ISOアーカイブ形式は、ISO 9660としても知られ、1988年に国際標準化機構（ISO）によって発行されたファイルシステム標準です。CD-ROMなどの光ディスクメディア用のクロスプラットフォームファイルシステムとして設計されました。その目標は、異なるオペレーティングシステムが光ディスクからデータを読み取るための統一された方法を提供し、相互運用性と互換性を確保することでした。
ISO 9660は、ほとんどのオペレーティングシステムで使用されているファイルシステムと同様の階層ファイルシステム構造を定義します。データをディレクトリとファイルに整理し、各ディレクトリにはサブディレクトリとファイルを含めることができます。この標準では、ボリュームとディレクトリの記述子の形式、およびディレクトリに素早くアクセスするために使用されるパステーブルを指定します。
ISO 9660形式の重要な機能の1つは、そのシンプルさと互換性です。この標準では、ファイル名、ディレクトリ構造、メタデータに制限を設けて、ディスクが幅広いシステムで読み取れるようにしています。ファイル名は8文字に制限され、その後に3文字の拡張子（8.3形式）が続き、大文字、数字、アンダースコアのみを含めることができます。ディレクトリ名も同様に制限されており、最大8レベルの深さがあります。
より長いファイル名と追加のメタデータを収容するために、ISO 9660標準はさまざまな仕様によって拡張されています。そのような拡張機能の1つは、1995年にMicrosoftによって導入されたJolietです。Jolietは、より長いファイル名（最大64 Unicode文字）を許可し、大文 字と小文字を区別します。これは、Joliet拡張をサポートするシステムによって読み取られるUCS-2エンコーディングを使用して、追加のディレクトリレコードのセットを含めることで実現します。
ISO 9660のもう1つの注目すべき拡張機能は、UNIXシステム用に開発されたRock Ridgeです。Rock Ridgeは、ファイルの権限、所有権、シンボリックリンクなどのPOSIXファイルシステムセマンティクスをISO 9660形式に追加します。この拡張機能により、UNIXファイルシステムからISOイメージを作成するときに、UNIX固有のファイル属性を保持できます。
ISO 9660形式は、ディスクを論理ブロックに分割し、通常はそれぞれ2,048バイトのサイズになります。最初の16ブロックはシステム用に予約されており、ディスクの構造と内容に関する情報を提供するボリューム記述子を含みます。プライマリボリューム記述子は必須であり、ディスクのボリューム識別子、論理ブロックのサイズ、ルートディレクトリレコードなどの詳細が含まれます。
ボリューム記述子の後に、パステーブルがディスクに格納されます。パステーブルには、ディスク上の各ディレクトリの場所に関する情報が含まれており、ディレクトリ階層をすばやく移動できます。さまざまなシステムで使用される異なるバイト順序をサポートするために、L-Path Table（リトルエンディアン）とM-Path Table（ビッグエンディアン）で構成されています。
ディレクトリとファイルは、ディスクの以降のブロックに格納されます。各ディレクトリはディレクトリレコードで表され、ディレクトリの名前、親ディレクトリ、関連するファイルとサブディレクトリの場所などの情報 が含まれます。ファイルは論理ブロックの連続したシーケンスとして格納され、その場所とサイズはディレクトリ内の対応するファイル識別子レコードで指定されます。
ISOイメージを作成する場合、ファイルシステムは最初にISO 9660標準の要件に従って整理されます。これには、ファイル名とディレクトリ名が8.3形式に準拠していることを確認し、ディレクトリの深さを制限し、ファイル名を大文字に変換することが含まれます。ファイルシステムが準備されると、`.iso`拡張子を持つイメージファイルに書き込まれ、光ディスクに書き込むか、仮想ディスクイメージとして使用できます。
ISO 9660形式のディスクを読み取るには、オペレーティングシステムまたは専用のソフトウェアアプリケーションが最初にボリューム記述子を調べて、ディスクの構造と特性を判断します。次に、パステーブルとディレクトリレコードを使用してファイルシステム階層をナビゲートし、特定のファイルまたはディレクトリを見つけます。ファイルにアクセスすると、システムはファイル識別子レコードに記載された情報に基づいて、ディスクから適切な論理ブロックを読み取ります。
ISO 9660形式は広く採用されており、今でも光ディスク上のソフトウェア、マルチメディアコンテンツ、アーカイブデータの配布に一般的に使用されています。そのシンプルさ、互換性、堅牢性は、新しい光ディスク形式やファイルシステムが登場しても、その寿命に貢献してきました。
その古さにもかかわらず、ISO 9660標準は現代のコンピューティングにおいても関連性があります。Windows、macOS、Linuxを含む多くのソフトウェアアプリケーションとオペレーティングシステムは、この形式をネイティブにサポートし続けています。さらに、ISOイメージは、オペレーティングシステムのインストールファイル、ソフトウェアパッケージ、仮想マシンのディスクイメージの配布によく使用されます。これは、データを格納して転送するための便利でプラットフォームに依存しない方法を提供するためです。
結論として、ISO 9660形式は、光ディスクのファイルシステム構造の標準化において重要な役割を果たし、クロスプラットフォームの互換性を可能にし、デジタルコンテンツの配布を容易にしました。JolietやRock Ridgeなどの拡張機能により、より長いファイル名、追加のメタデータ、UNIX固有の属性のサポートが追加されました。光ディスクは他のストレージメディアやネットワークベースの配布方法に取って代わられていますが、ISO 9660形式はデータのアーカイブと交換のための信頼性が高く、広くサポートされている標準であり続けています。
テクノロジーが進化し続けるにつれて、ISO 9660形式は最終的には、大容量光ディスクやその他のストレージメディア用に設計された、より新しく高度なファイルシステムに置き換えられる可能性があります。しかし、コンピューティングの歴史におけるその影響と、クロスプラットフォームデータ交換に対する標準化されたアプローチを確立する役割は忘れられることはありません。ISO 9660形式は、相互運用性の重要性と、業界全体でのコラボレーションによる標準の開発と採用における利点を証明しています。
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。