RAR（Roshal Archive）形式は、Eugene Roshalによって開発された独自のアーカイブファイル形式です。1993年に最初にリリースされ、効率的な圧縮、複数のボリュームのサポート、エラー回復、強力な暗号化により、データ圧縮とアーカイブの一般的な選択肢となっています。この形式は、LZSS、PPM、ハフマン符号化を含む可逆圧縮アルゴリズムの組み合わせを使用して、データの完全性を維持しながら高い圧縮率を実現します。
RARアーカイブは、圧縮されたファイル、ディレクトリ、メタデータを含む一連の「ブロック」で構成されています。アーカイブはマーカーブロックから始まり、ファイルをRARアーカイブとして識別し、アーカイブバージョンを指定します。マーカーブロックに続いて、アーカイブにはアーカイブの全サイズ、ボリュームの数、使用される暗号化方式（ある場合）などのアーカイ ブに関する一般的な情報を提供するメインヘッダーブロックが含まれます。
アーカイブ内の各圧縮ファイルは、ファイルヘッダーブロックの後に1つ以上の圧縮データブロックが続いて格納されます。ファイルヘッダーブロックには、ファイルの名前、サイズ、タイムスタンプ、属性、CRC32チェックサムなどのファイルに関するメタデータが含まれます。圧縮データブロックには実際の圧縮ファイルデータが含まれ、必要に応じて複数のブロックに分割できます。
RARはソリッドアーカイブアプローチを使用します。つまり、ファイルは個別に圧縮されるのではなく、単一の連続データストリームとして一緒に圧縮されます。このアプローチは、特に類似したファイルのコレクションの場合、圧縮器がファイル間の冗長性を活用できるため、より高い圧縮率につながる可能性があります。ただし、ソリッドアーカイブはデータ破損に対する耐性が低くなる可能性があります。1つのエラーが複数のファイルに影響を与える可能性があるためです。
データの完全性を確保するために、RARはリカバリレコードシステムを採用しています。リカバリレコードは、アーカイブ構造とファイルメタデータに関する冗長情報を格納する特別なブロックです。データ破損が発生した場合、これらのレコードを使用してアーカイブの破損した部分を再構築できます。リカバリレコードの数とサイズは、アーカイブを作成するときにユーザーが構成できます。
RARはマルチボリュームアーカイブをサポートしており、これにより大規模なアーカイブをより小さく管理しやすい部分に分割できます。マルチボリュームアーカイブ内の各ボリュームは、独自のマーカブロックとヘッダーを持つ個別のRARファイルですが、セット内の位置を示す追加情報があります。マルチボリュームアーカイブは、CDやDVDなどの容量が限られたストレージメディア間で、大規模なデータセットを格納または転送する場合に役立ちます。
RAR形式は、機密データを保護するための強力な暗号化機能を提供します。アーカイブは、128ビットまたは256ビットキーでAES（Advanced Encryption Standard）アルゴリズムを使用して暗号化できます。アーカイブが暗号化されると、すべてのファイルデータとメタデータが保護され、コンテンツを抽出するにはパスワードが必要です。RARは、RAR5と呼ばれる新しい独自の暗号化アルゴリズムもサポートしています。これは、以前のAES方式よりも安全になるように設計されています。
RAR形式の際立った特徴の1つは、分割ファイル圧縮をサポートしていることです。この機能により、大規模なファイルを圧縮前により小さな部分に分割できます。その後、それらの部分はデコンプレッサによって透過的に抽出および再組み立てできます。分割ファイル圧縮は、限られた帯域幅または断続的に接続されたネットワークを介して大規模なファイルを格納または送信する場合に役立ちます。
圧縮およびアーカイブ機能に加えて、RARはアーカイブコメント、パスワードで保護されたファイルリスト、デジタル署名を使用した真正性検証などのいくつかの高度な機能もサポートしています。アーカイブコメントを使用すると、ユーザーはアーカイブに説明テキストを添付できます。これは、コンテンツを抽出するための追加のコンテキストまたは指示を提供するために使用できます。パスワードで保護されたファイルリストは、正しいパスワードが提供されるまで、暗号化されたファイルの名前を非表示にします。デジタル署名検証により、ユーザーはアーカイブが信頼できるソースから発信され、改ざんされていないことを確認できます。
RAR形式は、圧縮効率、データ保護、機能の豊富さの点で多くの利点を提供しますが、いくつかの欠点もあります。最も重要なのは、RARが独自の形式であり、公式のコンプレッサとデコンプレッサの実装がクローズドソースであることです。これにより、相互運用性が制限され、サードパーティの開発者が互換性のあるツールを作成することがより困難になる可能性があります。さらに、RAR5暗号化アルゴリズムなどのRARのより高度な機能の一部は、すべてのデコンプレッサでサポートされない場合があります。
これらの制限にもかかわらず、RARは広く使用され、十分にサポートされているアーカイブ形式であり、特にWindowsシステムでよく使用されています。効率的な圧縮、堅牢なエラー回復、強力な暗号化機能により、重要なデータをアーカイブおよび保護するための堅実な選択肢となります。リカバリレコード、マルチボリュームアーカイブ、定期的なバックアップを適切に使用することで、RARアーカイブは重要なファイルとデータセットの信頼性の高い長期保存を提供できます。
ファイル圧縮は冗長性を減らすことで、同じ情報がより少ないビットで済むようにします。どこまで圧縮できるかの上限は情報理論によって定められています。可逆圧 縮の場合、その限界はソースのエントロピーです（シャノンの ソース符号化定理 と彼の1948年の独創的な論文 「通信の数学的理論」を参照）。非可逆圧縮の場合、レートと品質のトレードオフは レート歪み理論によって捉えられます。
ほとんどの圧縮プログラムには2つの段階があります。まず、モデルがデータ内の構造を予測または公開します。 次に、コーダーがそれらの予測をほぼ最適なビットパターンに変換します。古典的なモデリング ファミリーはレンペル–ジブです。 LZ77 (1977) とLZ78 (1978)は、繰り返される部分文字列を検出し、生のバイトの代わりに参照を出力します。 コーディング側では、 ハフマン符号化 （元の論文 1952を参照）は、より可能性の高いシンボルに短いコードを割り当てます。 算術符号化 と 範囲符号化 は、エントロピー限界に近づけるためのよりきめ細かい代替手段であり、現代の 非対称数系（ANS） は、高速なテーブル駆動の実装で同様の圧縮を実現します。
DEFLATE（gzip、zlib、ZIPで使用）は、LZ77とハフマン符号化を組み合わせたものです。その仕様は公開されています： DEFLATE RFC 1951、zlibラッパー RFC 1950、およびgzipファイル形式 RFC 1952。Gzipはストリーミング用にフレーム化されており、明示的に ランダムアクセスを提供しようとはしません。PNG画像は、PNG仕様書によれば、DEFLATEを唯一の圧縮方法として標準化しています（最大32 KiBのウィンドウ）。 「圧縮方法0… deflate/inflate… 最大32768バイト」 および W3C/ISO PNG第2版。
Zstandard (zstd): 非常に高速な 解凍で高い圧縮率を実現するために設計された、新しい汎用圧縮プログラムです。この形式は RFC 8878 （ HTMLミラーも参照）および参照仕様書 GitHubで文書化されています。gzipと同様に、基本フレームは ランダムアクセスを目的としていません。zstdのスーパーパワーの1つは辞書です。コーパスからの小さなサンプルで、多数の小さなファイルや類似のファイルで 圧縮を劇的に改善します（ python-zstandard辞書ドキュメント および Nigel Taoの実例を参照）。実装は、「非構造化」と「構造化」の両方の辞書を受け入れます （ディスカッション）。
Brotli: ウェブコンテンツ（例：WOFF2フォント、HTTP）に最適化されています。静的辞書と DEFLATEのようなLZ+エントロピーコアを組み合わせます。仕様は RFC 7932で、2WBITS−16のスライディングウィンドウ（WBITSは[10, 24]、1 KiB−16 Bから 16 MiB−16 Bまで）と、 ランダムアクセスを試みないことも記されています。Brotliは、ウェブテキストでgzipをしばしば上回り、高速にデコードします。
ZIPコンテナ: ZIPは、さまざまな圧縮方法 （deflate、store、zstdなど）でエントリを保存できるファイルアーカイブです。事実上の標準はPKWAREのAPPNOTEです（ APPNOTEポータル、 ホストされているコピー、およびLCの概要 ZIPファイル形式（PKWARE） / ZIP 6.3.3を参照）。
LZ4は、控えめな圧縮率で生の速度を目標としています。その プロジェクトページ （「非常に高速な圧縮」）と フレーム形式を参照してください。メモリ内キャッシュ、テレメトリ、または解凍がRAM速度に近い必要があるホットパスに最適です。
XZ / LZMAは、比較的遅い圧縮で密度（優れた圧縮率）を追求します。XZはコンテナです。 重労働は通常、LZMA/LZMA2（LZ77のようなモデリング+範囲符号化）によって行われます。 .xzファイル形式、 LZMA仕様（Pavlov）、およびLinuxカーネルのメモ XZ Embeddedについてを参照してください。XZは通常、gzipを上回り、高圧縮率の最新コーデックとしばしば競合しますが、エンコード時間は遅くなります。
bzip2は、 Burrows–Wheeler変換（BWT）、move-to-front、RLE、およびハフマン符号化を適用します。通常、gzipよりも小さいですが遅いです。 公式マニュアル およびmanページ （Linux）を参照してください。
「ウィンドウサイズ」は重要です。DEFLATE参照は32 KiBしか遡れません （RFC 1951 およびPNGの32 KiBキャップ ここに記載）。Brotliのウィンドウは、約1 KiBから16 MiBの範囲です （RFC 7932）。Zstdは、レベルごとにウィンドウと検索深度を調整します （RFC 8878）。基本的なgzip/zstd/brotliストリームは、シーケンシャルデコード用に設計されています。基本形式は ランダムアクセスを約束しませんが、コンテナ（例：tarインデックス、チャンク化されたフレーミング、または形式固有のインデックス）でそれを階層化できます。
上記の形式は可逆です。正確なバイトを再構築できます。メディアコーデックはしばしば非可逆です。 より低いビットレートを達成するために、知覚できない詳細を破棄します。画像では、古典的なJPEG（DCT、量子化、エントロピー 符号化）は ITU-T T.81 / ISO/IEC 10918-1で標準化されています。音声では、MP3（MPEG-1 Layer III）とAAC（MPEG-2/4）は、知覚モデルとMDCT変換に依存しています（ ISO/IEC 11172-3、 ISO/IEC 13818-7、およびMDCTの概要 こちらを参照）。非可逆と可逆は共存できます（例：UIアセット用のPNG、画像/動画/音声用のWebコーデック）。
理論： シャノン 1948 · レート歪み · 符号化： ハフマン 1952 · 算術符号化 · 範囲符号化 · ANS. フォーマット： DEFLATE · zlib · gzip · Zstandard · Brotli · LZ4フレーム · XZ形式. BWTスタック： Burrows–Wheeler (1994) · bzip2マニュアル. メディア： JPEG T.81 · MP3 ISO/IEC 11172-3 · AAC ISO/IEC 13818-7 · MDCT.
結論：データと制約に合った圧縮プログラムを選択し、実際の入力で測定し、 辞書とスマートフレーミングによる利点を忘れないでください。適切な組み合わせで、 より小さなファイル、より速い転送、より軽快なアプリを手に入れることができます—正確さや移植性を犠牲にすることなく。
ファイルの圧縮は、ファイルやファイルのサイズを減らすプロセスで、通常はストレージスペースを節約したり、ネットワークを介した伝送を高速化するために使用されます。
ファイルの圧縮は、データの冗長性を識別して削除することで機能します。それはアルゴリズムを使用して、元のデータをより小さいスペースでエンコードします。
ファイルの圧縮の主要な2つのタイプはロスレス圧縮とロッシー圧縮です。ロスレス圧縮では、元のファイルを完全に復元することができますが、ロッシー圧縮ではデータ品質の若干の損失を伴うより大きなサイズの削減が可能になります。
ファイルの圧縮ツールの人気の例はWinZipで、ZIPとRARを含む複数の圧縮形式をサポートしています。
ロスレス圧縮では品質は変わりません。しかし、ロッシー圧縮では、それほど重要ではないデータを削除してファイルサイズをより大幅に削減するため、品質の低下が目立つことがあります。
はい、データの整合性の面では、特にロスレス圧縮ではファイルの圧縮は安全です。しかし、他のファイルと同様に、圧縮ファイルはマルウェアやウイルスの標的になる可能性があるため、常に信頼することができるセキュリティソフトウェアを用意しておくことが重要です。
ほぼすべてのタイプのファイルが圧縮可能であり、テキストファイル、画像、音声、動画、ソフトウェアファイ ルなどがあります。ただし、圧縮可能なレベルは、ファイルタイプによって大幅に異なることがあります。
ZIPファイルは、1つ以上のファイルのサイズを減らすためにロスレス圧縮を使用するファイル形式の一種です。ZIPファイルの中の複数のファイルは、実質的に1つのファイルにまとめられるため、共有も簡単になります。
技術的にははい、ですが、さらなるサイズ縮小は最小限で、あるいは逆効果となる可能性があります。既に圧縮されたファイルを圧縮すると、圧縮アルゴリズムによって追加されたメタデータにより、そのサイズが増えることがあります。
ファイルを解凍するには、通常、解凍ツールやアンジッパーといったツール、例えばWinZipや7-Zipが必要です。これらのツールは、圧縮形式から元のファイルを抽出することができます。