Формат RAR (Roshal Archive) — это проприетарный формат архива, разработанный Евгением Рошалем. Он был впервые выпущен в 1993 году и с тех пор стал популярным выбором для сжатия и архивирования данных благодаря эффективному сжатию, поддержке нескольких томов, восстановлению после ошибок и надежному шифрованию. Формат использует комбинацию алгоритмов сжатия без потерь, включая LZSS, PPM и кодирование Хаффмана, для достижения высоких коэффициентов сжатия при сохранении целостно сти данных.
Архив RAR состоит из серии «блоков», содержащих сжатые файлы, каталоги и метаданные. Архив начинается с маркера, который идентифицирует файл как архив RAR и указывает версию архива. После маркера архив содержит основной блок заголовка, который предоставляет общую информацию об архиве, такую как общий размер, количество томов и используемый метод шифрования (если таковой имеется).
Каждый сжатый файл в архиве хранится как блок заголовка файла, за которым следует один или несколько блоков сжатых данных. Блок заголовка файла содержит метаданные о файле, такие как его имя, размер, временная метка, атрибуты и контрольная сумма CRC32. Блоки сжатых данных содержат фактические сжатые данные файла, которые при необходимости могут быть разделены на несколько блоков.
RAR использует подход к сплошному архивированию, что означает, что файлы сжимаются вместе как один непрерывный поток данных, а не сжимаются по отдельности. Этот подход может привести к более высоким коэффициентам сжатия, особенно для коллекций похожих файлов, поскольку компрессор может использовать избыточность между файлами. Однако сплошные архивы могут быть менее устойчивыми к повреждению данных, поскольку одна ошибка может повлиять на несколько файлов.
Для обеспечения целостности данных RAR использует систему восстановления записей. Записи восстановления — это специальные блоки, которые содержат избыточную информацию о структуре архива и метаданных файла. В случае повреждения данных эти записи можно использовать для восстановления поврежденных частей архива. Количество и размер записей восстановления можно настроить пользователем при создании архива.
RAR поддерживает многотомные архивы, которые позволяют разделить большие архивы на более мелкие, более управляемые части. Каждый том в многотомном архиве представляет собой отдельный файл RAR со своим собственным маркером и заголовком, но с дополнительной информацией, указывающей его положение в наборе. Многотомные архивы могут быть полезны для хранения или передачи больших наборов данных на носителях с ограниченной емкостью, таких как компакт-диски или DVD-диски.
Формат RAR предлагает надежные возможности шифрования для защиты конфиденциальных данных. Архивы можно шифровать с использованием алгоритма AES (Advanced Encryption Standard) с 128-битным или 256-битным ключом. Когда архив зашифрован, все данные файла и метаданные защищены, и для извлечения содержимого требуется пароль. RAR также поддерживает новый, проприетарный алгоритм шифрования под названием RAR5, который разработан как более безопасный, чем старый метод AES.
Одной из отличительных особенностей формата RAR является поддержка сжатия разделенных файлов. Эта функция позволяет разбить большие файлы на более мелкие части перед сжатием, которые затем могут быть извлечены и собраны обратно декомпрессором. Сжатие разделенных файлов может быть полезно для оптимизации хранения или передачи больших файлов по сетям с ограниченной пропускной способностью или с прерывистым соединением.
В дополнение к возможностям сжатия и архивирования RAR также поддерживает несколько дополнительных функций, таких как комментарии к архиву, защищенные паролем списки файлов и проверка подлинности с использованием цифровых подписей. Комментарии к архиву позволяют пользователям прикреплять описательный текст к архиву, который можно исп ользовать для предоставления дополнительного контекста или инструкций по извлечению содержимого. Защищенные паролем списки файлов скрывают имена зашифрованных файлов до тех пор, пока не будет предоставлен правильный пароль. Проверка цифровой подписи позволяет пользователям убедиться, что архив получен из надежного источника и не был изменен.
Хотя формат RAR предлагает множество преимуществ с точки зрения эффективности сжатия, защиты данных и богатства функций, у него есть и некоторые недостатки. Самым существенным из них является то, что RAR является проприетарным форматом, а официальные реализации компрессора и декомпрессора имеют закрытый исходный код. Это может ограничить совместимость и затруднить создание совместимых инструментов сторонними разработчиками. Кроме того, некоторые более продвинутые функции RAR, такие как алгоритм шифрования RAR5, могут не поддерживаться всеми декомпрессорами.
Несмотря на эти ограничения, RAR остается широко используемым и хорошо поддерживаемым форматом архива, особенно в системах Windows. Его эффективное сжатие, надежное восстановление после ошибок и надежные функции шифрования делают его надежным выбором для архивирования и защиты важных данных. При правильном использовании записей восстановления, многотомных архивов и регулярных резервных копий архивы RAR могут обеспечить надежное долгосрочное хранение критически важных файлов и наборов данных.
Сжатие файлов уменьшает избыточность, чтобы те же данные занимали меньше бит. Верхняя граница задаётся теорией информации: для без потерь пределом является энтропия источника (см. теорему кодирования источника Шеннона source coding theorem и его оригинальную статью 1948 года «A Mathematical Theory of Communication»). Для сжатия с потерями компромисс между битрейтом и качеством описывает теория rate–distortion.
Большинство компрессоров работают в два этапа. Сначала модель предсказывает или выявляет структуру данных. Затем кодер превращает эти предсказания в почти оптимальные шаблоны битов. Классическая семья моделей — Lempel–Ziv LZ77 (1977) и LZ78 (1978) находят повторяющиеся подстроки и излучают ссылки вместо сырых байтов. На стороне кодирования кодирование Хаффмана (см. статью 1952 года) назначает более короткие коды вероятным символам. Арифметическое кодирование и range coding ещё точнее приближаются к пределу энтропии, а современные Asymmetric Numeral Systems (ANS) дают схожие коэффициенты при табличных реализациях.
DEFLATE (используют gzip, zlib, ZIP) сочетает LZ77 и Хаффмана. Спецификации открыты: DEFLATE RFC 1951, об олочка zlib RFC 1950и формат gzip RFC 1952. Gzip ориентирован на потоковую передачу и явно не обеспечивает произвольный доступ. PNG закрепляет DEFLATE как единственный метод (окно до 32 КиБ) согласно спецификации «Compression method 0…» и W3C/ISO PNG 2nd Edition.
Zstandard (zstd): современный универсальный компрессор с высокими коэффициентами и очень быстрой декомпрессией. Формат описан в RFC 8878 (и HTML-зеркале) и в референс-спеке на GitHub. Как и gzip, базовый фрейм не предполагает произвольного доступа. Главное преимущество zstd — словари: маленькие образцы корпуса, резко улучшающие сжатие множества крошечных или похожих файлов (см.документацию словарей python-zstandard и пример Nigela Tao). Реализации принимают «unstructured» и «structured» словари (обсуждение).
Brotli: оптимизирован для веб-контента (WOFF2, HTTP). Совмещает статический словарь и DEFLATE-подобное ядро LZ+энтропия. Спецификация — RFC 7932, где указано окно 2WBITS−16 с WBITS в [10, 24] и то, что формат не предоставляет произвольный доступ. Brotli часто превосходит gzip на веб-тексте и быстро декодируется.
Контейнер ZIP: ZIP — файловый архив, поддерживающий разные методы (deflate, store, zstd и др.). Де-факто стандарт — APPNOTE PKWARE (см.портал APPNOTE, размещённую копиюи обзоры LC ZIP File Format (PKWARE) / ZIP 6.3.3).
LZ4 ориентирован на максимальную скорость при умеренных коэффициентах. См. страницу проекта и формат фреймов. Подходит для кэшей в памяти, телеметрии и горячих путей, где декомпрессия должна быть почти со скоростью RAM.
XZ / LZMA гнётся за плотностью (высоким коэффициентом), но компрессует медленнее. XZ — контейнер; основную работу делают LZMA/LZMA2 (моделирование наподобие LZ77 + range coding). См.формат .xz, спецификацию LZMA (Павлов)и заметки ядра Linux про XZ Embedded. XZ обычно сжимает лучше gzip и соперничает с современными кодеками высокой плотности, но кодирует дольше.
bzip2 использует преобразование Бэрроуза–Уилера (BWT), move-to-front, RLE и Хаффмана. Обычно даёт файлы меньше, чем gzip, но медленнее; см.официальный мануал и man-страницу (Linux).
Важен размер окна. Ссылки DEFLATE смотрят максимум на 32 КиБ назад (RFC 1951) и ограничение PNG 32 КиБ здесь. Brotli поддерживает окна от ~1 КиБ до 16 МиБ (RFC 7932). Zstd настраивает окно и глубину поиска уровнями (RFC 8878). Базовые потоки gzip/zstd/brotli спроектированы для последовательного чтения; сами форматы не гарантируют произвольный доступ, хотя контейнеры (индексы tar, блочное фреймирование, форматные индексы) могут его добавить.
Форматы выше — lossless: можно восстановить те же байты. Мед иа-кодеки часто lossy: они отбрасывают незаметные детали ради меньших битрейтов. Для изображений классический JPEG (DCT, квантование, энтропийное кодирование) стандартизован в ITU-T T.81 / ISO/IEC 10918-1. В аудио MP3 (MPEG-1 Layer III) и AAC (MPEG-2/4) используют перцепционные модели и MDCT (см.ISO/IEC 11172-3, ISO/IEC 13818-7и обзор MDCT здесь). Lossy и lossless могут сосуществовать (PNG для UI, веб-кодеки для изображений/видео/аудио).
Теория Shannon 1948 · Rate–distortion · Кодирование Huffman 1952 · Арифметическое кодирование · Range coding · ANS. Форматы DEFLATE · zlib · gzip · Zstandard · Brotli · LZ4 frame · XZ format. Стек BWT Burrows–Wheeler (1994) · руководство bzip2. Медиа JPEG T.81 · MP3 ISO/IEC 11172-3 · AAC ISO/IEC 13818-7 · MDCT.
Итог: подбирайте компрессор под свои данные и ограничения, измеряйте на реальных входах и не забывайте о выгоде словарей и умного фрейминга. С удачной парой получите меньшие файлы, быстрые передачи и отзывчивые приложения без ущерба корректности и переносимости.
Сжатие файлов - это процесс, который уменьшает размер файла или файлов, обычно для экономии места на диске или ускорения передачи по сети.
Сжатие файлов работает путем идентификации и удаления избыточности в данных. Оно использует алгоритмы для кодирования исходных данных в более маленько м пространстве.
Два основных типа сжатия файлов: без потерь и с потерями. Сжатие без потерь позволяет восстановить исходный файл целиком, в то время как сжатие с потерями обеспечивает более значительное уменьшение размера за счет небольшой потери в качестве данных.
Популярным примером инструмента для сжатия файлов является WinZip, который поддерживает несколько форматов сжатия, включая ZIP и RAR.
При сжатии без потерь качество остается неизменным. Однако при сжатии с потерями может быть заметное снижение качества, поскольку оно удаляет менее важные данные для более значительного уменьшения размера файла.
Да, сжатие файлов безопасно с точки зрения целостности данных, особенно при сжатии без потерь. Однако, как и любые файлы, сжатые файлы могут стат ь целью для вредоносного ПО или вирусов, поэтому всегда важно иметь надежное программное обеспечение безопасности.
Почти все типы файлов можно сжимать, включая текстовые файлы, изображения, аудио, видео и программные файлы. Однако уровень достижимого сжатия может значительно варьироваться в зависимости от типа файла.
ZIP-файл - это тип формата файла, который использует сжатие без потерь для уменьшения размера одного или нескольких файлов. Несколько файлов в ZIP-файле фактически объединяются в один файл, что также упрощает обмен данными.
Технически, да, хотя дополнительное уменьшение размера может быть минимальным или даже противопродуктивным. Сжатие уже сжатого файла иногда может увеличить его размер из-за метаданных, добавленных алгоритмом сжатия.
Чтобы распаковать файл, обычно вам нужен инструмент для распаковки или разархивации, такой как WinZip или 7-Zip. Эти инструменты могут извлечь исходные файлы из сжатого формата.