Das BIN-Archivformat ist ein einfaches binäres Dateiformat, das zum Packen und Komprimieren von Dateien in einer einzigen Archivdatei verwendet wird. Es wurde ursprünglich Anfang der 1990er Jahre von Phil Katz, dem Entwickler des beliebten Komprimierungsprogramms PKZip, entwickelt. Das BIN-Format sollte eine effizientere und schnellere Alternative zum damals weit verbreiteten ZIP-Format bieten.
Ein BIN-Archiv besteht aus einer Reihe von Dateidatensätzen, die aneinandergereiht sind, gefolgt von einem zentralen Verzeichnis am Ende des Archivs. Jeder Dateid Datensatz enthält Metadaten über die gespeicherte Datei, wie z. B. ihren Dateinamen, komprimierte und unkomprimierte Größen und eine CRC32-Prüfsumme zur Integritätsprüfung. Die eigentlichen Dateidaten werden direkt nach dem Dateid Datensatzheader gespeichert und können mit verschiedenen Komprimierungsmethoden komprimiert werden.
Das zentrale Verzeichnis am Ende des BIN-Archivs dient als Index aller im Archiv enthaltenen Dateien. Es enthält einen Datensatz für jede Datei, einschließlich der gleichen Metadaten, die in den einzelnen Dateid Datensätzen zu finden sind, zusammen mit dem Offset und der Länge der Datei innerhalb des Archivs. Dies ermöglicht eine schnelle Suche und einen wahlfreien Zugriff auf Dateien, ohne das gesamte Archiv durchsuchen zu müssen.
Eine der Hauptfunktionen des BIN-Formats ist die Unterstützung der Solid-Komprimierung. Bei der Solid-Komprimierung werden alle Dateien im Archiv während der Komprimierung als ein kontinuierlicher Datenstrom behandelt. Dies ermöglicht bessere Komprimierungsraten, da der Kompressor Ähnlichkeiten und Redundanzen über mehrere Dateien hinweg nutzen kann. Die Solid-Komprimierung kann jedoch auch die Aktualisierung oder Extraktion einzelner Dateien aus dem Archiv weniger effizient machen, da möglicherweise das gesamte Archiv dekomprimiert und neu komprimiert werden muss.
Das BIN-Format unterstützt mehrere Komprimierungsmethoden, darunter den beliebten Deflate-Algorithmus (der auch in ZIP und gzip verwendet wird) sowie andere Techniken wie Bzip2 und LZMA. Diese Komprimierungsmethoden bieten unterschiedliche Kompromisse zwischen Komprimierungsrate und Geschwindigkeit. Die Wahl der Komprimierungsmethode kann die Größe und Leistung des resultierenden BIN-Archivs erheblich beeinflussen.
Beim Erstellen eines BIN-Archivs komprimiert das Archivierungsprogramm normalerweise jede Datei einzeln und fügt sie dem Archiv zusammen mit ihren Metadaten hinzu. Sobald alle Dateien verarbeitet sind, wird das zentrale Verzeichnis generiert und an das Ende des Archivs geschrieben. Einige BIN-Archivierer können auch zusätzliche Vorverarbeitungsschritte anwenden, wie z. B. das Herausfiltern doppelter Dateien oder das Anwenden einer Verschlüsselung auf sensible Daten.
Um Dateien aus einem BIN-Archiv zu extrahieren, liest das Archivierungsprogramm zuerst das zentrale Verzeichnis, um die Liste der Dateien und ihre Metadaten zu erhalten. Anschließend sucht es den Offset jeder gewünschten Datei innerhalb des Archivs, liest ihre komprimierten Daten und dekomprimiert sie mit der angegebenen Komprimierungsmethode. Die extrahierten Dateien werden normalerweise mit ihren ursprünglichen Dateinamen und der Verzeichnisstruktur auf die Festplatte geschrieben.
Das BIN-Format unterstützt auch verschiedene erweiterte Funktionen, wie z. B. Multi-Volume-Archive, Passwortschutz und selbstextrahierende Archive. Multi-Volume-Archive ermöglichen die Aufteilung großer Archive in kleinere, überschaubarere Blöcke. Der Passwortschutz bietet eine zusätzliche Sicherheitsebene, indem die Dateidaten verschlüsselt werden und ein Passwort für die Extraktion erforderlich ist. Selbstextrahierende Archive bündeln das erforderliche Extraktionsprogramm mit dem Archiv selbst, sodass Empfänger die Dateien extrahieren können, ohne ein separates Archivierungsprogramm zu benötigen.
Trotz seiner Effizienz und Funktionen wurde das BIN-Format in den letzten Jahren weitgehend von populäreren Archivformaten wie ZIP und RAR in den Schatten gestellt. Es findet jedoch immer noch Verwendung in bestimmten Nischenanwendungen und älteren Systemen, in denen seine spezifischen Vorteile geschätzt werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das BIN-Archivformat ein binäres Dateiformat ist, das für die effiziente Komprimierung und Verpackung mehrerer Dateien in einem einzigen Archiv entwickelt wurde. Es unterstützt Solid-Komprimierung, verschiedene Komprimierungsmethoden und erweiterte Funktionen wie Multi-Volume-Archive und Verschlüsselung. Obwohl es heute nicht mehr so weit verbreitet ist wie einige andere Archivformate, spielte das BIN-Format in den frühen Tagen der Dateikomprimierung eine bedeutende Rolle und ist in bestimmten Anwendungsfällen immer noch relevant.
Die Dateikomprimierung reduziert Redundanzen, damit dieselben Informationen mit weniger Bits auskommen. Die Obergrenze wird von der Informationstheorie gesetzt: Bei verlustfreier Komprimierung bestimmt die Entropie der Quelle das Limit (siehe Shannons Source-Coding-Theorem und seinen ursprünglichen Aufsatz von 1948 „A Mathematical Theory of Communication“). Bei verlustbehafteter Komprimierung beschreibt die Rate-Distortion-Theorie den Kompromiss zwischen Bitrate und Qualität.
Die meisten Kompressoren arbeiten in zwei Phasen. Zuerst sagt ein Modell Struktur in den Daten voraus oder legt sie frei. Danach wandelt ein Coder diese Vorhersagen in nahezu optimale Bitmuster um. Eine klassische Modellfamilie ist Lempel–Ziv LZ77 (1977) und LZ78 (1978) entdecken wiederholte Teilstrings und geben Referenzen statt Rohbytes aus. Auf der Codierungsseite weist die Huffman-Codierung (den Originalartikel finden Sie 1952) wahrscheinlicheren Symbolen kürzere Codes zu. Arithmetische Codierung und Range Coding arbeiten noch feiner und rücken näher an die Entropiegrenze, während moderne Asymmetric Numeral Systems (ANS) ähnliche Raten mit tabellengesteuerten Implementierungen erreichen.
DEFLATE (verwendet von gzip, zlib und ZIP) kombiniert LZ77 mit Huffman-Codierung. Die Spezifikationen sind öffentlich: DEFLATE RFC 1951, der zlib-Wrapper RFC 1950und das gzip-Dateiformat RFC 1952. Gzip ist für Streaming ausgelegt und garantiert ausdrücklich keinen zufälligen Zugriff. PNG-Bilder standardisieren DEFLATE als einzige Komprimierungsmethode (mit maximal 32 KiB Fenster) laut der PNG-Spezifikation „Compression method 0… deflate/inflate… at most 32768 bytes“ und W3C/ISO PNG 2nd Edition.
Zstandard (zstd): ein neuer Allzweckkompressor für hohe Raten bei sehr schneller Dekompression. Das Format ist dokumentiert in RFC 8878 (und dem HTML-Spiegel) sowie der Referenzspezifikation auf GitHub. Wie gzip zielt der Basis-Frame nicht auf zufälligen Zugriff. Eine der Superkräfte von zstd sind Wörterbücher: kleine Proben aus Ihrem Korpus, die viele kleine oder ähnliche Dateien deutlich besser komprimieren (siehe python-zstandard Wörterbuch-Dokumentation und Nigel Taos Beispiel). Implementierungen akzeptieren sowohl „unstrukturierte“ als auch „strukturierte“ Wörterbücher (Diskussion).
Brotli: optimiert für Web-Inhalte (z. B. WOFF2-Fonts, HTTP). Es kombiniert ein statisches Wörterbuch mit einem DEFLATE-ähnlichen LZ+Entropie-Kern. Die Spezifikation ist RFC 7932, der auch ein Gleitfenster von 2WBITS−16 mit WBITS in [10, 24] (1 KiB−16 B bis 16 MiB−16 B) beschreibt und festhält, dass es keinen zufälligen Zugriff bereitstellt. Brotli schlägt gzip bei Webtext oft und dekodiert trotzdem schnell.
ZIP-Container: ZIP ist ein Datei-Archiv, das Einträge mit verschiedenen Komprimierungsmethoden (deflate, store, zstd usw.) speichern kann. Der De-facto-Standard ist PKWAREs APPNOTE (siehe APPNOTE-Portal, eine gehostete Kopieund die LC-Überblicke ZIP File Format (PKWARE) / ZIP 6.3.3).
LZ4 zielt auf pure Geschwindigkeit bei moderaten Raten. Siehe die Projektseite („extremely fast compression“) und das Frame-Format. Ideal für In-Memory-Caches, Telemetrie oder Hot Paths, in denen Dekompression nahezu RAM-Geschwindigkeit erreichen muss.
XZ / LZMA strebt hohe Dichte (große Raten) mit relativ langsamer Kompression an. XZ ist ein Container; die Schwerarbeit leisten typischerweise LZMA/LZMA2 (LZ77-ähnliche Modellierung + Range Coding). Siehe .xz-Dateiformat, die LZMA-Spezifikation (Pavlov)und Linux-Hinweise zu XZ Embedded. XZ komprimiert meist besser als gzip und konkurriert oft mit modernen Hochratencodecs, braucht aber längere Encode-Zeiten.
bzip2 setzt auf die Burrows–Wheeler-Transformation (BWT), Move-to-Front, RLE und Huffman-Codierung. Typisch kleiner als gzip, aber langsamer; siehe das offizielle Handbuch und die Manpages (Linux).
Die „Fenstergröße“ zählt. DEFLATE-Referenzen können nur 32 KiB zurückblicken (RFC 1951) sowie das PNG-Limit von 32 KiB hier erläutert. Brotli deckt Fenster von etwa 1 KiB bis 16 MiB ab (RFC 7932). Zstd passt Fenster und Suchtiefe über die Level an (RFC 8878). Basis-Streams von gzip/zstd/brotli sind für sequentielles Dekodieren gebaut; die Grundformate versprechen keinen zufälligen Zugriff, obwohl Container (z. B. Tar-Indizes, Chunked Framing oder format-spezifische Indizes) ihn nachrüsten können.
Die oben genannten Formate sind verlustfrei: Sie rekonstruieren exakt dieselben Bytes. Medien-Codecs sind oft verlustbehaftet: Sie verwerfen unmerkliche Details, um niedrigere Bitraten zu erreichen. Bei Bildern ist klassisches JPEG (DCT, Quantisierung, Entropiecodierung) in ITU-T T.81 / ISO/IEC 10918-1standardisiert. In Audio nutzen MP3 (MPEG-1 Layer III) und AAC (MPEG-2/4) Wahrnehmungsmodelle und MDCT-Transformationen (siehe ISO/IEC 11172-3, ISO/IEC 13818-7und eine MDCT-Übersicht hier). Verlustbehaftet und verlustfrei können koexistieren (z. B. PNG für UI-Assets; Web-Codecs für Bilder/Video/Audio).
Theorie Shannon 1948 · Rate–distortion · Codierung Huffman 1952 · Arithmetische Codierung · Range Coding · ANS. Formate DEFLATE · zlib · gzip · Zstandard · Brotli · LZ4 frame · XZ format. BWT-Stack Burrows–Wheeler (1994) · bzip2 manual. Medien JPEG T.81 · MP3 ISO/IEC 11172-3 · AAC ISO/IEC 13818-7 · MDCT.
Fazit: Wählen Sie einen Kompressor, der zu Ihren Daten und Randbedingungen passt, messen Sie auf echten Eingaben und vergessen Sie nicht die Gewinne durch Wörterbücher und clevere Frames. Mit der richtigen Kombination erhalten Sie kleinere Dateien, schnellere Übertragungen und reaktionsschnellere Apps – ohne Korrektheit oder Portabilität zu opfern.
Dateikompression ist ein Prozess, der die Größe einer Datei oder Dateien reduziert, normalerweise um Speicherplatz zu sparen oder die Übertragung über ein Netzwerk zu beschleunigen.
Die Dateikompression funktioniert, indem sie Redundanzen in den Daten identifiziert und entfernt. Sie verwendet Algorithmen, um die ursprünglichen Daten in einem kleineren Raum zu kodieren.
Die beiden primären Arten der Dateikompression sind verlustfreie und verlustbehaftete Kompression. Verlustfreie Kompression ermöglicht die perfekte Wiederherstellung der Originaldatei, während verlustbehaftete Kompression eine größere Größenreduktion ermöglicht, dies jedoch auf Kosten eines Qualitätsverlusts bei den Daten.
Ein populäres Beispiel für ein Dateikompressionstool ist WinZip, das mehrere Kompressionsformate unterstützt, darunter ZIP und RAR.
Bei verlustfreier Kompression bleibt die Qualität unverändert. Bei verlustbehafteter Kompression kann es jedoch zu einem spürbaren Qualitätsverlust kommen, da weniger wichtige Daten zur Reduzierung der Dateigröße stärker eliminiert werden.
Ja, die Dateikompression ist sicher in Bezug auf die Datenintegrität, insbesondere bei der verlustfreien Kompression. Wie alle Dateien können jedoch auch komprimierte Dateien von Malware oder Viren angegriffen werden. Daher ist es immer wichtig, eine seriöse Sicherheitssoftware zu haben.
Fast alle Arten von Dateien können komprimiert werden, einschließlich Textdateien, Bilder, Audio, Video und Softwaredateien. Das erreichbare Kompressionsniveau kann jedoch zwischen den Dateitypen erheblich variieren.
Eine ZIP-Datei ist ein Dateiformat, das verlustfreie Kompression verwendet, um die Größe einer oder mehrerer Dateien zu reduzieren. Mehrere Dateien in einer ZIP-Datei werden effektiv zu einer einzigen Datei gebündelt, was das Teilen einfacher macht.
Technisch ja, obwohl die zusätzliche Größenreduktion minimal oder sogar kontraproduktiv sein könnte. Das Komprimieren einer bereits komprimierten Datei kann manchmal deren Größe erhöhen, aufgrund der durch den Kompressionsalgorithmus hinzugefügten Metadaten.
Um eine Datei zu dekomprimieren, benötigen Sie in der Regel ein Dekompressions- oder Entzip-Tool, wie WinZip oder 7-Zip. Diese Tools können die Originaldateien aus dem komprimierten Format extrahieren.