Das RAR-Format (Roshal Archive) ist ein proprietäres Archivdateiformat, das von Eugene Roshal entwickelt wurde. Es wurde erstmals 1993 veröffentlicht und ist seitdem aufgrund seiner effizienten Komprimierung, Unterstützung mehrerer Volumes, Fehlerbehebung und starken Verschlüsselung zu einer beliebten Wahl für Datenkomprimierung und Archivierung geworden. Das Format verwendet eine Kombination aus verlustfreien Komprimierungsalgorithmen, darunter LZSS, PPM und Huffman-Kodierung, um hohe Komprimierungsraten bei gleichzeitiger Wahrung der Datenintegrität zu erzielen.
Ein RAR-Archiv besteht aus einer Reihe von „Blöcken“, die komprimierte Dateien, Verzeichnisse und Metadaten enthalten. Das Archiv beginnt mit einem Markerblock, der die Datei als RAR-Archiv identifiziert und die Archivversion angibt. Nach dem Markerblock enthält das Archiv einen Hauptheaderblock, der allgemeine Informationen über das Archiv bereitstellt, wie z. B. die Gesamtgröße, die Anzahl der Volumes und die verwendete Verschlüsselungsmethode (falls vorhanden).
Jede komprimierte Datei innerhalb des Archivs wird als Dateiheaderblock gefolgt von einem oder mehreren komprimierten Datenblöcken gespeichert. Der Dateiheaderblock enthält Metadaten über die Datei, wie z. B. Name, Größe, Zeitstempel, Attribute und CRC32-Prüfsumme. Die komprimierten Datenblöcke enthalten die eigentlichen komprimierten Dateidaten, die bei Bedarf auf mehrere Blöcke aufgeteilt werden können.
RAR verwendet einen soliden Archivierungsansatz, was bedeutet, dass Dateien als ein einziger kontinuierlicher Datenstrom zusammen komprimiert werden, anstatt einzeln komprimiert zu werden. Dieser Ansatz kann zu höheren Komprimierungsraten führen, insbesondere bei Sammlungen ähnlicher Dateien, da der Kompressor Redundanzen zwischen Dateien ausnutzen kann. Solide Archive können jedoch weniger widerstandsfähig gegen Datenbeschädigung sein, da ein einzelner Fehler mehrere Dateien betreffen kann.
Um die Datenintegrität zu gewährleisten, verwendet RAR ein Wiederherstellungssystem. Wiederherstellungsdatensätze sind spezielle Blöcke, die redundante Informationen über die Archivstruktur und Dateimetadaten enthalten. Im Falle einer Datenbeschädigung können diese Datensätze verwendet werden, um beschädigte Teile des Archivs zu rekonstruieren. Die Anzahl und Größe der Wiederherstellungsdatensätze kann vom Benutzer beim Erstellen des Archivs konfiguriert werden.
RAR unterstützt Multi-Volume-Archive, mit denen große Archive in kleinere, überschaubarere Teile aufgeteilt werden können. Jedes Volume in einem Multi-Volume-Archiv ist eine separate RAR-Datei mit eigenem Markerblock und Header, jedoch mit zusätzlichen Informationen, die seine Position innerhalb des Sets angeben. Multi-Volume-Archive können nützlich sein, um große Datensätze auf Speichermedien mit begrenzter Kapazität wie CDs oder DVDs zu speichern oder zu übertragen.
Das RAR-Format bietet starke Verschlüsselungsfunktionen zum Schutz sensibler Daten. Archive können mit dem AES-Algorithmus (Advanced Encryption Standard) mit einem 128-Bit- oder 256-Bit-Schlüssel verschlüsselt werden. Wenn ein Archiv verschlüsselt ist, sind alle Dateidaten und Metadaten geschützt, und zum Extrahieren des Inhalts ist ein Passwort erforderlich. RAR unterstützt außerdem einen neueren, proprietären Verschlüsselungsalgorithmus namens RAR5, der sicherer als die ältere AES-Methode sein soll.
Eine der herausragenden Eigenschaften des RAR-Formats ist seine Unterstützung für die Komprimierung geteilter Dateien. Diese Funktion ermöglicht es, große Dateien vor der Komprimierung in kleinere Teile aufzuteilen, die dann vom Dekompressor transparent extrahiert und wieder zusammengesetzt werden können. Die Komprimierung geteilter Dateien kann nützlich sein, um die Speicherung oder Übertragung großer Dateien über Netzwerke mit begrenzter Bandbreite oder intermittierender Verbindung zu optimieren.
Zusätzlich zu seinen Komprimierungs- und Archivierungsfunktionen unterstützt RAR auch mehrere erweiterte Funktionen, wie z. B. Archivkommentare, passwortgeschützte Dateilisten und Authentifizierungsprüfung mithilfe digitaler Signaturen. Archivkommentare ermöglichen es Benutzern, einem Archiv beschreibenden Text hinzuzufügen, der verwendet werden kann, um zusätzlichen Kontext oder Anweisungen zum Extrahieren des Inhalts bereitzustellen. Passwortgeschützte Dateilisten halten die Namen verschlüsselter Dateien verborgen, bis das richtige Passwort angegeben wird. Die Überprüfung digitaler Signaturen ermöglicht es Benutzern, sicherzustellen, dass ein Archiv aus einer vertrauenswürdigen Quelle stammt und nicht manipuliert wurde.
Während das RAR-Format viele Vorteile in Bezug auf Komprimierungseffizienz, Datenschutz und Funktionsvielfalt bietet, hat es auch einige Nachteile. Der bedeutendste davon ist, dass RAR ein proprietäres Format ist und die offiziellen Implementierungen von Kompressor und Dekompressor Closed-Source sind. Dies kann die Interoperabilität einschränken und es für Entwickler von Drittanbietern schwieriger machen, kompatible Tools zu erstellen. Darüber hinaus werden einige der erweiterten Funktionen von RAR, wie z. B. der RAR5-Verschlüsselungsalgorithmus, möglicherweise nicht von allen Dekompressoren unterstützt.
Trotz dieser Einschränkungen ist RAR nach wie vor ein weit verbreitetes und gut unterstütztes Archivformat, insbesondere auf Windows-Systemen. Seine effiziente Komprimierung, robuste Fehlerbehebung und starken Verschlüsselungsfunktionen machen es zu einer soliden Wahl für die Archivierung und den Schutz wichtiger Daten. Bei sachgemäßer Verwendung von Wiederherstellungsdatensätzen, Multi-Volume-Archiven und regelmäßigen Backups können RAR-Archive eine zuverlässige Langzeitspeicherung für wichtige Dateien und Datensätze bieten.
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.