Симонович С.В. Информатика

Подождите немного. Документ загружается.

380

Глава 14. Приемы и методы работы со сжатыми данными

Таблица 14.2. Средства архивации файлов

Операционная

система

MS-DOS

Windows

Формат

сжатия

.ZIP

.RAR

.ARJ

.ZIP

.RAR

.ARJ

Средство

архивации

PKZIREXE

RAR.EXE

ARJ.EXE

Средство

разархивирования

PKUNZIREXE

UNRAR.EXE

WinZip, сжатые ZIP-папки, WinRAR

WinRAR

WinArj

WinArj,

WinRAR

Стоит отметить, что в связи с широким распространением нескольких форматов

сжатия многие программные средства для сжатия данных начинают приобретать

универсальный характер, позволяя упаковывать и распаковывать сжатые архивы

разных

типов.

Программные средства для

Windows

обычно имеют один «предпоч-

тительный» тип архива, но также справляются

распаковкой данных при работе с

архивами других типов.

Наиболее распространен формат

.ZIP,

который является стандартом де-факто для

архивов, распространяемых через Интернет. Немаловажную роль в этом играет

открытость этого формата. Этот формат является полностью открытым

—

его

использование не требует никаких лицензионных отчислений.

Операционная система Windows ХР

позволяет

рассматривать Z/P-архивы как сжа-

тые

папки.

Это предполагает полностью «прозрачную» работу

такими архивами

—

все файловые операции можно выполнять в сжатой папке так же, как в обычной.

Однако специализированные средства работы с архивами обеспечивают более

широкий набор функций.

Д При использовании файловой системы

NTFS

возможно внутреннее сжатие при записи

на диск для экономии пространства.

точки зрения всех файловых операций такие

файлы не рассматриваются как упакованные. При их копировании на носитель с дру-

гой файловой системой они автоматически распаковываются.

Базовые требования к диспетчерам архивов

Современные программные средства для создания и обслуживания архивов отли-

чаются большим объемом функциональных возможностей, многие из которых

выходят далеко за рамки простого сжатия данных и эффективно дополняют стан-

дартные средства операционной системы. В этом смысле современные средства

2ipxHB2iU,HH

ланяыхявзывгют

диспетчерами

архивов,

К базовым функциям, которые выполняют большинство современных диспетче-

ров архивов, относятся:

• извлечение файлов из архивов;

• создание новых архивов;

• добавление файлов в имеющийся архив;

• создание самораспаковывающихся архивов;

14.2.

Программные средства сжатия данных 381

• создание распределенных архивов на носителях малой емкости;

• тестирование целостности структуры архивов;

• полное или частичное восстановление поврежденных архивов;

• защита архивов от просмотра и несанкционированной модификации.

Самораспаковывающиеся

архивы.

В тех

случаях,

когда архивация производится для

передачи документа

потребителю,

следует предусмотреть наличие

у него

программ-

ного средства, необходимого для извлечения исходных данных из уплотненного

архива. Если таких средств у потребителя нет или нет оснований предполагать их

наличие, создают самораспаковывающиеся архивы. Самораспаковывающийся

архив готовится на

базе

обычного архива путем присоединения

нему небольшого

программного модуля. Сам архив получает расширение имени .ЕХЕ, характерное

для исполнимых

файлов.

Потребитель сможет выполнить его запуск как программы,

после чего распаковка архива произойдет на его компьютере автоматически.

Распределенные

архивы. В тех случаях, когда предполагается передача большого

архива на носителях малой емкости, например на гибких дисках, возможно рас-

пределение одного архива в виде малых фрагментов на нескольких носителях.

Современные диспетчеры архивов способны выполнить предварительное разбиение

архива на фрагменты заданного размера

на

жестком

диске.

Впоследствии

их

можно

перенести на внешние носители путем копирования. Все файлы распределенного

архива получают разные

имена,

поэтому

их

последующее упорядочение

не

вызы-

вает проблем.

Оптимальный режим работы с распределенными архивами следующий:

• создание набора файлов распределенного архива в папке на жестком диске;

• копирование файлов распределенного архива на отдельные сменные носители

(обычно гибкие диски);

• перенос (перевозка) сменных носителей в место назначения;

• копирование файлов распределенного архива со сменных носителей в одну

папку на конечном жестком диске;

• распаковка распределенного архива.

Гибкие диски являются крайне ненадежными носителями, поэтому архивы, сфор-

мированные на жестком диске, должны храниться до получения подтверждения

от потребителя о

том,

что распределенный архив поступил к нему в неповрежден-

ном виде и прошел распаковку. Правилом «хорошего тона» считается создание

двух копий при передаче материалов на гибких дисках.

Защита

архивов.

В большинстве случаев защиту архивов выполняют с помощью

пароля, который запрашивается при попытке просмотреть, распаковать или изме-

нить архив. Теоретически, защита с помощью пароля считается неудовлетвори-

тельной и не рекомендуется для особо важной информации. В то же время

необходимо

отметить,

что

основные программные средства, используемые для вос-

становления утраченного пароля (или взлома закрытой информации,

что,

по

сути.

382 Глава 14. Приемы

методы работы со сжатыми данными

то же самое), используют методы прямого перебора. Работу этих средств можно

существенно затруднить и замедлить, если расширить область перебора. Пароли

на

базе

только букв английского алфавита

цифр действительно снимаются очень

быстро. Однако даже незначительное увеличение числа используемых символов

за счет знаков препинания многократно увеличивает криптостойкость защиты, а

использование также и

с^имволов

русского алфавита может полностью опроверг-

нуть попытки снять пароль путем перебора, сделав сроки работы неприемлемыми.

Дополнительные требования к диспетчерам архивов

К дополнительным функциям диспетчеров архивов относятся сервисные функ-

ции, делающие работу более удобной. Они часто реализуются внешним подклю-

чением дополнительных служебных программ и обеспечивают:

• просмотр файлов различных форматов без извлечения их из архива;

• поиск файлов и данных внутри архивов;

• установку программ из архивов без предварительной распаковки;

• проверку отсутствия компьютерных вирусов в архиве до его распаковки;

• криптографическую защиту архивной информации;

• декодирование сообщений электронной почты;

• «прозрачное» уплотнение исполнимых файлов

.ЕХЕ

и .DLL;

• создание самораспаковывающихся многотомных архивов;

• выбор или настройку коэффициента сжатия информации.

14.3.

Программные средства уплотнения носителей

Теоретические основы

основе уплотнения носителей (например, дисков) также лежит принцип сжатия

данных за счет уменьшения избыточности путем изменения структуры,

но

при этом

надо иметь в виду ряд особенностей:

• процесс уплотнения носителей является относительным, то есть никакого

физического увеличения емкости носителя не происходит, а вместо этого про-

исходит сжатие записываемых данных, что вызывает эффект

кажущегося

уве-

личения емкости носителя;

• процесс сжатия данных происходит под управлением программ, работающих

автоматически

фоновом режиме,

и,

тем самым, он «прозрачен» для пользова-

теля, который никак не ощущает разницы в работе с обычным и уплотненным

носителем,

но

может констатировать факт размещения на диске большего

объе-

ма данных, чем физическая емкость диска;

• степень сжатия данных зависит, как

мы

знаем,

от типа данных, поэтому наблю-

даемое приращение емкости носителя не является величиной постоянной и

непрерывно меняется

зависимости от

того,

какой тип данных добавляется на

носитель;

14.3.

Программные средства уплотнения носителей 383

• размер свободного пространства на сжатом томе определяется как произведе-

ние реального свободного пространства и предполагаемого (или среднего) ко-

эффициента сжатия и поэтому является приближенной величиной, причем

часто такое приближение оказывается очень грубым.

Из вышесказанного вытекает, в частности, что в основе алгоритмов сжатия дан-

ных, используемых для уплотнения носителей, не могут лежать необратимые

методы. Это ясно уже потому, что заранее неизвестен тип данных, который будет

записан, а некоторые типы данных (например, программный код) не допускают

потери данных ни в малейшей степени.

Практическая реализация концепции уплотнения дисков

На физическом диске создается скрытый файл, предназначенный для записи

сжатых

данных.

Данный файл называют

файлом сжатого

тома^

а физический

диск, на котором он размещен, называют

несущим

диском.

На уровне операционной системы происходит объявление файла сжатого тома

в качестве нового

уплотненного

диска.

Данные,

которые записываются на уплот-

ненный

диск,

на самом деле заносятся

файл сжатого

тома,

расположенный на

несущем диске.

Если файл сжатого тома занимает

весь

несущий

диск,

то

несущий диск делается

скрытым и его место в операционной системе занимает уплотненный диск.

Весь обмен

информацией с уплотненным диском происходит

не

под управлением

стандартных средств операционной системы, а под управлением специальной

программы

— драйвера сжатого

тома,

которая интегрируется

операционную

систему и организует ее взаимодействие с нестандартной файловой системой,

созданной внутри файла сжатого тома.

«Присоединение» уплотненного диска

Термин

присоединение

диска (mounting

— монтаж)

возник еще в те годы, когда

прикладные программисты работали за терминалами больших ЭВМ

были полно-

стью

оторваны

от

аппаратных средств компьютера. Если

им

требовалось программ-

ное обеспечение, расположенное на известном им магнитном диске (магнитном

барабане, магнитной ленте), то приходилось лично или по телефону обращаться в

группу технического обеспечения с просьбой установить носитель на нужное уст-

ройство чтения. Поскольку машинное время пользователям в те годы выделялось

малыми порциями

по

утвержденному

расписанию,

иногда приходилось

даже

пода-

вать предварительную заявку на установку носителей в определенные часы.

С персональной вычислительной техникой так не работают, но термин остался,

хотя стал

виртуальным.

При присоединении уплотненного диска, конечно же, не

происходит никаких монтажных работ, однако если в компьютерной системе име-

ется уплотненный диск, то со стороны операционной системы возможен двойной

взгляд на его структуру.

Во-первых, операционная система может рассматривать

его

как обычный несущий

диск, на котором расположен файл сжатого тома (самый обычный файл, только

384 Глава 14. Приемы

методы работы со сжатыми данными

очень большой). С другой стороны, операционная система может рассматривать

тот

же

диск через посредство драйвера сжатого тома,

тогда она «не видит» файла

сжатого тома на несущем диске, но наблюдает как бы дополнительный диск, име-

ющийся в компьютерной системе.

Оба подхода имеют равные права на существование, и переход от первого пред-

ставления ко второму и называется

присоединением уплотненного

диска.

Обрат-

ная операция, соответственно, называется

отсоединением.

Целесообразность уплотнения носителей

Идея уплотнения носителей возникла

тогда,

когда жесткий диск был ценным

доро-

гостоящим агрегатом, несмотря на

то

что его емкость оставалась не столь уж боль-

шой.

80-е годы

и в

начале

90-х годов

количество компьютерных

систем,

имеющих

недостаточную емкость жестких дисков, но нуждающихся в хранении (хотя бы и

временном) больших объемов данных, было весьма велико. Однако в последние

годы удельная стоимость хранения единицы данных падает столь стремительно,

что актуальность уплотнения жестких дисков значительно снизилась.

Оценивая возможность уплотнения носителей, следует иметь в виду, что наличие

такого носителя в компьютерной системе затрудняет ее обслуживание и заметно

снижает надежность, в первую очередь в связи с особой сложностью восстановле-

ния информации

случае неожиданных повреждений аппаратного или программ-

ного обеспечения.

По этим причинам необходимость использования сжатых дисков возникает все

реже и реже, и в последних версиях операционных систем средства работы со сжа-

тыми носителями постепенно

исчезают.

Например,

ранних версиях

Windows

име-

лась полная поддержка работы

со

сжатыми дисками, затем осталась поддержка на

уровне совместимости (возможность использования существующих сжатых томов,

но не создание новых). В Windows ХР поддержка сжатых томов уже вообще отсут-

ствует

—

вместо этого предполагается использование «прозрачного» сжатия фай-

лов,

обеспечиваемого файловой системой

NTFS.

Практическое занятие

п япумпнпгп гЬямля R rhnnMATA _71Р

15 мин

Упражнение 14.1. Просмотр архивного файла в формате .ZIP ^^^

Запустите диспетчер архивов WinZipS.i командой

Пуск

• Программы •

WinZip

•

WinZip8.1.

Вставьте гибкий диск, содержащий архивный файл в формате

ZIP,

в дисковод

А:.

3. Дайте команду File •

Open

Archive (Файл • Открыть архив).

диалоговом окне

Open Archive

(Открытие архива) воспользуйтесь раскрываю-

щей кнопкой в списке Папка, разыщите и откройте Диск 3,5

(А:),

выделите зна-

чок файла в формате

.ZIP

и щелкните на командной кнопке Открыть.

В окне программы WinZip откроется список

файлов,

входящих

в архив

(рис.

14.2).

Практическое занятие

385

fiMfnZii>;;;:^;i^ii>ii^.i

ВЬ Actions options Ив!р

!2>

i New

Harm

r:)Jfiiejddir'

^djorder.frm

Q license.txt

Ш order.txt

ill readme.txt

Open

Ш whatsnew.txt

:Ш|

setup.exe

Selected 0 files

^SSi£

>>*

Fgworites

Modified

17.07.2002 14.

22.11.2000 17.

05.04.2002 14.

17.07.2002 13.

17.07.2002 14.

17.07.2002 13.

17.07.2002 16.

'£]

Add

Exfr^ct

See

535

3 350

3 669

1781

3 019

1678

848 706

Rato

34%

68%

52%

49%

53%

55%

„,___^,_

View

Packed

355

1059

1767

900

1426

750

842

In?t»ll

Path

Wfgard

• Панель

инструментов

Имена файлов,

входящих

. в архив

. Размер файла в архиве

. Процент экономии

. Исходный размер файла

Рис.

14.2.

Просмотр содержимого архива

помощью программы

WinZip

Выделите значок файла, который желаете просмотреть, например readme.M.

Дважды щелкните на этом значке, и файл откроется в окне ассоциированной

программы. По умолчанию в операционной системе

Windows

ХР с файлами

типа

ТХТ

ассоциирована программа Блокнот.

6. Если нужно просмотреть файл

другой программе, выделите его значок

вос-

пользуйтесь командой Actions • View (Действия • Просмотр). По этой команде

откроется диалоговое окно

View

(Просмотр), в котором можно самостоятельно

указать, какую программу следует использовать

качестве средства просмотра

для файлов данного типа.

Выделите для просмотра файл

иным расширением

имени,

например filejd.diz.

Этот тип файлов не имеет ассоциированной программы просмотра. Однако

средство

WinZip по

умолчанию использует программу Блокнот

для просмотра

файлов, для которых отсутствует явное указание на программу

просмотра.

(О

том,

как в

Windows

ХР назначить средство просмотра произвольному типу файлов,

рассказано в упражнении 6.4.)

Щ Мы научились просматривать файлы, находящиеся внутри архива, без распаковки

архива и, соответственно, без извлечения файлов. Это важно, поскольку далеко не

все архивы, поступающие на компьютер, особенно из Интернета, стоит распаковывать.

Предварительный просмотр позволяет убедиться в том, что архив содержит действи-

тельно необходимые данные, а также получить предварительную информацию о том,

как лучше распорядиться его содержимым.

Упражнение 14.2. Извлечение файлов nsZIP-apxHBa

15 мин

Предварительно определите папку, в которую будут помещены файлы, извле-

каемые из архива. Если никаких предпочтений

нет,

создайте временную папку,

например папку

С:\Мои

документы\21р_Те81.

386

Глава 14. Приемы и методы работы со сжатыми данными

Запустите диспетчер архивов

WinZip

и откройте Z/P-архив, размещенный на

гибком диске

А:.

Выделите файлы, которые желаете извлечь. При групповом выделении

пользуйтесь левой кнопкой мыши совместно с клавишами

CTRL

и SHIFT.

4. Дайте команду Actions • Extract (Действия • Извлечь) — откроется диалоговое

окно Extract (Извлечение), представленное на рис. 14.3.

Кнопка запуска

процесса извлечения

iiitriiii:

Папка для

размещения

извлекаемых

файлов

Переключатели

для выбора

файлов

lEADocuments

and SeUings\G\MoM

документы

Ф Selected ftle«

l/DilverwJle

exisltng flte*

nsbip older files

U«e

folder r«me*

Q Opw Explorer mvixm

Foidef«/drive?:

kXi

Рабочий стол

Мой

компьютер

^ Сетевое окружение

pill

; ij;^

Corel

U$er Files

>*'

'p Cpp

Ш ^ Delphi

• •'«

eBooks

Средства настройки

режима обновления ,

Панель выбора папки для

размещения извлекаемых

файлов

Рис.

14.3.

Управление извлечением файлов

из

архива

На левой панели диалогового окна установите необходимые переключатели.

6. На правой панели откройте папку-приемник,

которую произойдет извлечение

выделенных

файлов.

Работа на правой панели аналогична работе с Проводни-

ком Windows.

Запустите процесс извлечения файлов щелчком на командной кнопке Extract

(Извлечь).

8. По окончании процесса закройте диалоговое окно щелчком на кнопке Cancel

(Отмена) или

на

закрывающей кнопке

правом верхнем углу окна

завершите

работу с программой

WinZip

командой File • Exit (Файл • Выход).

9. С помощью Проводника (Пуск • Программы • Проводник) убедитесь в том, что

файлы, извлеченные из архива, действительно поступили в заданную папку.

10.

Удалите экспериментальную папку \Zip_Test.

[Д Мы научились извлекать файлы из архива в заданную папку. При этом у нас есть сле-

дующие возможности выбора:

• какие файлы извлекать, а какие — нет;

• в какую папку производить запись.

Практическое занятие

387

15 мин

Упражнение 14.3. Создание ZIP-архива

Создайте папку для экспериментов, например \Windows\Temp\Zip_Test.

Методом копирования наполните эту папку произвольными файлами, напри-

мер,

взяв их из стандартной папки \Windows\Media (файлы в этой папке имеют

«длинные имена», а нам важно убедиться

том,

что после архивации они оста-

ются неповрежденными).

Запустите диспетчер архивов WinZip.

Дайте команду File •

New Archive

(Файл • СЬздать

Архив) —

откроется диалого-

вое окно New Archive (Создание архива). В этом окне прежде всего выберите

папку, в которой будет создан архив, например \Windows\Temp\Zip_Test.

Введите имя архива в поле Имя файла (например. Media) и убедитесь, что в

поле Files of type (Тип файла) установлен тип

Zip

files.

6. Обязательно установите флажок

Add

dialog (Открывать окно Добавить) и щелк-

ните на кнопке ОК.

Если был установлен флажок

Add

dialog (Открывать

окно

Добавить),

откроется

диалоговое окно Add (Добавить), представленное на

рис.

14.4.

Защита

архива

паролем

Выбор

операции.

Степень

сжатия

Lfiokirt w^Zip_Tesl

:^ Windows ХР-

s^ Windows ХР - уведомление.wav

JxoA в Windows XP.wav

^ №ц{од из Windows XP.wav

^'0>t ^S^

AciJon:

(and replace) files

|Jcwnpre$$ion

К Normal

nS*v*yipathW<J

^'' <' - - ' ПResetarch^jjeattribute* ^\

G Storefdenarfte* «1^.3 format BbcMe m^^i

hidden

file»

Выбор

.файлов

Запуск

-операции

Учет

информации

о вложенных

.папках

Учет

атрибутов

-файлов

Рис.

14.4.

Управление добавлением файлов в архив

8. В раскрывающемся списке Action (Действие) выберите пункт Add (and replace)

files (Добавлять

заменять файлы).

388 Глава 14. Приемы

методы работы со сжатыми данными

9. В раскрывающемся списке Compression (Степень сжатия) выберите пункт

Normal (Обычная).

10.

В группе элементов управления Folders (Папки) флажок Include Subfolders

(Включая вложенные папки) следует всегда

устанавливать.

данном случае это

невозможно, потому

что в

нашем примере вложенных папок нет

данный фла-

жок дезактивирован.

11.

группе элементов управления Attributes (Атрибуты) убедитесь

том, что фла-

жок Include system and hidden files (Включать системные

скрытые файлы) уста-

новлен.

12.

Выделите файлы, включаемые в архив. При групповом выделении файлов

пользуйтесь левой кнопкой мыши совместно с клавишами

SHIFT

и CTRL Если

нужно выделить все файлы, можно воспользоваться комбинацией клавиш

CTRL+A.

13.

Щелкните на командной кнопке Add (Добавить в архив)

—

начнется процесс

создания архива.

14.

С помощью Проводника откройте папку \Windows\Temp\Zip_test. Разыщите

созданный файл Medla.zip. Установите его размер

—

по строке состояния или

переключившись в режим Таблица.

15.

Переключитесь

программу

WinZip.

Откройте

ней созданный архив

убеди-

тесь в том, что «длинные имена» файлов сохранились.

16.

Закройте программу WinZip.

[Д Мы научились создавать архивы сжатых файлов. При этом мы имеем возможность

выбрать, какие файлы ^ключаются в архив и в какой папке создается результирую-

щий

файл.

Мы

также можем выбрать степень

сжатия,

указать режим обновления фай-

лов

для

тех

случаев,

когда

архиве уже имеются

файлы,

одноименные добавляемым,

и задать режим упаковки папок с сохранением структуры вложенных папок.

Данные настройки выполняют в специальном диалоговом окне Add (Добавить). Они

особенно важны

тех случаях, когда диспетчер архивов используется с целью орга-

низации резервного копирования данных.

Упражнение 14.4. Защита ZIP-архива

15 мин

Запустите программу WiwZzp.

Дайте команду File • Open Archive (Файл • Открыть архив). Откройте ранее

созданный архив Media.zip.

Дайте команду Actions • Add (Действия • Добавить

архив)

—

откроется диало-

говое окно Add (Добавить).

В списке представленных файлов разыщите файл Media.zip, щелкните правой

кнопкой мыши на его значке и в открывшемся контекстном меню выберите

команду

Удалить.

Удаление ранее созданного архива необходимо для создания

нового архива под тем же именем.

Практическое занятие

389

Выделите все файлы списка комбинацией клавиш CTRL+A.

6. Для защиты создаваемого архива паролем щелкните на кнопке Password (Па-

роль)

—

откроется одноименное диалоговое окно, представленное на

рис.

14.5.

Поле ввода пароля.

Запрет отображения

пароля при вводе

£a$sword:

N«*r ih*p«$$*wxdwilib««ppfiedto

files лчэи sd3$e<:)uen(b> ad(j

or extract

htm the cufrent «rchive, «oUYtA\»

automatic^ cteated when the archive

i$OlO$ed

Cancel 1

Uelp

3M«l^pe*swo'€l

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

Рис.

14.5.

Задание пароля

для

защиты архива

Обратите внимание на флажок Mask Password

(Не

отображать

пароль).

Если он

установлен, пароль при вводе не будет отображаться на экране, а его символы

будут заменены подстановочным символом «*». Это мера защиты пароля от

посторонних. Однако в данном случае пользователь не может быть уверен в

том, что

он набрал пароль

правильно.

Поэтому

при

установленном флажке Mask

Password (Не отображать пароль) система запрашивает повторный (контроль-

ный) ввод пароля.

Введите пароль, например слово test, используя кроме алфавитных символов

произвольные знаки препинания

меняя

регистр

символов,

например

так;

t,e/s:T.

Щелкните на кнопке ОК. Обратите внимание на то, что диалоговое окно Add

(Добавить) изменило название

—

Add with password (Добавление и защитить

паролем).

Щелкните на командной кнопке Add (Добавить в архив)

—

начнется процесс

создания защищенного архива Media.zip.

Откройте созданный архив командой File • Open (Файл • Открыть).

Выделите любой файл, входящий в состав архива, и дайте команду

Actions • Extract (Действия • Извлечь).

открывшемся диалоговом окне Extract (Извлечение) проверьте правильность

установки необходимых элементов управления и выберите папку-приемник.

Щелкните на командной кнопке Extract

(Извлечь).

Процесс извлечения данных

из архива не запустится, а вместо него откроется диалоговое окно для ввода

пароля.

Убедитесь в том, что ввод неправильного пароля не позволяет извлечь файлы

из архива.

Убедитесь

в том, что

правильный ввод пароля действительно запускает процесс.

Закройте программу WinZip.

Мы научились создавать защищенные архивы. Защита выполняется одновременно

созданием самого архива. Надежность защиты во многом определяется размером сим-

вольного набора, использованного при задании пароля.