Формат архива PAXR (Portable Archive eXchange Revision) — это универсальный и эффективный стандарт сжатия и упаковки файлов, разработанный для кроссплатформенной совместимости и целостности данных. Разработанный консорциумом PAXR, группой лидеров отрасли в области хранения и сжатия данных, формат призван устранить ограничения существующих форматов архивов, предоставляя при этом расширенные функции для современных вычислительных сред.
В своей основе PAXR использует комбинацию алгоритмов сжатия без потерь, включая LZMA2, Brotli и Zstandard, для достижения высоких коэффициентов сжатия без ущерба для целостности данных. Формат поддерживает несколько уровней сжатия, что позволяет пользователям балансировать скорость сжатия и уменьшение размера файла в зависимости от их конкретных потребностей. PAXR также представляет новую адаптивную технологию сжатия под названием DynamicOpt, которая анализирует входные данные и выбирает наиболее подходящий алгоритм сжатия и настройки для каждого файла, что приводит к оптимальной производительности сжатия.
Одной из ключевых особенностей формата PAXR является его надежные возможности обнаружения и исправления ошибок. PAXR реализует многоуровневую систему проверки ошибок, которая включает контрольные суммы CRC32 для отдельных файлов и хэш SHA-256 для всего архива. Это гарантирует, что целостность данных поддерживается во время передачи и хранения, и позволяет обнаруживать и исправлять ошибки, вызванные повреждением данных или ухудшением носителя.
PAXR поддерживает широкий спектр атрибутов файлов, включая разрешения файлов, временные метки и расширенные метаданные. Формат использует гибкую и расширяемую систему атрибутов, которая позволяет включать пользовательские поля метаданных, определяемые пользователями или приложениями. Это позволяет PAXR удовлетворять потребности различных отраслей и вариантов использования, таких как научные исследования, цифровое сохранение и распространение мультимедиа.
Формат PAXR также представляет новую функцию под названием StreamingExtract, которая позволяет эффективно извлекать отдельные файлы из архива без необходимости распаковывать весь архив. Это достигается за счет комбинации интеллектуального индексирования файлов и методов частичной декомпрессии. StreamingExtract значительно повышает производительность случайного доступа к файлам в больших архивах, что делает его особенно полезным для приложений, требующих частого доступа к определенным файлам, таких как упаковка игровых ресурсов и распространение программного обеспечения.
Безопасность — еще один критический аспект формата PAXR. PAXR поддерживает надежные алгоритмы шифрования, такие как AES-256 и ChaCha20, для защиты конфиденциальных данных от несанкционированного доступа. Формат использует гибкую схему шифрования, которая позволяет шифровать отдельные файлы, каталоги или весь архив. PAXR также поддерживает несколько ключей шифрования и систем управления ключами, что обеспечивает детальный контроль доступа и безопасное сотрудничество между несколькими пользователями.
Взаимодействие — это основная цель формата PAXR. Консорциум PAXR разработал набор стандартизированных API и библиотек для различных языков программирования, включая C++, Java, Python и JavaScript. Эти API предоставляют разработчикам легкий доступ к функциям PAXR и обеспечивают согласованное поведение на разных платформах и реализациях. Консорциум также поддерживает всеобъемлющий документ со спецификациями и проводит регулярные тесты на взаимодействие, чтобы гарантировать, что различные реализации PAXR могут беспрепятственно обмениваться архивами.
Для облегчения внедрения и обратной совместимости формат PAXR включает уровень совместимости, который позволяет ему содержать и извлекать файлы из других популярных форматов архивов, таких как ZIP, RAR и TAR. Это позволяет пользователям переносить свои существующие архивы в PAXR без потери доступа к устаревшим данным. Уровень совместимости также позволяет реализациям PAXR переходить на альтернативные алгоритмы сжатия при обнаружении неподдерживаемых или поврежденных данных, повышая устойчивость и надежность формата.
В заключение, формат архива PAXR представляет собой значительный шаг вперед в технологии сжатия и упаковки данных. Благодаря своим передовым алгоритмам сжатия, надежному обнаружению и исправлению ошибок, гибкой поддержке метадан ных и надежным функциям безопасности PAXR хорошо подходит для широкого спектра приложений, от резервного копирования персональных данных до крупномасштабного распространения и сохранения данных. По мере того как формат продолжает развиваться и внедряться, он готов стать новым стандартом в области архивирования и сжатия 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, оболочка 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. Медиа-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 маленьком 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 стать 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 распа ковать файл, обычно вам нужен инструмент для распаковки или разархивации, такой как WinZip или 7-Zip. Эти инструменты могут извлечь исходные файлы из сжатого формата.