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.[1]
| ZIP | |
|---|---|
| |
| Dateiendung: | .zip
|
| MIME-Type: | application/zip
|
| Magische Zahl: | 504B.0304 hex PK\x03\x04 |
| Entwickelt von: | Phil Katz |
| Art: | Datenkompression |
| Container für: | beliebige Dateien |
| Standard(s): | PKWARE/IANA |
Geschichte
BearbeitenDas 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.[2]
Merkmale
BearbeitenContainer
BearbeitenDas 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
BearbeitenDas 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
BearbeitenDie 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.
Multivolume
BearbeitenEs 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
BearbeitenNeben der bis zur PKZip-Version 2.x am besten packenden Methode Deflate unterstützt ZIP noch eine Reihe weiterer Kompressionsalgorithmen[3]:
| 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[4][5] | 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[6] |
| 93 | Zstandard Compression | (2020) Wechsel zu 93 von 20 mit pkzip 6.3.8[7], ab Winzip 24 |
| 94 | MP3 Compression | (2016) ab Winzip 21 |
| 95 | Xz (LZMA2) 1.0.4 | Erweiterung durch WinZIP 18.0 (November 2013)[8][9] |
| 96 | JPEG Compression[10] | Erweiterung durch WinZIP 12.0 (September 2008)[11] |
| 97 | WavPack | Erweiterung durch WinZIP 11.0 Beta (Oktober 2006)[12] |
| 98 | PPMd Version 1, rev 1 | Erweiterung durch WinZIP 10.0 Beta (August 2005)[13] |
| 99 | AES-verschlüsselt | Erweiterung durch WinZIP[14] |
Aufbau
BearbeitenAlle Zip-Dateien enthalten drei Abschnitte:[15]
- local file record (lokaler Dateieintrag)
- central directory record (zentraler Verzeichniseintrag)
- end of central directory record (Ende des zentralen Verzeichniseintrags)
Local file record
Bearbeiten| Feldname | Länge | Beschreibung |
|---|---|---|
| local file signature | 4 Byte | 0x04034b50 |
| extract version | 2 Byte | 20 |
| general purpose flag | 2 Byte | 0 |
| compression method | 2 Byte | 0: keine, 8: Deflate |
| last mod file time | 2 Byte | 0 |
| last mod file date | 2 Byte | 0 |
| crc-32 | 4 Byte | 0xdeadbeef |
| compressed file size | 4 Byte | interpretiert als vorzeichenloses 32-Bit-Integer |
| uncompressed file size | 4 Byte | interpretiert als vorzeichenloses 32-Bit-Integer |
| file name length | 2 Byte | interpretiert als vorzeichenloses 16-Bit-Integer |
| extra field length | 2 Byte | 0 |
| file name | variablel | Dateiname als ASCII String |
| extra field | variablel | dieses Feld überspringen |
| file data | variablel |
Central directory record
Bearbeiten| Feldname | Länge | Beschreibung |
|---|---|---|
| central directory signature | 4 Byte | 0x04034b50 |
| specification version | 1 Byte | 30 |
| made by | 1 Byte | 65 |
| extract version | 2 Byte | 20 |
| general purpose bit flag | 2 Byte | 0 |
| compression method | 2 Byte | 0: keine, 8: Deflate |
| last mod file time | 2 Byte | 0 |
| last mod file date | 2 Byte | 0 |
| crc-32 | 4 Byte | 0xdeadbeef |
| compressed file size | 4 Byte | interpretiert als vorzeichenloses 32-Bit-Integer |
| uncompressed file size | 4 Byte | interpretiert als vorzeichenloses 32-Bit-Integer |
| file name length | 2 Byte | interpretiert als vorzeichenloses 16-Bit-Integer |
| extra field length | 2 Byte | 0 |
| file comment length | 2 Byte | 0 |
| disk number start | 2 Byte | 0 |
| internal file attributes | 2 Byte | 1 |
| external file attributes | 4 Byte | 1 |
| offset of local header | 4 Byte | 0 |
| file name | variablel | Dateiname als ASCII String |
| extra field | variablel | dieses Feld überspringen |
| file comment | variablel | dieses Feld überspringen |
End of central directory record
Bearbeiten| Feldname | Länge | Beschreibung |
|---|---|---|
| end of central dir signature | 4 Byte | 0x04034b50 |
| number of this disk | 2 Byte | 0 |
| number of the start disk | 2 Byte | 0 |
| total number of entries on this disk | 2 Byte | 1 |
| total number of entries | 2 Byte | 1 |
| size of the central directory record | 4 Byte | interpretiert als vorzeichenloses 32-Bit-Integer |
| offset of start of central directory | 4 Byte | interpretiert als vorzeichenloses 32-Bit-Integer |
| .ZIP file comment length | 2 Byte | 0 |
| .ZIP file comment | variablel | dieses Feld überspringen |
Erweiterungen
BearbeitenEs existieren mittlerweile nachträglich eingeführte Erweiterungen wie die Zip128-Erweiterung.
Verbreitung, Bedeutung
BearbeitenDas 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
BearbeitenNeben 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.[16] Aus lizenzrechtlichen Gründen durfte die Implementierung in Windows nicht in der Lage sein, programmierbar benutzt werden zu können.[17]
Name, Namensverwirrung
BearbeitenNach 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
BearbeitenBei 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[18][19]
- 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
BearbeitenWeblinks
Bearbeiten- 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: – ZLIB Compressed Data Format Specification version 3.3. Mai 1996 (englisch).
- Jahr 2038 Jahr-2038-Problem
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ Paul Lindner: Registration of a new MIME Content-Type/Subtype. In: iana.org. IANA, 20. Juli 1993, abgerufen am 20. September 2007 (englisch).
- ↑ ISO/IEC 21320-1:2015. Information technology — Document Container File — Part 1: Core. In: iso.org. ISO, Oktober 2015, abgerufen am 11. April 2022 (englisch).
- ↑ ZIP File Format Specification. Version 6.3.4. In: pkware.cachefly.net. PKWARE Inc, 1. Oktober 2014, archiviert vom am 24. Dezember 2014; abgerufen am 18. August 2017 (englisch).
- ↑ pkware.cachefly.net
- ↑ winzip.com
- ↑ https://www.winzip.com/en/support/compression-methods/
- ↑ https://pkware.cachefly.net/webdocs/APPNOTE/APPNOTE-6.3.8.TXT
- ↑ kb.winzip.com
- ↑ winzip.com
- ↑ imagewz.winzip.com (PDF)
- ↑ winzip.com
- ↑ winzip.com
- ↑ winzip.com
- ↑ winzip.com
- ↑ Algorithms in the Real World - Understanding the Zip Format
- ↑ Komprimieren (Zippen) und Entpacken (Entzippen) von Dateien. In: Windows-Support. Microsoft Corporation, abgerufen am 8. Mai 2020.
- ↑ Raymond Chen: Why is Windows Compressed Folders (Zip folders) support stuck at the turn of the century? In: devblogs.microsoft.com. Microsoft, 15. Mai 2018, abgerufen am 1. April 2024 (englisch).
- ↑ APK: Was ist das eigentlich? – Giga, am 28. April 2014
- ↑ Android package – Eintrag im Android-Wiki; u. a. mit „Die verwendete Programmiersprache ist dabei meist Java, […]“, im dortigen (zuletzt am 5. November 2017 geänderten) Abschnitt „APK-Datei erstellen“