O PAX (Pre-Allocate eXtension) é um formato de arquivo compactado de código aberto desenvolvido pela Microsoft como uma alternativa moderna aos formatos existentes como ZIP, RAR e tar. Ele foi projetado para resolver limitações e melhorar a compactação, o desempenho, a segurança e a funcionalidade do manuseio de arquivos em sistemas e dispositivos modernos.
Os principais recursos diferenciadores do formato PAX incluem compactação aprimorada usando algoritmos modernos, acesso aleatório eficiente a arquivos dentro de arquivos, suporte nativo a multithreading, metadados extensíveis, criptografia interna e verificação de integridade e uma especificação aberta documentada para incentivar ampla adoção e interoperabilidade.
Os arquivos PAX usam a extensão de arquivo .pax e têm uma estrutura interna de várias partes que consiste em um cabeçalho, diretório central, blocos de dados compactados e um rodapé. Isso permite que informações importantes como o conteúdo do arquivo, parâmetros de compactação e hashes de integridade sejam armazenados separadamente dos dados do arquivo compactado real.
O cabeçalho PAX começa com um número mágico de 4 bytes (50 41 58 00 em hexadecimal) para identificação. Em seguida, contém campos para a versão PAX, método de compactação, método de criptografia, método de hash, tamanho do bloco, número de threads de compactação paralela e vários sinalizadores. O cabeçalho termina com metadados XML extensíveis fornecendo detalhes sobre o arquivo.
Seguindo o cabeçalho está o diretório central PAX. Ele contém uma entrada para cada arquivo/pasta compactado no arquivo, armazenando o caminho completo, atributos, tamanhos, deslocamentos de bloco e hashes. Ter isso em um só lugar permite listar com eficiência o conteúdo do arquivo e acesso aleatório a arquivos individuais sem escanear dados compactados.
A maior parte de um arquivo PAX é uma série de blocos de dados compactados. Cada bloco tem um pequeno cabeçalho indicando o tamanho descompactado e compactado, seguido por um pedaço de dados de arquivo compactado com o algoritmo configurado. Os blocos têm tamanho padrão de 1 MB, mas isso é ajustável no cabeçalho do arquivo.
Os blocos de dados compactados são criptografados opcionalmente se um método de criptografia for especificado. O PAX suporta esquemas de criptografia modernos como AES-256. A senha do arquivo é usada para derivar uma chave que criptografa cada bloco independentemente, permitindo acesso aleatório eficiente. Para autenticação, o PAX faz hash de senhas com um KDF seguro.
Para compactação, o PAX suporta uma variedade de codecs modernos de uso geral otimizados para descompactação rápida: LZMA, LZ4, Brotli, Zstandard, etc. Ele também permite pré-processadores para redução adicional de tamanho em tipos de arquivo específicos (por exemplo, codificação Delta em EXEs/DLLs, codificação E8E9 em código x86). Codecs e pré-processadores são aplicados em um pipeline.
Para permitir compactação multithread eficiente, os arquivos são particionados em blocos compactados independentemente que podem ser processados por instâncias de codec paralelas. O compressor PAX é dimensionado automaticamente para usar todos os núcleos de CPU disponíveis. O particionamento semelhante permite descompactação paralela para extração mais rápida.
O PAX fornece integridade de dados e detecção de adulteração armazenando hashes dos dados originais e compactados. Os arquivos carregam um hash de cabeçalho para detectar truncamento. O diretório central também é hash para evitar adulteração de metadados de arquivo. O bit rot em dados compactados é detectado fazendo hash de cada bloco.
No final de um arquivo PAX está o rodapé. Ele contém uma cópia dos campos do cabeçalho, o deslocamento/tamanho do diretório central e um hash de arquivo inteiro. O rodapé tem um tamanho fixo e está sempre no final do arquivo, permitindo fácil localização e verificação de arquivos PAX.
Os arquivos PAX podem ser atualizados com eficiência modificando o diretório central e anexando blocos de dados alterados, em vez de reescrever arquivos inteiros como o ZIP. Arquivos inteiros podem ser inseridos, removidos ou substituídos atualizando metadados e adicionando/removendo os blocos relevantes. Os arquivos também podem ser anexados rapidamente.
Para mitigar vulnerabilidades de zip-slip, o PAX requer caminhos explícitos (nenhuma travessia ../) e impede a gravação fora da raiz de extração. Campos de metadados ZIP longos que permitiam negação de serviço são restritos. Bombas de compactação são mitigadas por meio de limites na taxa de compactação e uso de memória.
Os carimbos de data/hora do arquivo em arquivos PAX usam um formato padrão de 64 bits que abrange uma ampla gama de datas com precisão de 1 segundo. Atributos para permissões POSIX e ACLs do Windows são suportados. O PAX pode armazenar fluxos de dados alternativos NTFS e bifurcações de recursos. Links simbólicos e links físicos também são representáveis.
O PAX SDK de código aberto fornece APIs simples para criar, extrair, atualizar e verificar arquivos PAX programaticamente. Ele lida com todos os detalhes de baixo nível do formato PAX. O SDK está disponível em várias linguagens, incluindo C, C++, C#, Java, Python, JavaScript, Go e Rust.
Em resumo, o formato de arquivo PAX se baseia na base de formatos comprovados como ZIP, ao mesmo tempo em que introduz recursos e otimizações modernas - compactação eficiente, multithreading, acesso aleatório, segurança e uma especificação aberta. Isso torna o PAX ideal para uma ampla gama de cenários de arquivamento nos sistemas atuais.
A compressão de arquivos é um processo que reduz o tamanho dos arquivos de dados para armazenamento ou transmissão eficientes. Ela usa vários algoritmos para condensar dados, identificando e eliminando redundâncias, o que muitas vezes pode diminuir substancialmente o tamanho dos dados sem perder as informações originais.
Existem dois tipos principais de compressão de arquivos: sem perdas e com perdas. A compressão sem perdas permite que os dados originais sejam perfeitamente reconstruídos a partir dos dados comprimidos, o que é ideal para arquivos onde cada bit de dados é importante, como textos ou arquivos de banco de dados. Exemplos comuns incluem formatos de arquivo ZIP e RAR. Por outro lado, a compressão com perdas elimina dados menos importantes para reduzir o tamanho do arquivo de forma mais significativa, geralmente usados em arquivos de áudio, vídeo e imagem. JPEGs e MP3s são exemplos onde a perda de alguns dados não degrada substancialmente a qualidade perceptível do conteúdo.
A compressão de arquivos é benéfica de várias formas. Ela conserva espaço de armazenamento em dispositivos e servidores, reduzindo custos e melhorando a eficiência. Também acelera os tempos de transferência de arquivos em redes, incluindo a internet, o que é especialmente valioso para arquivos grandes. Além disso, os arquivos comprimidos podem ser agrupados em um único arquivo de arquivamento, auxiliando na organização e transporte mais fácil de vários arquivos.
No entanto, a compressão de arquivos tem algumas desvantagens. O processo de compressão e descompressão requer recursos computacionais, o que pode retardar o desempenho do sistema, especialmente para arquivos maiores. Além disso, no caso da compressão com perdas, alguns dados originais são perdidos durante a compressão, e a qualidade resultante pode não ser aceitável para todos os usos, especialmente aplicações profissionais que exigem alta qualidade.
A compressão de arquivos é uma ferramenta crítica no mundo digital de hoje. Ela aumenta a eficiência, economiza espaço de armazenamento e diminui o tempo de download e upload. No entanto, ela vem com seu próprio conjunto de desvantagens em termos de desempenho do sistema e risco de degradação da qualidade. Portanto, é essencial estar atento a esses fatores para escolher a técnica de compressão correta para as necessidades específicas de dados.
A compressão de arquivos é um processo que reduz o tamanho de um arquivo ou arquivos, normalmente para economizar espaço de armazenamento ou acelerar a transmissão em uma rede.
A compressão de arquivos funciona identificando e removendo redundâncias nos dados. Ele usa algoritmos para codificar os dados originais em um espaço menor.
Os dois principais tipos de compressão de arquivos são compressão lossless e compressão lossy. A compressão lossless permite que o arquivo original seja perfeitamente restaurado, enquanto a compressão lossy permite uma redução de tamanho mais significativa com a perda de alguma qualidade dos dados.
Um exemplo popular de uma ferramenta de compressão de arquivos é o WinZip, que suporta vários formatos de compressão, incluindo ZIP e RAR.
Com compressão lossless, a qualidade permanece inalterada. No entanto, com compressão lossy, pode haver uma diminuição perceptível na qualidade, pois elimina dados menos importantes para reduzir significativamente o tamanho do arquivo.
Sim, a compressão de arquivos é segura em termos de integridade dos dados, especialmente com compressão lossless. No entanto, como qualquer arquivo, os arquivos comprimidos podem ser alvo de malware ou vírus, por isso, é sempre importante ter um software de segurança de boa reputação.
Quase todos os tipos de arquivos podem ser comprimidos, incluindo arquivos de texto, imagens, áudio, vídeo e arquivos de software. No entanto, o nível de compressão alcançável pode variar significativamente entre os tipos de arquivo.
Um arquivo ZIP é um tipo de formato de arquivo que usa compressão lossless para reduzir o tamanho de um ou mais arquivos. Vários arquivos em um arquivo ZIP são efetivamente agrupados em um único arquivo, o que também facilita a compartilhamento.
Tecnicamente, sim, embora a redução de tamanho adicional possa ser mínima ou até contraproducente. Comprimir um arquivo já comprimido pode às vezes aumentar seu tamanho devido aos metadados adicionados pelo algoritmo de compressão.
Para descomprimir um arquivo, geralmente você precisa de uma ferramenta de descompressão ou descompactação, como WinZip ou 7-Zip. Essas ferramentas podem extrair os arquivos originais do formato comprimido.