Архивирование файлов

Сжатие информации – алгоритмическое преобразование исходных данных, производимых с целью уменьшения занимаемого ими объема.

Виды сжатия информации:

• Сжатие с потерями – вид сжатия данных, при использовании которого распакованные данные отличаются от исходных, но степень отличия не существенна, с точки зрения их дальнейшего использования.

Примеры сжатия данных с потерями: краткое содержание литературного произведения, jpeg, mpeg, mp3

• Сжатие без потерь - метод сжатия данных, при использовании которого распакованные данные однозначно могут быть восстановлены с точностью до бита.

Примеры сжатия данных без потерь: архивы (zip, rar, 7z, и др.), png, WebM, flac

Коэффициент сжатия (Степень сжатия) – отношение размера исходных данных к размеру сжатых данных. Показывает, во сколько раз были сжаты данные.

k=S_O/S_C ,

(где Sо - объём исходных данных, а Sс - объём сжатых)

В зависимости от типа сжимаемых данных коэффициент сжатия может сильно отличаться. Например: видеопоток, к которому уже было применено сжатие кодеком (HEVC) будет сжиматься крайне слабо, а большое количество несжатых текстовых документов (книг) даст очень высокий коэффициент сжатия в десятки, сотни раз.

Архивирование файлов – процесс упаковки нескольких файлов в один файл-контейнер, именуемый архивом. Архивирование производится как с сжатием, так и без него.

Архиватор – программа для упаковки и распаковки файлов-контейнеров (архивов), часто с возможностью сжатия информации в них.

Распространённые архиваторы: 7 ZIP [GNU], WINZIP [PROP], WINRAR [PROP].

Распространённые форматы архивов: .7Z, .ZIP, .RAR, .TAR, .GZ, .ARJ

Архивы различаются по степени сжатия (коэффициенту сжатия) и скорости запаковки/распаковки. Обычно, чем сильнее сжаты данные, тем более сложный алгоритм при этом используется и скорость обработки падает.

Для обеспечения безопасности данных создают архив с шифрованием, для доступа к которому потребуется ключ (пароль).

Разновидности архивов:
Самораспаковывающийся архив (SFX) - файл, содержащий в себе запакованные данные, а также исполняемый код для распаковки. Не требует ни навыков работы с архиватором, ни наличия самого архиватора. Важно: большинство мессенджеров и браузеров блокируют или предупреждают о потенциальном вреде исполняемых файлов, прикреплённых к сообщениям. Т.е. получатель может принять SFX-архив за спам или за вирус.

Неприрывный архив - все упакованные файлы рассматриваются как один неприрывный поток данных. Это позволяет получить больший коэффициент сжатия, но уменьшается скорость обработки и архив становится менее устойчивым к повреждениям.

Многотомный архив - сохранение массива файлов в архив, разделённый на отдельные части фиксированного размера. У такого архива есть две задачи:
1. Более высокая защита от повреждений данных;
2. Возможность упаковки массива по частям на различные съёмные носители.

MultiPacked - многократно упакованные различными алгоритмами файлы. Теоретически позволяет получить бОльший коэффициент сжатия, но пропорционально увеличивает время упаковки/распаковки.
Частный случай упаковки двумя алгоритмами: архив .tgz, файлы в нём были индивидуально сжаты утилитой gzip, затем упакованы в один архив утилитой tar.


Интересно:
Zip-бомба - вредоносный файл очень малого размера (~46 кб), при распаковке которого на устройство, разворачиваются данные размером 4,5 Пб. Процесс распаковки Zip-бомбы временно выводит из работоспособного состояния устройство любой производительности, т.к. занимает все его доступные ресурсы.

Многократное сжатие с шифрованием является одним из распространённых методов полиморфизма у компьютерных вирусов, применяемого для защиты вируса от обнаружения антивирусным сканером.

Вопросы для самоконтроля

Простые вопросы:- что такое архивирование?
- что такое сжатие с потерями?
- что такое сжатие без потерь?
- что такое архиватор?
- что такое архив (в компьютерной терминологии)?
- для чего можно использовать архив с уровнем сжатия - «Без сжатия»?
- как влияет на скорость сжатия/распаковки степень сжатия?
- как степень сжатия влияет на размер конечного файла?
- что показывает коэффициент сжатия?
Сложные вопросы:
- что дает многократное сжатие?
- какие достоинства и недостатки есть у самораспаковывающегося архива?
- что такое Непрерывный архив (Solid-архив)?
- что такое Многотомный архив?

Шарапов Н.Н.