O formato de arquivo PKZ é um formato de arquivo compactado proprietário desenvolvido pela PKWARE, Inc. para empacotar e compactar arquivos e diretórios. Ele é comumente usado em sistemas Microsoft Windows, mas também pode ser usado em outras plataformas. O formato usa uma combinação de compactação DEFLATE e vários filtros de pré-processamento para atingir uma alta taxa de compactação, ao mesmo tempo em que equilibra velocidade e uso de memória.
Um arquivo PKZ consiste em uma série de "cabeçalhos de arquivo local" para cada arquivo, cabeçalhos opcionais de descriptografia/criptografia de arquivo, blocos de dados de arquivo compactados, uma estrutura de diretório central e um registro de fim de diretório central. Isso permite acesso rápido a arquivos compactados individuais, criptografia opcional, verificações de integridade de dados e a capacidade de armazenar metadados sobre os arquivos arquivados.
Cada cabeçalho de arquivo local contém informações sobre o arquivo, como nome, tamanho, registro de data e hora, soma de verificação CRC-32 e método de compactação usado. O cabeçalho também especifica quaisquer recursos opcionais aplicados ao arquivo, como criptografia, filtros de pré-processamento, aplicação de patch ou abrangência dos dados em vários arquivos. O cabeçalho local é seguido pelos dados do arquivo compactados ou armazenados.
O PKZ suporta vários métodos de compactação, sendo o DEFLATE o mais comum. DEFLATE é um algoritmo de compactação de dados sem perdas que combina compactação LZ77 e codificação Huffman. O PKZIP também pode armazenar arquivos sem compactação, se desejado. Raramente, outros métodos de compactação legados podem ser usados, como LZMA ou Bzip2.
Antes de compactar um arquivo com DEFLATE, vários filtros de pré-processamento podem ser aplicados para melhorar a compactação. Isso inclui métodos como redução do tamanho do símbolo, troca de bytes para aumentar a redundância, filtros BCJ para arquivos executáveis e filtros delta para atualizações incrementais ou aplicação de patch. Os filtros são aplicados como parte do processo de compactação antes que os dados sejam passados para o compressor DEFLATE.
Para validação de integridade de dados, cada arquivo registra uma soma de verificação CRC-32 dos dados descompactados em seu cabeçalho local. A mesma soma de verificação é registrada na entrada do diretório central para o arquivo. Isso permite verificar se um arquivo foi compactado e descompactado corretamente, sem corrupção de dados.
Os arquivos PKZ podem criptografar opcionalmente dados e cabeçalhos de arquivo usando criptografia simétrica. As versões mais antigas usavam ZipCrypto, enquanto as versões mais recentes usam criptografia AES. Ao criptografar, o método de criptografia selecionado é registrado no arquivo e cada arquivo pode especificar sua própria senha. A criptografia autenticada é usada para detectar qualquer adulteração ou corrupção dos dados criptografados.
O diretório central segue os dados do arquivo compactado e atua como um índice para o arquivo. Ele contém uma entrada de cabeçalho de arquivo para cada arquivo com seus metadados, deslocamentos para cabeçalhos locais e outras informações necessárias para descompactar arquivos. As entradas são classificadas por nome de arquivo. Uma assinatura digital opcional pode ser aplicada ao diretório central para proteger ainda mais contra adulteração.
Finalmente, o registro de fim de diretório central marca o fim do arquivo. Ele armazena o número de entradas no diretório central, seu tamanho e deslocamento e um campo de comentário. Para arquivos divididos em vários arquivos, ele também contém informações sobre como localizar os outros arquivos.
O formato PKZ permite acesso aleatório eficiente a arquivos individuais dentro de um arquivo sem a necessidade de descompactar o arquivo inteiro. Isso é feito lendo o diretório central, localizando a entrada do arquivo desejado e, em seguida, lendo e descompactando o bloco de arquivo local específico de seu deslocamento. Vários arquivos também podem ser abertos e descompactados ao mesmo tempo.
Para criar um arquivo PKZ, os arquivos são primeiro filtrados e compactados individualmente em blocos de arquivos locais. As entradas do diretório central são geradas a partir dos cabeçalhos locais e metadados do arquivo. O diretório central é então assinado digitalmente, se necessário. Finalmente, o registro de fim de diretório central é gravado apontando para o diretório central.
A extração de um arquivo PKZ começa lendo o fim do diretório central para localizar as entradas do diretório central. As entradas dos arquivos desejados são encontradas e cada uma é descompactada lendo seu cabeçalho local e dados compactados dos deslocamentos especificados. Qualquer criptografia é removida e os filtros pré-processados são revertidos para obter o conteúdo original do arquivo.
Alguns outros recursos do formato PKZ incluem: divisão de arquivos em vários arquivos, volumes ou segmentos; suporte para nomes de arquivos Unicode; permissões e atributos do sistema de arquivos NTFS; funcionalidade integrada de atualização/aplicação de patch; e metadados extensíveis, como assinaturas digitais, resumos de hash e dados específicos do aplicativo.
No geral, o formato PKZ é um formato de arquivo eficiente e flexível para compactar e empacotar arquivos. Sua capacidade de compactar arquivos individualmente, aplicar filtros de pré-processamento e extrair rapidamente arquivos específicos sem processar o arquivo inteiro o torna adequado para empacotar instaladores de software, atualizações de firmware, documentos e muito mais. O suporte para criptografia, verificações de integridade de dados e assinaturas digitais também permite fornecer um alto nível de segurança quando necessário.
A compactação de arquivos reduz redundâncias para que as mesmas informações ocupem menos bits. O limite superior é definido pela teoria da informação: em compactação sem perdas, a fronteira é a entropia da fonte (veja o teorema de codificação de fonte de Shannon teorema de codificação de fonte e seu artigo original de 1948 “A Mathematical Theory of Communication”). Para compactação com perdas, o trade-off entre taxa e qualidade é capturado pela teoria taxa-distorção.
A maioria dos compressores tem duas etapas. Primeiro, um modelo prevê ou expõe estrutura nos dados. Depois, um codificador transforma essas previsões em padrões de bits quase ótimos. Uma família clássica é Lempel–Ziv LZ77 (1977) e LZ78 (1978) detectam substrings repetidas e emitem referências em vez de bytes brutos. Do lado da codificação Huffman (veja o artigo de 1952) dá códigos menores a símbolos mais prováveis. Codificação aritmética e codificação por intervalos chegam ainda mais perto do limite de entropia, enquanto Asymmetric Numeral Systems (ANS) modernos atingem taxas similares com implementações rápidas baseadas em tabelas.
DEFLATE (usado por gzip, zlib e ZIP) combina LZ77 com Huffman. As especificações são públicas: DEFLATE RFC 1951, wrapper zlib RFC 1950e formato gzip RFC 1952. O gzip é moldado para streaming e não tenta fornecer acesso aleatório. PNG padroniza DEFLATE como único método de compressão (janela máxima de 32 KiB) segundo “Compression method 0… deflate/inflate… at most 32768 bytes” e o W3C/ISO PNG 2nd Edition.
Zstandard (zstd): um compressor moderno de uso geral pensado para altas taxas e decompactação muito rápida. O formato está em RFC 8878 (e no espelho HTML) além da especificação de referência no GitHub. Assim como gzip, o frame básico não mira acesso aleatório. Um superpoder do zstd são dicionários: pequenas amostras do seu corpus que reduzem drasticamente muitos arquivos pequenos ou parecidos (consulte a documentação de dicionários do python-zstandard e o exemplo de Nigel Tao). Implementações aceitam dicionários “unstructured” e “structured” (discussão).
Brotli: otimizado para conteúdo web (ex.: fontes WOFF2, HTTP). Mistura um dicionário estático com um núcleo LZ+entropia parecido com DEFLATE. Sua especificação é RFC 7932, que também descreve uma janela 2WBITS−16 com WBITS em [10, 24] (1 KiB−16 B até 16 MiB−16 B) e diz que não fornece acesso aleatório. Brotli costuma superar gzip em texto web e ainda decodifica rápido.
Contêiner ZIP: ZIP é um arquivo que pode armazenar entradas com diversos métodos (deflate, store, zstd etc.). O padrão de fato é o APPNOTE da PKWARE (veja o portal APPNOTE, uma cópia hospedadae os resumos da LC ZIP File Format (PKWARE) / ZIP 6.3.3).
LZ4 mira velocidade bruta com razões modestas. Consulte a página do projeto (“extremely fast compression”) e o formato de frame. Ideal para caches em memória, telemetria ou pipelines quentes que exigem decompactação quase na velocidade da RAM.
XZ / LZMA busca densidade (ótimas taxas) com compressão relativamente lenta. XZ é um contêiner; quem faz o serviço pesado é normalmente LZMA/LZMA2 (modelagem tipo LZ77 + range coding). Veja o formato .xz, a especificação LZMA (Pavlov)e notas do kernel Linux sobre XZ Embedded. XZ costuma comprimir melhor que gzip e rivaliza com codecs modernos de alta taxa, porém com tempos de codificação mais longos.
bzip2 usa Transformada de Burrows–Wheeler (BWT), move-to-front, RLE e Huffman. Geralmente gera arquivos menores que gzip, porém mais devagar; veja o manual oficial e as páginas man (Linux).
O “tamanho da janela” importa. Referências DEFLATE olham no máximo 32 KiB para trás (RFC 1951) e o limite de 32 KiB do PNG documentado aqui. Brotli cobre janelas de ~1 KiB a 16 MiB (RFC 7932). Zstd ajusta janela e profundidade de busca pelos níveis (RFC 8878). Streams básicos de gzip/zstd/brotli foram feitos para decodificação sequencial; os formatos não prometem acesso aleatório, embora contêineres (tar com índice, framing em blocos ou índices específicos) possam adicioná-lo.
Os formatos acima são sem perdas: recuperam exatamente os mesmos bytes. Codecs de mídia costumam ser com perdas: descartam detalhes imperceptíveis para atingir taxas mais baixas. Em imagens, o JPEG clássico (DCT, quantização, codificação entropia) é padronizado em ITU-T T.81 / ISO/IEC 10918-1. Em áudio, MP3 (MPEG-1 Layer III) e AAC (MPEG-2/4) usam modelos perceptuais e transformadas MDCT (veja ISO/IEC 11172-3, ISO/IEC 13818-7e a visão geral de MDCT aqui). As abordagens com e sem perdas podem coexistir (ex.: PNG para ativos de UI; codecs web para imagem/vídeo/áudio).
Teoria Shannon 1948 · Rate–distortion · Codificação Huffman 1952 · Codificação aritmética · Range coding · ANS. Formatos DEFLATE · zlib · gzip · Zstandard · Brotli · LZ4 frame · Formato XZ. Pilha BWT Burrows–Wheeler (1994) · manual do bzip2. Mídia JPEG T.81 · MP3 ISO/IEC 11172-3 · AAC ISO/IEC 13818-7 · MDCT.
Em resumo: escolha um compressor que combine com seus dados e restrições, meça em entradas reais e não esqueça os ganhos de dicionários e framing inteligente. Com o par certo você obtém arquivos menores, transferências mais rápidas e apps mais responsivos sem sacrificar correção ou portabilidade.
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. Ela usa algoritmos para codificar os dados originais em um espaço menor.
Os dois principais tipos de compressão de arquivos são a compressão sem perdas e a compressão com perdas. A compressão sem perdas permite que o arquivo original seja perfeitamente restaurado, enquanto a compressão com perdas permite uma redução de tamanho mais significativa com alguma perda de 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 sem perdas, a qualidade permanece inalterada. No entanto, com compressão com perdas, 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 sem perdas. 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 sem perdas 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 o 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.