ZIP-Dateiformat

Das ZIP-Dateiformat (von englisch zipper ‚Reißverschluss‘) ist ein Format für verlustfrei komprimierte Dateien, das einerseits den Platzbedarf bei der Archivierung reduziert und andererseits als Containerdatei fungiert, in der mehrere zusammengehörige Dateien oder auch ganze Verzeichnisbäume zusammengefasst werden können. Die Dateiendung für zip-archivierte Dateien ist .zip. Der MIME-Typ ist application/zip.

ZIP
Dateiendung:	.zip
MIME-Type:	application/zip
Magische Zahl:	504B.0304 hex PK\x03\x04 (ASCII-C-Notation)
Entwickelt von:	Phil Katz
Art:	Datenkompression
Container für:	beliebige Dateien
Standard(s):	PKWARE/IANA

Geschichte

Das ZIP-Format wurde ursprünglich 1989 mit den Programmen PKZIP (komprimieren) und PKUNZIP (dekomprimieren) vom US-Amerikaner Phil Katz entwickelt und hat in der Zwischenzeit einige Erweiterungen erfahren. Katz hatte ursprünglich ein anderes Dateiformat (ARC) benutzt. Dieses Format war von Software Enhancements Associates (SEA) entwickelt worden und wurde als Shareware vertrieben. Katz schrieb eine eigene, deutlich schnellere Version dieser Software und verbreitete sie als PKARC. Als ihn daraufhin SEA verklagte, zog er PKARC zurück und entwickelte stattdessen PKZIP, das einen effizienteren Algorithmus benutzte. Durch die schnelle Verbreitung von PKZIP wurden SEA und ARC bedeutungslos.

Seit 2015 ist ZIP auch als ISO/IEC 21320-1:2015 standardisiert.

Merkmale

Container

→ Hauptartikel: Containerdatei

Das ZIP-Format ist zunächst ein Datencontainer, in den mehrere Dateien komprimiert oder unkomprimiert gespeichert und auch einzeln entkomprimiert (extrahiert) werden können. Darüber hinaus ermöglicht das Format auch das Mitspeichern des dazugehörigen Speicherort-Pfads. Auch eine Verschlüsselung der ansonsten lediglich komprimierten Dateien mit einem Passwort ist möglich.

Keine progressive Kompression

Das ZIP-Format unterstützt keine progressive Kompression (auch englisch solid genannt), die Dateien werden einzeln komprimiert. Das ermöglicht einerseits eine flexible Handhabung (Löschen/Hinzufügen von Dateien aus dem Archiv, ohne alles neu komprimieren zu müssen; Extraktion einzelner Dateien ohne vorangehende Dateien dekomprimieren zu müssen), hat aber den Nachteil, dass Redundanzen zwischen den Dateien bei der Komprimierung nicht berücksichtigt werden können. Dieser Nachteil kann umgangen werden, indem die Dateien zunächst unkomprimiert archiviert werden und die so erzeugte Zip-Datei in eine weitere komprimiert gespeichert wird (meist nur bei sehr vielen gleichartigen Dateien sinnvoll).

Nicht-sequenzielles Format

Die Dateien sind als Dateieinträge (englisch file entries) in beliebiger Reihenfolge gespeichert. Die Dateieinträge beginnen alle mit einem lokalen Dateikopf (englisch local header), der den Dateieintrag beschreibt und den Datenabschnitt mit den effektiven Inhalten einleitet. Um die Handhabung dieser beliebig angeordneten Einträge zu gewährleisten, befindet sich am Ende der Zip-Datei jeweils ein zentrales Verzeichnis (englisch central directory), welches sämtliche Dateieinträge anhand der lokalen Dateiköpfe referenziert. Die Reihenfolge der Dateieinträge und der entsprechenden Referenzen im zentralen Verzeichnis können sich voneinander unterscheiden. Es handelt sich also um eine nicht-sequenzielle Struktur, die am besten mit dem Konzept des wahlfreien Zugriffs (englisch random access) beschrieben werden kann.

Dieses nicht-sequenzielle Format bewirkt andererseits aber auch, dass, im Gegensatz zum seit 1977 üblichen und seit 1988 standardisierten Tar-Format, unvollständige oder im hinteren Teil defekte Archive gar nicht entpackt werden können.

Struktur einer Zip-Datei

Multivolume

Es ist weiterhin möglich, das Archiv auf mehrere Dateien zu verteilen (zum Beispiel um große Dateien in Stücke zu teilen, die jeweils auf eine CD oder DVD passen).

Packalgorithmen

Neben der bis zur PKZip-Version 2.x am besten packenden Methode Deflate unterstützt ZIP noch eine Reihe weiterer Kompressionsalgorithmen:

Methode	Kurztext	Kommentar
0	Store	Die Datei wird ohne Kompression gespeichert.
1	UnShrinking	Dynamischer Lempel-Ziv-Welch-Algorithmus
2	Expanding – Kompressionsstufe 1
3	Expanding – Kompressionsstufe 2
4	Expanding – Kompressionsstufe 3
5	Expanding – Kompressionsstufe 4
6	Imploding
7	Tokenization
8	Deflating	LZSS und Huffman-Entropiekodierung
9	Enhanced Deflating (DEFLATE64)
10	PKWARE Data Compression Library Imploding (ehemals IBM TERSE)
11	reserviert
12	Bzip2
13	reserviert
14	LZMA	Lempel-Ziv-Markow-Algorithmus
15	reserviert
16	reserviert
17	reserviert
18	IBM TERSE (neu)
19	IBM LZ77 z Architecture (PFS)
20	Zstandard Compression	(2020) pkzip 6.3.7 -> deprecated (use method 93 for zstd)
92	Reference Compression	(2020) Erweiterung ab Winzip 25
93	Zstandard Compression	(2020) Wechsel zu 93 von 20 mit pkzip 6.3.8, ab Winzip 24
94	MP3 Compression	(2016) ab Winzip 21
95	Xz (LZMA2) 1.0.4	Erweiterung durch WinZIP 18.0 (November 2013)
96	JPEG Compression	Erweiterung durch WinZIP 12.0 (September 2008)
97	WavPack	Erweiterung durch WinZIP 11.0 Beta (Oktober 2006)
98	PPMd Version 1, rev 1	Erweiterung durch WinZIP 10.0 Beta (August 2005)
99	AES-verschlüsselt	Erweiterung durch WinZIP

Erweiterungen

Es existieren mittlerweile nachträglich eingeführte Erweiterungen wie die Zip128-Erweiterung.

Verbreitung, Bedeutung

Das Dateiformat und das Kompressionsverfahren Deflate sind Public Domain und erlangten unter anderem dadurch eine weltweite Verbreitung und Bedeutung.

Die Deflate-Methode findet sich als Quasi-Standard in zahlreichen weiteren Formaten, wie den Bilddateiformaten Portable Network Graphics (PNG) und Tagged Image File Format (TIFF), dem OpenDocument- und dem Office-Open-XML-Format der ISO wieder.

Programme

Neben PKZIP existieren zahlreiche andere Programme, die dieses Dateiformat bearbeiten können. Dazu zählen freie Programme wie Info-ZIP, PeaZip, Xarchiver oder 7-Zip, dessen optimierter Deflate-Algorithmus obendrein geringfügig kleinere PKZIP-2.xx-kompatible Dateien erzeugen kann. Ferner existieren kommerzielle Programme, wie WinRAR oder WinZip.

Programm- und Klassenbibliotheken für den Zugriff auf Zip-Dateien stehen für zahlreiche Programmiersprachen zur Verfügung. So enthält beispielsweise die Java Platform, Standard Edition (Java SE) seit 1997 (Version 1.1) das Paket „java.util.zip“ mit entsprechenden Klassen für Komprimierung und Dekomprimierung. Weiter gibt es die Klassenbibliothek Zip64File, welche Zip-Dateien als sogenannte Direktzugriffsdateien (englisch random access files) handhaben kann. Zip64File steht der Öffentlichkeit vollumfänglich, kostenfrei und inklusive Quellcode zur Verfügung.

Das im System macOS integrierte Programm BOMArchiveHelper erzeugt und dekomprimiert ebenfalls im Zip-Format. Auch der Datei-Explorer unter Windows ist in der Lage, zip-Dateien zu packen und zu entpacken, sodass hier in der Regel keine weitere Software installiert werden muss. Aus lizenzrechtlichen Gründen durfte die Implementierung in Windows nicht in der Lage sein, programmierbar benutzt werden zu können.

Name, Namensverwirrung

Nach Auskunft der Firma PKWare bezieht sich der Name zip (englisch für Reißverschluss) auf das Verpacken von vielen Einzeldateien in einen größeren Container und nicht auf die Komprimierungsfunktion des Programms.

Nicht jedes Kompressionsprogramm, dessen Name die Zeichenkette „ZIP“ enthält, arbeitet mit dem ZIP-Dateiformat. Die wichtigsten Beispiele sind gzip vom GNU-Projekt und bzip2, die jeweils in einem eigenständigen Format nur eine einzelne Datei komprimieren. Zum Archivieren mehrerer Dateien muss in diesem Fall vor der Komprimierung ein anderes Programm verwendet werden (im Zusammenhang mit gzip und bzip2 meist tar). Auch bei 7-Zip wird zwar das ZIP-Dateiformat voll unterstützt, aber das eigene Archivformat 7z ist nicht mit ZIP kompatibel.

WinZip führte mit Version 12.1 die Erweiterung zipx des ZIP-Formats ein, die die Verwendung neuerer Kompressionsmethoden als DEFLATE, insbesondere BZip, LZMA, PPMd, Jpeg and Wavpack, kennzeichnet.

Das Wort „zippen“ wird gelegentlich als Deonym für „komprimiert archivieren“ verwendet, jedoch muss dabei nicht zwangsläufig das Packen als Zip-Datei gemeint sein.

ZIP-Komprimierung in anderen Datei-Formaten

Bei folgenden Dateiformaten handelt es sich um Zip-Dateien, in denen sich allerdings bestimmte Dateien befinden müssen:

• Java Archive (JAR) – ein auf Zip basierendes Format für Java-Programmdaten
• Android Package (APK) – ähnlich wie JAR-Dateien jedoch für Android
• OpenDocument (ODF) – das unter anderem von Apache OpenOffice verwendete Dateiformat ist ein auf mehrere XML-Dateien aufbauendes Format, welches mithilfe von Zip zu einzelnen Dateien komprimiert wird
• Office Open XML von Microsoft Office enthält ebenfalls ZIP-komprimierte XML-Dateien
• EPUB – E-Book-Dateiformat

Siehe auch

• Liste von Datenkompressionsprogrammen

Weblinks

• PKWARE: .ZIP File Format Specification, 1. Oktober 2014 (englisch)
• Spezifikation zur AES-Verschlüsselung in Zip-Formaten
• zlib Technical Details (englisch)
• P. Deutsch, J-L. Gailly: RFC 1950 – ZLIB Compressed Data Format Specification version 3.3. Mai 1996 (englisch).
• Jahr 2038 Jahr-2038-Problem