XAR (eXtensible ARchive) ist ein von Apple Inc. entwickeltes Dateiformat zum Bündeln und Verteilen von Software unter macOS. Es dient als Ersatz für ältere Formate wie .pkg und .dmg und bietet mehrere Vorteile wie verbesserte Sicherheit, kleinere Dateigrößen und bessere Leistung. XAR-Dateien verwenden die Dateierweiterung .xar und können mit dem in macOS enthaltenen Befehlszeilendienstprogramm xar erstellt und extrahiert werden.
Das XAR-Format basiert auf dem XML-Standard (eXtensible Markup Language). Ein XAR-Archiv besteht aus drei Hauptkomponenten: einem Inhaltsverzeichnis (TOC) im XML-Format, das den Inhalt des Archivs beschreibt, den im Archiv gespeicherten eigentlichen Dateien und Verzeichnissen sowie digitalen Signaturen für die Sicherheit. Das TOC fungiert als Index und gibt den Pfad, die Größe und andere Metadaten für jede Datei im Archiv an. Diese XML-basierte Struktur ermöglicht Erweiterbarkeit, da Apple oder Drittanbieter benutzerdefinierte Tags hinzufügen können, um neue Funktionen zu unterstützen.
Ein wichtiger Aspekt des XAR-Formats ist die Verwendung von Komprimierung. Standardmäßig verwendet XAR die zlib-Komprimierung, um die Größe der archivierten Dateien zu reduzieren. Auch das TOC selbst wird komprimiert. Dies führt zu kleineren Archivgrößen im Vergleich zu älteren Formaten wie .pkg, die Dateien unkomprimiert speichern. XAR unterstützt jedoch auch die Speicherung von Dateien unkomprimiert, falls gewünscht. Die auf jede Datei angewendete Komprimierung kann im TOC einzeln angegeben werden.
Um die Integrität und Authentizität von XAR-Archiven zu gewährleisten, enthält das Format digitale Signaturen. Jede XAR-Datei enthält eine oder mehrere Signaturen, die das gesamte TOC abdecken. Diese Signaturen werden mithilfe der Public-Key-Kryptografie erstellt, typischerweise mit RSA- oder DSA-Algorithmen. Die Signaturen ermöglichen es Empfängern, zu überprüfen, ob das Archiv nicht manipuliert wurde und ob es aus einer vertrauenswürdigen Quelle stammt. Apple verwendet XAR-Signaturen für die Verteilung von Softwareupdates und Anwendungen im Mac App Store.
Wenn ein XAR-Archiv geöffnet wird, wird zuerst das TOC dekomprimiert und analysiert. Das TOC bietet eine Verzeichnisstruktur und Dateimetadaten, ähnlich dem Format „tar“, das auf Unix-Systemen verwendet wird. Die eigentlichen Dateidaten werden nach dem TOC im Archiv gespeichert. Die Daten jeder Datei können komprimiert oder unkomprimiert sein, wie durch den entsprechenden Eintrag im TOC angegeben. Um eine Datei zu extrahieren, werden ihre Daten anhand der Offset- und Größeninformationen aus dem TOC lokalisiert.
Das XAR-Format unterstützt mehrere erweiterte Funktionen über die grundlegende Archivierung hinaus. Eine solche Funktion ist die Möglichkeit, mehrere TOCs in einem einzigen Archiv einzuschließen. Dies ermöglicht die Erstellung inkrementeller Updates, bei denen nur die geänderten Dateien in das Update-Archiv aufgenommen werden müssen. Die mehreren TOCs können den Zustand des Archivs über verschiedene Versionen der Software hinweg beschreiben. Intelligente Aktualisierungsmechanismen können diese Informationen verwenden, um inkrementelle Patches effizient anzuwenden.
Darüber hinaus können XAR-Archive erweiterte Attribute und Zugriffssteuerungslisten (ACLs) speichern, die den archivierten Dateien zugeordnet sind. Erweiterte Attribute sind Schlüssel-Wert-Paare, die app-spezifische Metadaten speichern können. ACLs definieren granulare Berechtigungen für den Zugriff auf Dateien. Durch die Aufbewahrung dieser Informationen im Archiv stellt XAR sicher, dass die ursprünglichen Dateiattribute beim Extrahieren auf dem Zielsystem wiederhergestellt werden.
Das XAR-Format enthält auch Bestimmungen für die Code-Signierung. Zusätzlich zu den Signaturen auf Archivebene, die das TOC abdecken, können einzelne Dateien innerhalb des Archivs ihre eigenen Signaturen haben. Dies ist nützlich für die Verteilung von Softwarekomponenten, die unabhängig voneinander verifiziert werden müssen. Beispielsweise kann eine Plugin-Architektur die Code-Signierung verwenden, um sicherzustellen, dass nur vertrauenswürdige Plugins von einer Anwendung geladen werden.
Eine weitere Funktion von XAR ist die Möglichkeit, Hardlinks zu speichern. Hardlinks ermöglichen es mehreren Verzeichniseinträgen, auf dieselben Dateidaten auf der Festplatte zu verweisen. Im XAR-TOC werden Hardlinks mithilfe spezieller XML-Elemente dargestellt, die auf den ursprünglichen Dateieintrag verweisen. Wenn das Archiv extrahiert wird, werden die Hardlinks neu erstellt, wodurch Speicherplatz gespart und die ursprüngliche Verzeichnisstruktur beibehalten wird.
Um programmgesteuert mit XAR-Archiven zu arbeiten, können Entwickler das Befehlszeilentool xar oder Bibliotheken wie libxar verwenden. Das Tool xar bietet Befehle zum Erstellen, Extrahieren und Bearbeiten von XAR-Archiven. Es unterstützt verschiedene Optionen für Komprimierung, Signierung und Verifizierung. Libxar ist eine C-Bibliothek, die das XAR-Format implementiert und eine API zum Lesen und Schreiben von XAR-Archiven bereitstellt. Sie ermöglicht es Entwicklern, die XAR-Unterstützung in ihre eigenen Anwendungen zu integrieren.
Zusammenfassend bietet das XAR-Format einen modernen und erweiterbaren Ansatz für die Softwarepaketierung und -verteilung unter macOS. Die Verwendung von XML für das Inhaltsverzeichnis, Komprimierung für kleinere Dateigrößen, digitale Signaturen für Sicherheit und die Unterstützung erweiterter Funktionen wie inkrementelle Updates und Code-Signierung machen es zu einem leistungsstarken Werkzeug für Entwickler und Systemadministratoren. Da Apple das Format weiter verbessert und fördert, wird XAR wahrscheinlich zum Standard für die Softwareverteilung unter macOS.
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.