Das Web ARChive (WARC)-Format ist ein Standarddateiformat, das zum Archivieren von Web-Crawling-Daten verwendet wird. Es wurde vom International Internet Preservation Consortium (IIPC) als Verbesserung des älteren Internet Archive ARC-Formats entwickelt. WARC-Dateien enthalten eine verkettete Sequenz von Inhaltsblöcken, die jeweils aus einem Klartext-Header und binären Inhaltsdaten bestehen, wodurch sie besser für die Langzeitaufbewahrung und den Zugriff auf webbasierte Ressourcen geeignet sind.
WARC-Dateien sind so konzipiert, dass sie sowohl den Nutzinhalt als auch Steuerinformationen von gängigen Internet-Anwendungsschichtprotokollen wie HTTP, DNS und FTP speichern. Jede WARC-Datei ist ein in sich geschlossenes Archiv, das es ermöglicht, mehrere diskrete Ressourcen in einer einzigen Datei zu speichern. Dies macht es zu einem effizienten und praktischen Format für Webcrawler, um große Mengen an Webdaten zu speichern und zu verarbeiten.
Die WARC-Formatspezifikation definiert verschiedene Datensatztypen, die jeweils einem bestimmten Zweck im Archivierungsprozess dienen: - `warcinfo`: Enthält Metadaten über die WARC-Datei selbst, wie z. B. die Software, mit der sie erstellt wurde, das Erstellungsdatum und zusätzliche Informationen über den Crawl. - `response`: Speichert die HTTP-Antwortnachricht, einschließlich Header und Body, wie sie vom Webserver zurückgegeben wurde. - `request`: Speichert die HTTP-Anforderungsnachricht, die vom Crawler an den Webserver gesendet wurde. - `metadata`: Enthält zusätzliche Informationen über eine Ressource, wie z. B. das Ergebnis einer Virensuche oder den aus einer HTML-Seite extrahierten Text. - `revisit`: Zeigt an, dass sich der Inhalt einer Ressource seit einer vorherigen Erfassung nicht geändert hat, was eine effizientere Speicherung und Wiedergabe von Webarchiven ermöglicht. - `conversion`: Speichert das Ergebnis der Konvertierung einer Ressource von einem Format in ein anderes, z. B. die Konvertierung einer HTML-Seite in Klartext.
Jeder WARC-Datensatz besteht aus einem Klartext-Header und einem binären Inhaltsblock. Der Header enthält Schlüssel-Wert-Paare, die Metadaten über den Datensatz liefern, wie z. B. den WARC-Datensatztyp, den URI der Ressource, das Datum und die Uhrzeit der Erfassung und die Inhaltslänge. Der binäre Inhaltsblock speichert die eigentlichen Daten der Ressource, wie z. B. den HTTP-Antworttext oder die Nutzlast einer FTP-Übertragung.
Einer der Hauptvorteile des WARC-Formats ist seine Fähigkeit, mehrere Ressourcen in einer einzigen Datei zu speichern und gleichzeitig die Integrität und den Kontext jeder Ressource zu wahren. Dies wird durch die Verwendung eines hierarchischen Benennungsschemas für die Datensätze innerhalb einer WARC-Datei erreicht. Jedem Datensatz wird eine eindeutige Kennung zugewiesen, die aus einem obligatorischen Dateinamen und einer optionalen Datensatz-ID besteht. Dies ermöglicht ein einfaches Abrufen und Verwalten einzelner Ressourcen innerhalb einer WARC-Datei.
WARC-Dateien unterstützen auch Komprimierung, was dazu beiträgt, Speicherplatzbedarf zu reduzieren und Übertragungsgeschwindigkeiten zu verbessern. Die gängigsten Komprimierungsalgorithmen, die mit WARC-Dateien verwendet werden, sind gzip und bzip2. Komprimierte WARC-Dateien haben typischerweise die Erweiterungen `.warc.gz` bzw. `.warc.bz2`.
Um die Verarbeitung und Analyse von WARC-Dateien zu erleichtern, wurden verschiedene Softwaretools und Bibliotheken entwickelt. Dazu gehören Webcrawler wie Heritrix, die WARC-Dateien direkt ausgeben können, und Tools wie OpenWayback, die archivierte Webseiten aus WARC-Dateien wiedergeben können. Programmierbibliotheken wie das Java Web Archive Toolkit (JWAT) und die Python WarcIO-Bibliothek bieten APIs zum Lesen, Schreiben und Bearbeiten von WARC-Dateien.
Das WARC-Format hat sich dank seiner Robustheit, Flexibilität und der breiten Akzeptanz durch Institutionen und Organisationen, die an der Webarchivierung beteiligt sind, zum De-facto-Standard für die Webarchivierung entwickelt. Es hat die Erstellung von groß angelegten Webarchiven ermöglicht, wie z. B. die Wayback Machine des Internet Archive, die über 475 Milliarden Webseiten enthält, die seit 1996 erfasst wurden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das WARC-Format ein entscheidendes Werkzeug für die Erhaltung und den Zugriff auf webbasierte Informationen für zukünftige Generationen ist. Seine standardisierte Struktur, die Unterstützung mehrerer Datensatztypen und die Möglichkeit, sowohl Inhalte als auch Metadaten zu speichern, machen es zu einem idealen Format für die Archivierung des ständig wachsenden und sich weiterentwickelnden Webs. Da das Internet in unserem Leben eine immer wichtigere Rolle spielt, wird das WARC-Format zweifellos ein wesentlicher Bestandteil der Bemühungen zur Webarchivierung bleiben.
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.