ZIPX là định dạng t ệp lưu trữ được xây dựng dựa trên và mở rộng định dạng ZIP được sử dụng rộng rãi. Định dạng này được phát triển bởi PKWARE, cùng công ty đứng sau định dạng ZIP ban đầu, như một cách để thêm các tính năng nén và mã hóa tiên tiến trong khi vẫn duy trì khả năng tương thích với các công cụ ZIP hiện có. ZIPX nhằm mục đích cung cấp tỷ lệ nén tốt hơn, bảo mật mạnh hơn và hỗ trợ các tệp có kích thước lớn hơn so với các tệp lưu trữ ZIP truyền thống.
Một trong những tính năng chính của ZIPX là hỗ trợ nhiều phương pháp nén. Ngoài phương pháp nén DEFLATE tiêu chuẩn được sử dụng trong các tệp ZIP, ZIPX còn giới thiệu một số thuật toán nén mới. Chúng bao gồm BZIP2, một phương pháp nén hiệu suất cao được biết đến với tỷ lệ nén tuyệt vời và PPMd, một thuật toán nén thống kê dựa trên ngữ cảnh có thể đạt được kết quả nén thậm chí tốt hơn. ZIPX cũng hỗ trợ phương pháp nén LZMA, dựa trên thuật toán chuỗi Markov Lempel-Ziv và cung cấp sự cân bằng tốt giữa tỷ lệ nén và tốc độ.
Một cải tiến đáng kể khác trong ZIPX là giới thiệu các khả năng mã hóa tiên tiến. Trong khi các tệp ZIP từ lâu đã hỗ trợ bảo vệ mật khẩu cơ bản bằng thuật toán ZipCrypto tương đối yếu, ZIPX nâng cao trò chơi bảo mật bằng cách kết hợp các phương pháp mã hóa mạnh mẽ. Định dạng này hỗ trợ sử dụng AES (Tiêu chuẩn mã hóa nâng cao) với độ dài khóa là 128, 192 hoặc 256 bit. AES là một thuật toán mã hóa được chấp nhận rộng rãi và an toàn, cung cấp khả năng bảo vệ mạnh mẽ chống lại truy cập trái phép vào nội dung của tệp lưu trữ.
ZIPX cũng giải quyết các hạn chế của định dạng ZIP ban đầu về kích thước tệp. Các tệp ZIP truyền thống sử dụng các trường 32 bit để lưu trữ kích thước tệp và độ lệch, giới hạn kích thước tối đa của từng tệp và tổng tệp lưu trữ là 4 GB. Điều này trở thành vấn đề khi xử lý các tệp lớn hoặc bộ sưu tập các tệp vượt quá giới hạn này. ZIPX khắc phục hạn chế này bằng cách giới thiệu các phần mở rộng 64 bit, cho phép kích thước tệp và kích thước tệp lưu trữ lên đến 18 exabyte (khoảng 18 triệu terabyte). Điều này làm cho ZIPX phù hợp để xử lý các tập dữ liệu cực lớn và thích ứng với kích thước ngày càng tăng của các tệp kỹ thuật số.
Về cấu trúc định dạng tệp, ZIPX duy trì khả năng tương thích với định dạng ZIP cơ bản trong khi giới thiệu các tính năng và phần mở rộng mới. Một tệp ZIPX bao gồm một chuỗi các bản ghi tệp, mỗi bản ghi đại diện cho một tệp hoặc thư mục đã nén. Các bản ghi tệp được theo sau bởi một thư mục trung tâm chứa siêu dữ liệu về các tệp được lưu trữ, chẳng hạn như tên, kích thước và phương pháp nén của chúng. ZIPX giới thiệu các loại bản ghi mới và các trường bổ sung để chứa các tính năng tiên tiến của mình.
Một trong những loại bản ghi mới trong ZIPX là bản ghi 'Trường bổ sung'. Bản ghi này cho phép đưa vào siêu dữ liệu bổ sung cụ thể cho ZIPX, chẳng hạn như phương pháp nén đã chọn, thuật toán mã hóa và bất kỳ thông tin có liên quan nào khác. Các trường bổ sung được xác định bằng ID tiêu đề duy nhất và có thể dễ dàng được phần mềm nhận biết ZIPX phân tích cú pháp.
ZIPX cũng giới thiệu một tính năng 'Tệp lưu trữ chia nhỏ' mới cho phép chia các tệp lưu trữ lớn thành các phần nhỏ hơn, dễ quản lý hơn. Điều này đặc biệt hữu ích khi truyền các tệp ZIPX lớn qua mạng hoặc phương tiện lưu trữ có giới hạn về kích thước. Tính năng tệp lưu trữ chia nhỏ cho phép tạo nhiều tệp ZIPX có thể được nối lại với nhau để tái tạo tệp lưu trữ ban đầu. Mỗi tệp chia nhỏ chứa một tiêu đề đặc biệt chỉ ra vị trí của nó trong chuỗi và tổng số phần.
Khả năng tương thích là một cân nhắc quan trọng khi nói đến các định dạng tệp lưu trữ. Mặc dù ZIPX cung cấp các tính năng và cải tiến tiên tiến so với định dạng ZIP truyền thống, nhưng định dạng này vẫn duy trì khả năng tương thích ngược ở một mức độ nhất định. Các tệp ZIPX vẫn có thể được mở và giải nén bằng nhiều công cụ ZIP hiện có, mặc dù chúng có thể không hỗ trợ tất cả các tính năng tiên tiến. Tuy nhiên, để tận dụng tối đa các khả năng của ZIPX, chẳng hạn như nén được cải thiện và mã hóa mạnh mẽ, thì cần có phần mềm chuyên biệt nhận biết ZIPX.
PKWARE cung cấp một bộ công cụ và thư viện, được gọi là 'PKZIP SDK', để tạo và thao tác các tệp ZIPX. SDK bao gồm các tiện ích dòng lệnh để nén và giải nén các tệp lưu trữ ZIPX, cũng như các API và thư viện để tích hợp hỗ trợ ZIPX vào các ứng dụng tùy chỉnh. Các công cụ này hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình và nền tảng, giúp các nhà phát triển dễ dàng làm việc với ZIPX trong các dự án phần mềm của họ.
Việc giới thiệu ZIPX mang lại một số lợi ích cho người dùng và các tổ chức xử lý lượng dữ liệu lớn. Các phương pháp nén được cải ti ến trong ZIPX dẫn đến kích thước tệp nhỏ hơn, giảm yêu cầu lưu trữ và tạo điều kiện truyền dữ liệu nhanh hơn qua mạng. Các khả năng mã hóa mạnh mẽ đảm bảo tính bảo mật và toàn vẹn của thông tin nhạy cảm được lưu trữ trong các tệp lưu trữ ZIPX. Ngoài ra, khả năng xử lý các tệp có kích thước lớn giúp loại bỏ nhu cầu về các giải pháp thay thế cồng kềnh và cho phép lưu trữ và phân phối hiệu quả các tập dữ liệu khổng lồ.
Mặc dù có những ưu điểm, nhưng việc áp dụng ZIPX vẫn tương đối chậm so với định dạng ZIP phổ biến. Điều này có thể là do sự hỗ trợ và quen thuộc rộng rãi với ZIP, cũng như thực tế là nhiều người dùng có thể không yêu cầu các tính năng tiên tiến mà ZIPX cung cấp. Tuy nhiên, khi khối lượng dữ liệu tiếp tục tăng và bảo mật ngày càng trở nên quan trọng, nhu cầu về các định dạng tệp lưu trữ có khả năng hơn như ZIPX có khả năng sẽ tăng lên.
Tóm lại, ZIPX là một định dạng tệp lưu trữ mạnh mẽ và giàu tính năng được xây dựng dựa trên di sản của định dạng ZIP. Với sự hỗ trợ các phương pháp nén tiên tiến, mã hóa mạnh mẽ và kích thước tệp lớn, ZIPX cung cấp những cải tiến đáng kể so với các tệp lưu trữ ZIP truyền thống. Mặc dù khả năng tương thích với các công cụ ZIP hiện có được duy trì ở một mức độ nhất định, nhưng tiềm năng đầy đủ của ZIPX được mở khóa thông qua việc sử dụng phần mềm và thư viện chuyên biệt. Khi các yêu cầu về lưu trữ và truyền dữ liệu tiếp tục phát triển, ZIPX đại diện cho một công cụ có giá trị để lưu trữ hiệu quả và an toàn trong nhiều lĩnh vực, từ máy tính cá nhân đến quản lý dữ liệu doanh nghiệp.
Nén tệp giảm độ dư thừa để cùng một lượng thông tin sử dụng ít bit hơn. Giới hạn trên được quyết định bởi lý thuyết thông tin: với nén không mất dữ liệu, giới hạn là entropy của nguồn (xem định lý mã nguồn của Shannon source coding theorem và bài báo gốc năm 1948 “A Mathematical Theory of Communication”). Với nén mất dữ liệu, sự đánh đổi giữa bitrate và chất lượng được mô tả bởi lý thuyết rate–distortion.
Hầu hết bộ nén có hai giai đoạn. Đầu tiên một mô hình dự đoán hoặc lộ ra cấu trúc trong dữ liệu. Sau đó một bộ mã biến các dự đoán đó thành mẫu bit gần tối ưu. Gia đình kinh điển là Lempel–Ziv LZ77 (1977) và LZ78 (1978) phát hiện chuỗi lặp rồi phát các tham chiếu thay vì byte thô. Ở phía mã hóa mã Huffman (bài gốc 1952) gán mã ngắn hơn cho ký hiệu có xác suất cao. Mã hóa số học và range coding tiến gần hơn nữa tới giới hạn entropy, trong khi Asymmetric Numeral Systems (ANS) hiện đại đạt được tỷ lệ tương tự với các bảng tra cứu nhanh.
DEFLATE (dùng bởi gzip, zlib, ZIP) kết hợp LZ77 và Huffman. Đặc tả đều mở: DEFLATE RFC 1951, lớp bọc zlib RFC 1950và định dạng gzip RFC 1952. Gzip được thiết kế cho streaming và không cung cấp truy cập ngẫu nhiên. PNG chuẩn hóa DEFLATE là phương pháp duy nhất (cửa sổ tối đa 32 KiB) theo đặc tả “Compression method 0…” và W3C/ISO PNG 2nd Edition.
Zstandard (zstd): bộ nén đa dụng mới cung cấp tỷ lệ cao và giải nén cực nhanh. Định dạng có trong RFC 8878 (cùng bản HTML) và đặc tả tham chiếu trên GitHub. Như gzip, frame cơ bản không nhắm tới truy cập ngẫu nhiên. Siêu năng lực của zstd là từ điển: mẫu nhỏ từ tập dữ liệu giúp hàng loạt tệp nhỏ/giống nhau nén tốt hơn (xem tài liệu python-zstandard và ví dụ của Nigel Tao). Triển khai hỗ trợ cả từ điển “unstructured” lẫn “structured” (thảo luận).
Brotli: tối ưu cho nội dung web (font WOFF2, HTTP). Kết hợp từ điển tĩnh và lõi LZ+entropy giống DEFLATE. Đặc tả là RFC 7932, mô tả cửa sổ 2WBITS−16 với WBITS [10, 24] (1 KiB−16 B tới 16 MiB−16 B) và rằng nó không cung cấp truy cập ngẫu nhiên. Brotli thường vượt gzip trên văn bản web và giải nén nhanh.
Vỏ chứa ZIP: ZIP là kho tệp có thể lưu nhiều phương pháp nén (deflate, store, zstd...). Chuẩn thực tế là APPNOTE của PKWARE (xem cổng APPNOTE, bản lưu trữvà tóm tắt của LC ZIP File Format (PKWARE) / ZIP 6.3.3).
LZ4 ưu tiên tốc độ tuyệt đối với tỷ lệ vừa phải. Xem trang dự án và định dạng frame. Lý tưởng cho cache trong RAM, telemetri hoặc đường nóng cần giải nén gần tốc độ bộ nhớ.
XZ / LZMA hướng đến mật độ cao (tỷ lệ tốt) với thời gian nén chậm hơn. XZ là vỏ chứa; công việc chính do LZMA/LZMA2 (mô hình LZ77 + range coding) đảm nhiệm. Xem định dạng .xz, đặc tả LZMA (Pavlov)và ghi chú kernel Linux về XZ Embedded. XZ thường nén tốt hơn gzip và cạnh tranh với codec hiện đại, nhưng mã hóa lâu hơn.
bzip2 dùng Biến đổi Burrows–Wheeler (BWT), move-to-front, RLE và Huffman. Thường nhỏ hơn gzip nhưng chậm hơn; xem hướng dẫn chính thức và trang man (Linux).
Kích thước “cửa sổ” rất quan trọng. Tham chiếu DEFLATE chỉ nhìn lại 32 KiB (RFC 1951) và giới hạn 32 KiB của PNG được nêu ở đây. Brotli hỗ trợ cửa sổ từ ~1 KiB đến 16 MiB (RFC 7932). Zstd điều chỉnh cửa sổ và độ sâu tìm kiếm theo level (RFC 8878). Dòng cơ sở của gzip/zstd/brotli hướng tới giải nén tuần tự; bản thân định dạng không hứa truy cập ngẫu nhiên, nhưng các vỏ chứa (tar có chỉ mục, framing theo khối, chỉ mục chuyên biệt) có thể bổ sung.
Các định dạng trên là lossless: bạn khôi phục đúng byte ban đầu. Codec media thường lossy: loại bỏ chi tiết khó nhận biết để giảm bitrate. Với ảnh, JPEG cổ điển (DCT, lượng tử hóa, mã entropy) được chuẩn hóa trong ITU-T T.81 / ISO/IEC 10918-1. Với âm thanh, MP3 (MPEG-1 Layer III) và AAC (MPEG-2/4) dùng mô hình cảm nhận và biến đổi MDCT (xem ISO/IEC 11172-3, ISO/IEC 13818-7và tổng quan MDCT tại đây). Lossy và lossless có thể cùng tồn tại (ví dụ PNG cho UI, codec web cho ảnh/video/audio).
Lý thuyết Shannon 1948 · Rate–distortion · Mã hóa Huffman 1952 · Mã số học · Range coding · ANS. Định dạng DEFLATE · zlib · gzip · Zstandard · Brotli · LZ4 frame · định dạng XZ. Chuỗi BWT Burrows–Wheeler (1994) · hướng dẫn bzip2. Media JPEG T.81 · MP3 ISO/IEC 11172-3 · AAC ISO/IEC 13818-7 · MDCT.
Tóm lại: hãy chọn bộ nén phù hợp dữ liệu và ràng buộc của bạn, đo trên dữ liệu thực và đừng quên lợi ích từ từ điển cùng cách đóng gói thông minh. Khi ghép đúng, bạn sẽ có tệp nhỏ hơn, truyền nhanh hơn và ứng dụng phản hồi hơn mà không hy sinh độ chính xác hay tính di động.
Nén file là quá trình giảm kích thước của một file hoặc các file, thường để tiết kiệm không gian lưu trữ hoặc tăng tốc độ truyền trên mạng.
Nén file hoạt động bằng cách xác định và loại bỏ sự trùng lặp trong dữ liệu. Nó sử dụng thuật toán để mã hóa dữ liệu gốc trong một không gian nhỏ hơn.
Hai loại chính của nén file là nén lossless và lossy. Nén lossless cho phép phục hồi hoàn toàn file gốc, trong khi nén lossy cho phép giảm kích thước đáng kể hơn nhưng có thể mất một phần chất lượng dữ liệu.
Một ví dụ phổ biến về công cụ nén file là WinZip, hỗ trợ nhiều định dạng nén bao gồm ZIP và RAR.
Với nén lossless, chất lượng không thay đổi. Tuy nhiên, với nén lossy, có thể có sự giảm chất lượng rõ rệt do nó loại bỏ dữ liệu ít quan trọng để giảm kích thước file đáng kể hơn.
Có, nén file an toàn về mặt tính toàn vẹn của dữ liệu, đặc biệt với nén lossless. Tuy nhiên, giống như bất kỳ file nào, file nén có thể bị mục tiêu bởi malware hoặc virus, vì vậy luôn quan trọng khi có ph ần mềm bảo mật uy tín.
Hầu như tất cả các loại file đều có thể được nén, bao gồm file văn bản, hình ảnh, audio, video và file phần mềm. Tuy nhiên, mức độ nén có thể thực hiện đáng kể có thể thay đổi giữa các loại file khác nhau.
ZIP file là một loại định dạng file sử dụng nén lossless để giảm kích thước của một hoặc nhiều file. Nhiều file trong một ZIP file effectively được gói lại thành một file duy nhất, điều này cũng giúp việc chia sẻ dễ dàng hơn.
Về mặt kỹ thuật, có, mặc dù việc giảm kích thước thêm có thể tối thiểu hoặc thậm chí phản tác dụng. Nén một file đã được nén đôi khi có thể tăng kích thước do metadata được thêm vào bởi thuật toán nén.
Để giải nén một file, bạn thường cần một công cụ giải nén hoặc giải nén, như WinZip hoặc 7-Zip. Những công cụ này có thể trích xuất các file gốc từ định dạng nén.