Архивирование (упаковка, сжатие) – это процесс преобразования данных таким образом, чтобы уменьшить их объём, сохранив при этом полную информацию (или допустимо малую её потерю). В современных вычислительных системах архивация применяется для:

• экономии места на носителях;
• надёжного резервного копирования;
• ускорения передачи данных по сети;
• защиты информации (пароли, шифрование).

Основные понятия

Архив – упакованный (сжатый) файл, содержащий один или несколько исходных файлов.

Архивация – процесс создания архива.

Разархивирование (распаковка) – извлечение исходных данных из архива.

Коэффициент сжатия определяется формулой:

K_c = (V_c / V_и)·100%, где

• V_c – объём сжатого файла;
• V_и – объём исходного файла.

Классификация методов сжатия

Все алгоритмы делятся на два больших класса:

1. Сжатие без потерь – исходную информацию можно восстановить точно.
2. Сжатие с потерями – допускается незначительное изменение данных, незаметное для человека (аудио, видео, изображения).

Сжатие без потерь

Основные идеи, лежащие в основе большинства безпотерьных алгоритмов:

• Учёт частот символов – алгоритм Хаффмана (1952 г.). Часто встречающиеся символы кодируются короткими битами, редкие – длинными. К архиву добавляется таблица кодов.
• Учёт повторяющихся последовательностей – метод RLE (Run‑Length Encoding) и семейство LZ77/LZ78 (в т.ч. LZW). Повторяющиеся байты заменяются ссылками на предыдущие occurrence.

Примеры безпотерьных архиваторов: ZIP, RAR, ARJ, GZ, BZ2.

Сжатие с потерями

Применяется principalmente к мультимедиа. Основные приёмы:

• Компадирование – замена амплитуды звукового сигнала её логарифмом, последующее округление и запись в меньшее число разрядов.
• Фильтрация неслышимых компонент – удаление низкочастотного шума, замаскированных частц.
• Психоакустические модели – исключение данных, которые человеческое ухо не воспринимает.

Для видео и изображений используются стандарты JPEG (сжатие неподвижных изображений) и MPEG/ H.264 (сжатие движущихся изображений в реальном времени).

Типы архивации данных (резервного копирования)

В зависимости от стратегии сохранения изменений выделяют три основных типа:

Полная архивация

Сохраняется вся информация полностью с заданной периодичностью.

Плюсы: простое и быстрое восстановление.

Минусы: большой объём хранимых данных, высокая нагрузка при создании архива.

Инкрементальная архивация

Сохраняются только те файлы, которые изменились с момента последней архивации (любого типа).

Плюсы: экономия места на диске.

Минусы: для восстановления нужно последовательно применять последний полный архив и все последующие инкрементные копии.

Дифференциальная архивация

Сохраняются все изменения, сделанные с момента последней полной архивации.

Плюсы: восстановление требует только последний полный архив и один дифференциальный файл – быстрее, чем у инкрементального метода.

Минусы: объём дифференциальных архивов растёт со временем, пока не будет сделан новый полный бекап.

Выбор типа архивации зависит от объёма данных, частоты их изменения, доступных ресурсов и требуемой скорости восстановления.

Функционал современных архиваторов

Большинство программ‑архиваторов предоставляют набор стандартных возможностей:

• создание архива;
• обслуживание архива (добавление, удаление, замена файлов);
• извлечение файлов;
• автоматическая архивация/распаковка поддеревьев каталогов;
• проверка целостности архивов;
• создание многотомных архивов с произвольным размером тома;
• самораспаковывающиеся архивы;
• защита паролем и шифрование;
• работа с частично повреждёнными архивами.

Популярные форматы и программы

Наиболее распространённые расширения архивных файлов:

• ZIP, RAR, ARJ;
• CAB, LZH, TAR, GZ, UUE, BZ2, ISO и др.

Из программ‑архиваторов выделяются:

• WinZip – один из первых, но по степени сжатия и производительности уступает конкурентам;
• WinRAR – высокая степень сжатия, хорошая скорость, русифицированный интерфейс;
• 7‑Zip – открытый исходный код, отличное сжатие (формат 7z) и поддержка множества форматов.

Архив информации – это не просто способ сэкономить место на диске, а комплексный инструмент для обеспечения надёжности, безопасности и эффективной работы с данными. Понимание основных приёмов архивации (методы сжатия без и с потерями, типы резервного копирования, возможности архиваторов) позволяет выбрать оптимальное решение под конкретные задачи – будь то долгосрочное хранение документов, передача мультимедиа по сети или защита критически важной информации.