类型：Octet String
10数据长度：16 字节
4D...EF内容：System Title，含制造商 ID + 唯一标识

✅ 使用场景：建立应用关联（AA），用于加密会话身份识别。
✅ 位置：AARQ APDU 中的 user-information 字段里。

🎯 图解对比

【COSEM 编码】
Get Response PDU:
+----------+-----------+------------------------+
|  Tag=09  | Length=0C | Value="DLMS_DEVICE_1" |
+----------+-----------+------------------------+【ASN.1 编码】
AARQ User Info:
+----------+-----------+------------------------+
|  Tag=04  | Length=10 | Value=System Title     |
+----------+-----------+------------------------+

🧠 总结对照表

项目COSEM 数据体编码ASN.1 BER 编码
编码标准DLMS UA 1000-1 Part 2ISO/IEC 8825 (BER)
使用场景属性值读写、参数传输应用层握手、注册、安全上下文
示例 Tag09 (Octet String)04 (Octet String)
示例长度与内容09 0C ...04 10 ...
是否表示结构体/对象是（Array/Structure）是（Sequence/Set）

区分 COSEM 数据类型编码 与 ASN.1 BER 编码 是理解 DLMS 协议报文结构的关键。它们虽然都采用 TLV（Tag-Length-Value）格式，但应用场景、语义和 Tag 值完全不同。

✅ 一张表快速区分 COSEM 编码 vs ASN.1 编码

比较项COSEM 数据类型编码ASN.1 BER 编码
📌 使用位置报文的数据部分，用于传输对象属性值报文的封装头部/结构部分，如 AARQ/AARE
🔐 作用表达 DLMS 数据模型的具体值类型封装 AA 信息、安全上下文，进行结构化表达
📦 典型数据体Get-Response-Data、Set-Request-With-DataAARQ, AARE, Security Payload
🏷 Tag 举例01(Array), 02(Structure), 09(Octet String)04(Octet String), 06(OID), 30(SEQUENCE)
📜 编码规范DLMS UA 1000-1 Part 2（DLMS定义）ASN.1 BER（ISO/IEC 8825）
🧠 解码思路值本身，表示实际对象的数据封装结构，表示"谁"、“怎么封装”、“结构层级”
🧪 Tag 识别规律多在 0x01 ~ 0x16 区间常见 0x04、0x06、0x30、0xA1 等
🚩 常见入口字段Get-Response-With-Data, Set-Request-With-DataAARQ, AARE, user-information
📚 是否结构化嵌套通过 STRUCTURE / ARRAY 实现通过 SEQUENCE / SET 实现
📌 常见字符串编码 tag0x09 = Octet String0x04 = Octet String

🔍 快速实战判断方法

✅ 看上下文：

  • 报文是 业务数据交互（Get/Set/Action）？→ COSEM 编码
  • 报文是 连接认证/握手/加密数据封装？→ ASN.1 编码

✅ 看字段位置：

  • 出现在 AARQ / AARE / AssociationRequest？ → ASN.1
  • 出现在 GetResponseNormal 里面？ → COSEM

✅ 看 Tag 值：

Tag 值可能代表属于哪个编码
0x09Octet StringCOSEM
0x04Octet String (ASN.1)ASN.1
0x30SEQUENCEASN.1
0x01ArrayCOSEM
0x02StructureCOSEM

🧪 示例对比

🟩 COSEM 示例

09 06 01 02 03 04 05 06
  • 09 = Octet String
  • 06 = 长度
  • 后续为 6 字节内容
    ✅ 表示读取了某个对象属性，COSEM 格式

🟦 ASN.1 示例

04 10 4D 4C 4D 00 00 00 00 01 23 45 67 89 AB CD EF
  • 04 = ASN.1 的 Octet String
  • 10 = 长度为 16 字节
    ✅ 表示 system title 封装在 AARQ 中，ASN.1 格式

🎯 总结口诀（超实用）：

业务值交互用 COSEM，结构封装握手看 ASN.1；0x09 是 Octet，封装里看 0x04；Get/Set 是数据，AARQ 是握手。

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