Архивация и сжатие

С развитием информационных технологий остро встал вопрос относительно способов хранения данных. Начиная с сороковых годов 20 ст., ученые разрабатывают методы представления данных, использование которых бы пространство на носителях информации использовалось экономнее. Результатом этих исследований стала технология сжатия и архивации данных (backup).

Архивация данных – это объединение нескольких файлов или каталогов в один файл – архив. Сжатие данных – это уменьшение объема выходных файлов путем удаления избыточной информации.

Для выполнения этих заданий используются так называемые программы-архиваторы, которые обеспечивают как архивацию, так и сжатие данных. С помощью специальных алгоритмов архиваторы удаляют из файлов всю избыточную информацию, а при обратных операциях распаковки они обновляют информацию, представляя ее в первичном виде. При этом сжатие и обновление информации производится без потерь. Сжатие без потерь является актуальным при работе с текстовыми и программными файлами, в задачах криптографии.

Существуют также методы сжатия с потерями. Они удаляют из потока информацию, которая незначительно влияет на данные или вообще не воспринимается человеком. Эти методы сжатия используются для аудио- и видеофайлов, некоторых форматов графических файлов.

Методы сжатия без потерь

На сегодняшний день разработано множество способов сжатия без потерь, в основе их лежат такие методы кодирования:

• Групповое кодирование RLE (Run Lengs Encoding) – один из самых старых методов сжатия, который используют в основном для архивации графики.

• Кодирование Хаффмана (Huffman) – в основе лежит тот факт, что некоторые символы в тексте могут попадаться чаще средней частоты повторений, а другие - реже.

• Кодирование Лемпеля – Зива (Lempel, Ziv) – использует факт неоднократного повторения фрагментов текста, т. е. последовательностей байтов.

Функции архивации

• Уменьшение объема файлов. Эта функция выполняется с помощью методов сжатия, которые были рассмотрены выше. Уменьшение файлов актуально не только для экономии свободного места на дисках, но и для быстрой передачи файлов по сети.

• Резервное копирование. В процессе эксплуатации компьютера не исключены ситуации, которые угрожают невозвратимой потерей информации (неисправность устройства накопления или дефекты на поверхности жесткого диска, неправильные операции с файлами или случайное удаление файлов, или уничтожение информации компьютерным вирусом). Для сохранения важной информации используется резервное копирование на внешние носители (магнитооптические диски, диски CD – R и CD – RW, винчестеры). Резервное копирование выполняется с помощью специальных утилит, которые обеспечивают создание компактных архивов. Одна из таких утилит входит в комплект Windows.

• Архивация при шифровании данных. Эта операция выполняется с целью уменьшения вероятности взлома криптосистемы. Доказано, что чем меньше корреляция (связь) между блоками выходной информации, тем ниже вероятность взлома. Процедура архивации, уменьшая избыточную информацию, ликвидирует корреляции в выходном пакете.