ISO 9660 เป็นมาตรฐานระบบไฟล์ที่เผยแพร่โดยองค์การระหว่างประเทศว่าด้วยการมาตรฐาน (ISO) ในปี 1988 สำหรับสื่อแผ่นดิสก์ออปติคัล ได้รับการออกแบบให้เป็นรูปแบบที่ไม่ขึ้นกับแพลตฟอร์มเพื่อให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างระบบปฏิบัติการและแพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์ที่แตกต่างกัน ISO 9660 กำหนดเค้าโครงเชิงตรรกะ โครงสร้างไดเรกทอรี และรูปแบบเมตาข้อมูลสำหรับไฟล์ที่จัดเก็บใน CD-ROM และแผ่นดิสก์ออปติคัลอื่นๆ
หนึ่งในคุณสมบัติหลักของ ISO 9660 คือความเรียบง่ายและความเข้ากันได้ มาตรฐานกำหนดข้อจำกัดเกี่ยวกับชื่อไฟล์ ความลึกของไดเรกทอรี และโครงสร้างระบบไฟล์โดยรวมเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานร่วมกันได้สูงสุด ชื่อไฟล์จำกัดไว้ที่ 8 อัก ขระพร้อมนามสกุล 3 อักขระ (มักเรียกว่ารูปแบบ 8.3) และสามารถใช้ได้เฉพาะตัวอักษรตัวใหญ่ ตัวเลข และเครื่องหมายขีดล่างเท่านั้น ชื่อไดเรกทอรีมีข้อจำกัดเดียวกัน และความลึกสูงสุดของไดเรกทอรีคือ 8 ระดับ
ISO 9660 กำหนดโครงสร้างไดเรกทอรีแบบลำดับชั้น โดยมีไดเรกทอรีรากที่ระดับบนสุดและไดเรกทอรีสาขาด้านล่าง ไดเรกทอรีแต่ละรายการจะถูกจัดเก็บเป็นเรกคอร์ดแยกต่างหากในระบบไฟล์ โดยมีเมตาข้อมูลเกี่ยวกับไฟล์และไดเรกทอรีสาขาที่อยู่ในนั้น เมตาข้อมูลนี้รวมถึงชื่อไฟล์ ขนาด วันที่สร้าง และตำแหน่งบนดิสก์
ไฟล์ในระบบไฟล์ ISO 9660 จะถูกจัดเก็บเป็นบล็อกข้อมูลที่ต่อเนื่องกัน โดยแต่ละไฟล์จะใช้บล็อกเชิงตรรกะหนึ่งบล็อกหรือมากกว่า ขนาดของบล็อกเชิงตรรกะโดยทั่วไปคือ 2048 ไบต์ แม้ว่ามาตรฐานจะอนุญาตให้มีขนาดอื่นได้ แต่ละไฟล์จะได้รับตัวระบุที่ไม่ซ้ำกันที่เรียกว่า File Identifier ซึ่งใช้เพื่อค้นหาไฟล์ภายในโครงสร้างไดเรกทอรี
ISO 9660 ยังกำหนดส่วนขยายและระดับการแลกเปลี่ยนหลายประการที่ให้คุณสมบัติและความยืดหยุ่นเพิ่มเติม ส่วนขยายที่ใช้กันมากที่สุดเรียกว่า Joliet ซึ่งอนุญาตให้ใช้ชื่อไฟล์ที่ยาวขึ้น (สูงสุด 64 อักขระ) และรองรับอักขระ Unicode สำหรับการใช้งานระหว่างประเทศ ส่วนขยายอีกส่วนหนึ่งคือ Rock Ridge ซึ่งเพิ่มความหมายของระบบไฟล์ POSIX เช่น สิทธิ์ไฟล์ ความเป็นเจ้าของ และลิงก์เชิงสัญลักษณ์
มาตรฐาน ISO 9660 กำหนดระดับการแลกเปลี่ยนสามระดับที่เรียกว่า ระดับ 1 ระดับ 2 และระดับ 3 ระดับ 1 เป็นระดับที่จำกัดและเข้ากันได้มากที่สุด โดยมีข้อจำกัดที่เข้มงวดที่สุดเกี่ยวกับชื่อไฟล์และความลึกของไดเรกทอรี ระดับ 2 ผ่อนปรนข้อจำกัดบางประการเหล่านี้ โดยอนุญาตให้ใช้ชื่อไฟล์ที่ยาวขึ้น (สูงสุด 31 อักขระ) และโครงสร้าง ไดเรกทอรีที่ลึกกว่า (สูงสุด 32 ระดับ) ระดับ 3 ขยายความสามารถของ ISO 9660 เพิ่มเติมโดยอนุญาตให้ใช้ไฟล์หลายส่วน ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นส่วนที่ไม่ต่อเนื่องบนดิสก์ได้
เมื่อสร้างระบบไฟล์ ISO 9660 ข้อมูลจะถูกจัดระเบียบเป็นหลายพื้นที่ที่แตกต่างกันบนดิสก์ พื้นที่แรกคือ System Area ซึ่งมีข้อมูลเกี่ยวกับดิสก์เอง เช่น ตัวอธิบายระดับเสียงและบูตเรกคอร์ด พื้นที่ที่สองคือ Data Area ซึ่งมีไฟล์และข้อมูลไดเรกทอรีจริง
ภายใน Data Area ไฟล์และไดเรกทอรีจะถูกจัดระเบียบเป็นบล็อกเชิงตรรกะและส่วนขยาย ส่วนขยายคือลำดับบล็อกเชิงตรรกะที่ต่อเนื่องกันซึ่งประกอบเป็นไฟล์หรือไดเรกทอรี ไฟล์สามารถจัดเก็บในส่วนขยายเดียวหรือแบ่งออกเป็นหลายส่วนขยายก็ได้ ขึ้นอยู่กับขนาดและเค้าโครงของดิสก์
เพื่อค้นหาไฟล์หรือไดเรกทอรีเฉพาะภายในระบบไฟล์ ISO 9660 ระบบปฏิบัติการจะอ่าน Primary Volume Descriptor (PVD) จาก System Area PVD มีข้อมูลที่จำเป็นเกี่ยวกับระบบไฟล์ รวมถึงตำแหน่งของไดเรกทอรีรากและขนาดของบล็อกเชิงตรรกะ จากนั้น ระบบปฏิบัติการสามารถสำรวจลำดับชั้นของไดเรกทอรีและติดตาม File Identifier เพื่อค้นหาไฟล์แต่ละไฟล์
ข้อจำกัดประการหนึ่งของ ISO 9660 คือลักษณะแบบอ่านอย่างเดียว เมื่อสร้างดิสก์ ISO 9660 แล้ว เนื้อหาของดิสก์จะไม่สามารถแก้ไขได้โดยไม่ต้องสร้างระบบไฟล์ใหม่ทั้งหมด ซึ่งทำให้ไม่เหมาะสำหรับกรณีการใช้งานที่จำเป็นต้องอัปเดตข้อมูลบ่อยๆ เช่น ระบบปฏิบัติการแบบสดหรือฐานข้อมูล
แม้จะมีข้อจำกัด แต่ ISO 9660 ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันสำหรับการแจกจ่ายซอฟต์แวร์ เนื้อหามัลติมีเดีย และข้อมูลที่เก็บถาวร ความเรียบง่าย ความเข้ากันได้ และความทนทานทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับข้อมูลแบบอ่านอย่างเดียวที่จำเป็นต้องเข้าถึงบนแพลต ฟอร์มต่างๆ
โดยสรุป ISO 9660 เป็นรูปแบบระบบไฟล์มาตรฐานสำหรับแผ่นดิสก์ออปติคัลที่ให้วิธีการจัดเก็บและแลกเปลี่ยนข้อมูลที่เรียบง่าย เข้ากันได้ และไม่ขึ้นกับแพลตฟอร์ม โครงสร้างไดเรกทอรีแบบลำดับชั้น รูปแบบเมตาข้อมูล และเค้าโครงบล็อกเชิงตรรกะช่วยให้มั่นใจถึงการทำงานร่วมกันได้สูงสุดในระบบปฏิบัติการและแพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์ที่แตกต่างกัน แม้ว่าจะมีข้อจำกัดบางประการ เช่น ลักษณะแบบอ่านอย่างเดียวและข้อจำกัดเกี่ยวกับชื่อไฟล์และความลึกของไดเรกทอรี แต่ ISO 9660 ยังคงเป็นมาตรฐานที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายและมีค่าสำหรับการแจกจ่ายและการเก็บถาวรข้อมูล
การบีบอัดไฟล์ช่วยลดความซ้ำซ้อนเพื่อให้ข้อมูลเดียวกันใช้บิตน้อยลง ขีดจำกัดสูงสุดของระยะทางที่คุณสามารถไปได้ถูกควบคุมโดยทฤษฎีข้อมูล: สำหรับการบีบอัดแบบไม่สูญเสียข้อมูล ขีดจำกัดคือเอนโทรปีของแหล่งที่มา (ดู ทฤษฎีบทการเข้ารหัสต้นทาง ของแชนนอนและบทความต้นฉบับของเขาในปี 1948 “ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ของการสื่อสาร”) สำหรับการบีบอัดแบบสูญเสียข้อมูล การแลกเปลี่ยนระหว่างอัตราและคุณภาพถูกจับโดย ทฤษฎีอัตรา-ความผิดเพี้ยน.
คอมเพรสเซอร์ส่วนใหญ่มีสองขั้นตอน ขั้นแรก แบบจำลอง จะทำนายหรือเปิดเผยโครงสร้างในข้อมูล ประการที่สอง ตัวเข้ารหัส จะเปลี่ยนการคาดการณ์เหล่านั้นให้เป็นรูปแบบบิตที่เกือบจะเหมาะสมที่สุด ตระกูลการสร้างแบบจำลองแบบคลาสสิกคือ Lempel–Ziv: LZ77 (1977) และ LZ78 (1978) ตรวจจับสตริงย่อยที่ซ้ำกันและส่งออกการอ้างอิงแทนไบต์ดิบ ในด้านการเข้ารหัส การเข้ารหัสฮัฟฟ์แมน (ดูบทความต้นฉบับ 1952) กำหนดรหัสที่สั้นกว่าให้กับสัญลักษณ์ที่มีแนวโน้มมากกว่า การเข้ารหัสเลขคณิต และ การเข้ารหัสช่วง เป็นทางเลือกที่ละเอียดกว่าซึ่งบีบเข้าใกล้ขีดจำกัดเอนโทรปีมากขึ้น ในขณะที่ ระบบเลขไม่สมมาตร (ANS) ที่ทันสมัยบรรลุการบีบอัดที่คล้ายกันด้วยการใช้งานที่ขับเคลื่อนด้วยตารางที่รวดเร็ว
DEFLATE (ใช้โดย gzip, zlib และ ZIP) รวม LZ77 เข้ากับการเข้ารหัสฮัฟฟ์แมน ข้อกำหนดของมันเป็นแบบสาธารณะ: DEFLATE RFC 1951, zlib wrapper RFC 1950, และรูปแบบไฟล์ gzip RFC 1952. Gzip ถูกจัดเฟรมสำหรับการสตรีมและอย่างชัดเจน ไม่พยายามให้การเข้าถึงแบบสุ่ม. รูปภาพ PNG กำหนดมาตรฐาน DEFLATE เป็นวิธีการบีบอัดเพียงวิธีเดียว (โดยมีหน้าต่างสูงสุด 32 KiB) ตามข้อกำหนด PNG “วิธีการบีบอัด 0… deflate/inflate… มากที่สุด 32768 ไบต์” และ W3C/ISO PNG ฉบับที่ 2.
Zstandard (zstd): คอมเพรสเซอร์สำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปรุ่นใหม่ที่ออกแบบมาสำหรับอัตราส่วนที่สูงพร้อมการคลายการบีบอัดที่รวดเร็วมาก รูปแบบ được ghi lại trong RFC 8878 (cũng gương HTML) và thông số kỹ thuật tham chiếu trên GitHub. Giống như gzip, khung cơ bản không nhắm đến truy cập ngẫu nhiên. Một trong những siêu năng lực của zstd là từ điển: các mẫu nhỏ từ kho dữ liệu của bạn giúp cải thiện đáng kể việc nén trên nhiều tệp nhỏ hoặc tương tự (xem tài liệu từ điển python-zstandard và ví dụ làm việc của Nigel Tao). Các triển khai chấp nhận cả từ điển “không có cấu trúc” và “có cấu trúc” (thảo luận).
Brotli: เหมาะสำหรับเนื้อหาเว็บ (เช่น แบบอักษร WOFF2, HTTP) มันผสมพจนานุกรมคงที่กับ แกน LZ+เอนโทรปีที่คล้ายกับ DEFLATE ข้อกำหนดคือ RFC 7932ซึ่งยังบันทึกหน้าต่างเลื่อนของ 2WBITS−16 โดย WBITS อยู่ใน [10, 24] (1 KiB−16 B ถ ึง 16 MiB−16 B) และ ไม่พยายามเข้าถึงแบบสุ่ม. Brotli มักจะเอาชนะ gzip ในข้อความเว็บในขณะที่ถอดรหัสได้อย่างรวดเร็ว
คอนเทนเนอร์ ZIP: ZIP เป็น ไฟล์เก็บถาวร ที่สามารถจัดเก็บรายการด้วยวิธีการบีบอัดต่างๆ (deflate, store, zstd, etc.) มาตรฐานโดยพฤตินัยคือ APPNOTE ของ PKWARE (ดู พอร์ทัล APPNOTE, สำเนาที่โฮสต์, และภาพรวม LC รูปแบบไฟล์ ZIP (PKWARE) / ZIP 6.3.3).
LZ4 มุ่งเป้าไปที่ความเร็วล้วนๆ ด้วยอัตราส่วนที่พอประมาณ ดู หน้าโครงการ (“การบีบอัดที่รวดเร็วอย่างยิ่ง”) และ รูปแบบเฟรม. เหมาะอย่างยิ่งสำหรับแคชในหน่วยความจำ, telemetry, หรือ hot paths ที่การคลายการบีบอัดต้องใกล้เคียงกับความเร็วของ RAM
XZ / LZMA ผลักดันความหนาแน่น (อัตราส่วนที่ดี) ด้วยการบีบอัดที่ค่อนข้างช้า XZ เป็นคอนเทนเนอร์; งานหนักส่วนใหญ่มักทำโดย LZMA/LZMA2 (การสร้างแบบจำลองคล้าย LZ77 + การเข้ารหัสช่วง) ดู รูปแบบไฟล์ .xz, ข้อมูลจำเพาะของ LZMA (Pavlov), และบันทึกเคอร์เนลของลินุกซ์ บน XZ Embedded. XZ มักจะบีบอัดได้ดีกว่า gzip และมักจะแข่งขันกับตัวแปลงสัญญาณที่ทันสมัยที่มีอัตราส่วนสูง แต่ใช้เวลาเข้ารหัสนานกว่า
bzip2 ใช้ การแปลง Burrows–Wheeler (BWT), move-to-front, RLE, และการเข้ารหัสฮัฟฟ ์แมน โดยทั่วไปจะมีขนาดเล็กกว่า gzip แต่ช้ากว่า; ดู คู่มืออย่างเป็นทางการ และหน้า man (Linux).
“ขนาดหน้าต่าง” มีความสำคัญ การอ้างอิง DEFLATE สามารถมองย้อนกลับไปได้เพียง 32 KiB (RFC 1951 และขีดจำกัด 32 KiB ของ PNG ที่ระบุไว้ที่นี่). หน้าต่างของ Brotli มีตั้งแต่ประมาณ 1 KiB ถึง 16 MiB (RFC 7932). Zstd ปรับแต่งหน้าต่างและความลึกของการค้นหาตามระดับ (RFC 8878). สตรีมพื้นฐานของ gzip/zstd/brotli ได้รับการออกแบบมาสำหรับการถอดรหัสตามลำดับ; รูปแบบพื้นฐาน ไม่รับประกันการเข้าถึงแบบสุ่ม, แม้ว่าคอนเทนเนอร์ (เช่น ดัชนี tar, เฟรมแบบแบ่งส่วน, หรือดัชนีเฉพาะรูปแบบ) สามารถแบ่งชั้นได้
รูปแบบข้างต้นคือ ไม่สูญเสียข้อมูล: คุณสามารถสร้างไบต์ที่แน่นอนขึ้นมาใหม่ได้ ตัวแปลงสัญญาณสื่อมักเป็น สูญเสียข้อมูล: พวกเขาทิ้งรายละเอียดที่มองไม่เห็นเพื่อให้อัตราบิตต่ำลง ในภาพ, JPEG แบบคลาสสิก (DCT, การหาปริมาณ, การเข้ารหัสเอนโทรปี) ถูกกำหนดมาตรฐานใน ITU-T T.81 / ISO/IEC 10918-1. ในด้านเสียง, MP3 (MPEG-1 Layer III) และ AAC (MPEG-2/4) อาศัยแบบจำลองการรับรู้และการแปลง MDCT (ดู ISO/IEC 11172-3, ISO/IEC 13818-7, และภาพรวม MDCT ที่นี่). การสูญเสียและไม่สูญเสียข้อมูลสามารถอยู่ร่วมกันได้ (เช่น PNG สำหรับเนื้อหา UI; ตัวแปลงสัญญาณเว็บสำหรับภาพ/วิดีโอ/เสียง)
ทฤษฎี: แชนนอน 1948 · อัตรา-ความผิดเพี้ยน · การเข้ารหัส: ฮัฟฟ์แมน 1952 · การเข้ารหัสเลขคณิต · การเข้ารหัสช่วง · ANS. รูปแบบ: DEFLATE · zlib · gzip · Zstandard · Brotli · เฟรม LZ4 · รูปแบบ XZ. สแต็ก BWT: Burrows–Wheeler (1994) · คู่มือ bzip2. สื่อ: JPEG T.81 · MP3 ISO/IEC 11172-3 · AAC ISO/IEC 13818-7 · MDCT.
สรุป: เลือกคอมเพรสเซอร์ที่ตรงกับข้อมูลและข้อจำกัดของคุณ วัดผลจากข้อมูลจริง และ อย่าลืมประโยชน์จากพจนานุกรมและการจัดเฟรมอย่างชาญฉลาด ด้วยการจับคู่ที่เหมาะสม คุณจะได้รับ ไฟล์ขนาดเล็กลง, การถ่ายโอนที่เร็วขึ้น, และแอปที่เร็วขึ้น — โดยไม่สูญเสียความถูกต้องหรือการพกพา
การบีบอัดไฟล์คือกระบวนการที่ลดขนาดไฟล์หรือไฟล์ทั้งหมด โดยทั่วไปจะใช้เพื่อประหยัดพื้นที่จัดเก็บหรือเร่งความเร็วในการส่งผ่านเครือข่าย
การบีบอัดไฟล์ทำงานโดยระบุและการนำข้อมูลที่ซ้ำซ้อนออก มันใช้อัลกอริทึมเพื่อเข้ารหัสข้อมูลเดิมในพื้นที่ที่เล็กกว่า
สองประเภทหลักของการบีบอัดไฟล์คือการบีบอัดแบบสูญเสียและแบบไม่สูญเสีย การบีบอัดแบบไม่สูญเสียอนุญาตให้ไฟล์เดิมสามารถถูกกู้คืนได้แบบสมบูรณ์เมื่อการบีบอัดแบบสูญเสียช่วยลดขนาดไฟล์อย่างมากด้วยการสูญเสียคุณภาพข้อมูลบางส่วน
ตัวอย่างของเครื่องมือการบีบอัดไฟล์ที่นิยมคือ WinZip ซึ่งรองรับรูปแบบการบีบอัดหลายรูปแบบ รวมถึง ZIP และ RAR
ด้วยการบีบอัดแบบไม่สูญเสีย คุณภาพจะไม่เปลี่ยนแปลง หากแต่ด้วยการบีบอัดแบบสูญเสีย อาจมีการลดลงของคุณภาพเพราะการกำจัดข้อมูลที่ไม่สำคัญเพื่อลดขนาดไฟล์มากขึ้น
ใช่ การบีบอัดไฟล์ปลอดภัยในเชิงของความไม่เปล่าเสีย โดยเฉพาะด้วยการบีบอัดแบบไม่สูญเสีย แต่เหมือนกับไฟล์ใด ๆ ไฟล์ที่ถูกบีบอัดสามารถถูกกลายเป็นเป้าหมายของมัลแวร์หรือไวรัส ดังนั้นเสมอแล้วควรมีซอฟต์แวร์ความปลอดภัยที่น่าเชื่อถือ
แทบทุกประเภทของไฟล์สามารถบีบอัดได้ รวมถึงไฟล์ข้อความ ภาพ ข้อมูลเสียง วิดีโอ และไฟล์ซอฟต์แวร์ อย่างไรก็ตาม ระดับการบีบอัดที่สามารถทำได้สามารถแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับประเภทไฟล์
ไฟล์ ZIP เป็นประเภทของรูปแบบไฟล์ที่ใช้การบีบอัดแบบไม่สูญเสียเพื่อลดขนาดไฟล์หนึ่งหรือหลายไฟล์ ไฟล์หลายไฟล์ในไฟล์ ZIP ถูกจัดรวมเข้าด้วยกันเป็นไฟล์เดียวทำให้การแบ่งปันง่ายขึ้น
จริงแล้วด้วยทางเทคนิค คุณสามารถบีบอัดไฟล์ที่ถูกบีบอัดแล้ว แต่การลดขนาดเพิ่มเติมอาจจะมีน้อยหรือแม้แต่ทำงานตรงข้าม การบีบอัดไฟล์ที่ถูกบีบอัดแล้วอาจทำให้ขนาดของมันเพิ่มขึ้นเนื่องจากมีการเพิ่มข้อมูลเมตาดาตาโดยอัลกอริทึมการบีบอัด
เพื่อถอดการบีบอัดไฟล์ คุณโดยทั่วไปจะต้องมีเครื่องมือการถอดความกดหรือ unzip เช่น WinZip หรือ 7-Zip เครื่องมือเหล่านี้สามารถแยกไฟล์เดิมออกจากรูปแบบที่ถูกบีบอัด