Das Programmable Web Binary (PWB)-Archivformat ist ein Dateiformat, das zum effizienten Verpacken, Komprimieren und Verteilen von webbasiertem Anwendungscode und Ressourcen verwendet wird. Es wurde entwickelt, um der wachsenden Komplexität und Größe moderner Webanwendungen gerecht zu werden, die zahlreiche JavaScript-, CSS-, HTML-, Bild- und andere Asset-Dateien verwenden. Das PWB-Format ermöglicht es, diese Dateien in einem einzigen binären Archiv zu bündeln, wodurch der Speicherbedarf reduziert und eine schnellere Übertragung über Netzwerke ermöglicht wird.
Im Kern besteht ein PWB-Archiv aus einem Dateikopf, gefolgt von einer Reihe von Dateieinträgen. Jeder Dateieintrag enthält Metadaten zu einer einzelnen im Archiv gespeicherten Datei, wie z. B. Name, komprimierte und unkomprimierte Größe und CRC32-Prüfsumme zur Überprüfung der Datenintegrität. Die eigentlichen Dateidaten werden nach den Metadaten gespeichert und mit dem Deflate-Algorithmus komprimiert, einer Kombination aus LZ77- und Huffman-Codierung.
Der PWB-Header beginnt mit einer 4-Byte-Magischen Zahl (0x50574221), um die Datei als PWB-Archiv zu identifizieren. Der magischen Zahl folgt eine 2-Byte-Versionsnummer, die die PWB-Formatversion angibt. Die aktuelle Version ist 1.0. Nach der Version gibt es 4 Bytes, die für die zukünftige Verwendung reserviert sind, gefolgt von einer 8-Byte-Ganzzahl, die die Gesamtzahl der Dateieinträge im Archiv darstellt.
Jeder Dateieintrag im PWB-Archiv beginnt mit einer 4-Byte-Ganzzahl, die die Länge der Metadaten der Datei angibt. Die Metadaten werden als JSON-Objekt gespeichert und enthalten Eigenschaften wie den Namen der Datei, den MIME-Typ, Zeitstempel und ob sie komprimiert ist. Der Metadatenlänge folgt die eigentliche JSON-codierte Metadatenzeichenfolge.
Nach den Metadaten werden die komprimierten Dateidaten gespeichert. Den Daten geht eine 8-Byte-Ganzzahl voran, die die komprimierte Größe der Daten angibt, gefolgt von einer weiteren 8-Byte-Ganzzahl für die unkomprimierte Größe. Die Daten werden dann mit dem Deflate-Komprimierungsalgorithmus codiert, der die Größe von textbasierten Assets wie JavaScript-, CSS- und HTML-Dateien erheblich reduzieren kann.
Einer der Hauptvorteile des PWB-Formats ist seine Fähigkeit, Webanwendungs-Assets effizient zu speichern und zu komprimieren. Durch die Verwendung der Deflate-Komprimierung können PWB-Archive hohe Komprimierungsraten für textbasierte Dateien erzielen, die einen großen Teil der Webanwendungs-Assets ausmachen. Dies reduziert den Speicherbedarf und beschleunigt die Dateiübertragung, da weniger Daten über das Netzwerk übertragen werden müssen.
Ein weiterer Vorteil von PWB ist die Unterstützung des wahlfreien Zugriffs auf einzelne Dateien innerhalb des Archivs. Da die Metadaten jeder Datei ihren Offset und ihre Größe innerhalb des Archivs enthalten, können Dateien schnell gefunden und extrahiert werden, ohne das gesamte Archiv dekomprimieren zu müssen. Dies ist besonders nützlich für große Webanwendungen mit vielen Assets, da es das effiziente Laden bestimmter Ressourcen bei Bedarf ermöglicht.
Um ein PWB-Archiv zu erstellen, können Entwickler Tools wie den PWB Packager verwenden, der als Befehlszeilen-Dienstprogramm und als Bibliothek für die programmgesteuerte Verwendung verfügbar ist. Der PWB Packager nimmt ein Verzeichnis mit Webanwendungsdateien als Eingabe und generiert ein PWB-Archiv, das alle Dateien und ihre Metadaten enthält. Entwickler können auch Konfigurationsoptionen angeben, wie z. B. das Ausschließen bestimmter Dateien oder Verzeichnisse, das Festlegen benutzerdefinierter MIME-Typen und das Anpassen der Komprimierungsstufen.
Wenn eine als PWB-Archiv gepackte Webanwendung bereitgestellt wird, kann der Server, der die Anwendung hostet, den PWB Converter verwenden, um die einzelnen Dateien bei Bedarf zu extrahieren und bereitzustellen. Der PWB Converter ist ein serverseitiges Tool, das Dateien effizient aus PWB-Archiven extrahiert und sie im Speicher oder auf der Festplatte für nachfolgende Anfragen zwischenspeichert. Dies ermöglicht es dem Server, schnell auf Clientanfragen nach bestimmten App-Ressourcen zu reagieren, ohne jedes Mal das gesamte Archiv extrahieren zu müssen.
Das PWB-Format unterstützt auch die digitale Signierung von Archiven, um ihre Integrität und Authentizität sicherzustellen. Entwickler können eine digitale Signatur in den PWB-Header einfügen, die vom Server oder Client überprüft werden kann, um zu bestätigen, dass das Archiv nicht manipuliert wurde und aus einer vertrauenswürdigen Quelle stammt. Dies hilft, unbefugte Änderungen am Webanwendungscode und an Ressourcen zu verhindern und die Sicherheit zu erhöhen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das PWB-Archivformat ein leistungsstarkes Werkzeug zum effizienten Verpacken, Komprimieren und Verteilen von Webanwendungs-Assets ist. Durch die Kombination mehrerer Dateien in einem einzigen Archiv mit Metadaten und Komprimierung reduziert PWB den Speicherbedarf, beschleunigt die Dateiübertragung und ermöglicht den wahlfreien Zugriff auf einzelne Ressourcen. Da Webanwendungen immer größer und komplexer werden, hilft das PWB-Format Entwicklern, ihre Anwendungen für schnellere Ladezeiten und eine verbesserte Leistung zu optimieren.
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.