compression - zlib、gzip 和 zip 有什么关系？它们有什么共同点，又有什么不同？

Question

zlib 中使用的压缩算法与 gzip 和 zip 中的压缩算法基本相同。什么是 gzip 和 zip？它们有何不同，又有何相同之处？

Answer 1

简写:
.zip is an archive format通常使用 Deflate compression method . .gz gzip format用于单个文件，也使用 Deflate 压缩方法。 gzip 通常与 tar to make a compressed archive format 结合使用, .tar.gz . zlib library提供供 zip、gzip、png 使用的 Deflate 压缩和解压代码(在放气数据上使用 zlib wrapper)和许多其他应用程序。
长表:
ZIP format由 Phil Katz 开发为具有开放规范的开放格式，他的实现 PKZIP 是共享软件。它是一种存档格式，用于存储文件及其目录结构，其中每个文件都被单独压缩。文件类型为 .zip .可以选择对文件以及目录结构进行加密。
ZIP 格式支持多种压缩方法:

    0 - The file is stored (no compression)
    1 - The file is Shrunk
    2 - The file is Reduced with compression factor 1
    3 - The file is Reduced with compression factor 2
    4 - The file is Reduced with compression factor 3
    5 - The file is Reduced with compression factor 4
    6 - The file is Imploded
    7 - Reserved for Tokenizing compression algorithm
    8 - The file is Deflated
    9 - Enhanced Deflating using Deflate64(tm)
   10 - PKWARE Data Compression Library Imploding (old IBM TERSE)
   11 - Reserved by PKWARE
   12 - File is compressed using BZIP2 algorithm
   13 - Reserved by PKWARE
   14 - LZMA
   15 - Reserved by PKWARE
   16 - IBM z/OS CMPSC Compression
   17 - Reserved by PKWARE
   18 - File is compressed using IBM TERSE (new)
   19 - IBM LZ77 z Architecture 
   20 - deprecated (use method 93 for zstd)
   93 - Zstandard (zstd) Compression 
   94 - MP3 Compression 
   95 - XZ Compression 
   96 - JPEG variant
   97 - WavPack compressed data
   98 - PPMd version I, Rev 1
   99 - AE-x encryption marker (see APPENDIX E)

方法 1 到 7 是历史方法，未使用。方法 9 到 98 是相对较新的补充，并且使用量不同，使用量很小。在 ZIP 格式中真正广泛使用的唯一方法是方法 8， Deflate ，以及在更小范围内的方法 0，它根本没有压缩。几乎每个 .zip您将在野外遇到的文件将只使用方法 8 和 0，可能只是方法 8。(方法 8 还具有一种无需压缩和相对较少扩展即可有效存储数据的方法，并且方法 0 无法流式传输，而方法8个都可以。)
ISO/IEC 21320-1:2015 standard for file containers是一种受限的 zip 格式，例如用于 Java 存档文件 (.jar)、Office Open XML 文件(Microsoft Office .docx、.xlsx、.pptx)、Office 文档格式文件(.odt、.ods、.odp)，和 EPUB 文件 (.epub)。该标准将压缩方法限制为 0 和 8，以及其他限制，例如不加密或签名。
1990 年左右， Info-ZIP group编写了 zip 的可移植、免费、开源实现和 unzip实用程序，支持使用 Deflate 格式进行压缩，以及对该格式和早期格式的解压缩。这大大扩展了 .zip的用途格式。
在 90 年代初， gzip format被开发作为 Unix compress utility 的替代品，源自 Info-ZIP 实用程序中的 Deflate 代码。 Unix compress旨在压缩单个文件或流，附加 .Z到文件名。 compress使用 LZW compression algorithm ，当时正在申请专利，其免费使用受到专利持有人的争议。虽然某些 Deflate 的具体实现已获得 Phil Katz 的专利，但格式不是，因此可以编写不侵犯任何专利的 Deflate 实现。在过去的 20 多年里，这种实现并没有受到如此大的挑战。 Unix gzip实用程序旨在替代 compress ，实际上是能够解压 compress - 压缩数据(假设您能够解析该句子)。 gzip附加一个 .gz到文件名。 gzip使用 Deflate 压缩数据格式，它的压缩比 Unix 好很多 compress ，解压速度非常快，并添加了 CRC-32 作为数据的完整性检查。标题格式还允许存储比 compress 更多的信息。允许的格式，例如原始文件名和文件修改时间。
虽然 compress仅压缩单个文件，通常使用 tar实用程序将文件、它们的属性和它们的目录结构归档到单个 .tar 中。文件，然后用 compress 压缩它制作 .tar.Z文件。事实上， tar实用程序曾经并且仍然可以选择同时进行压缩，而不必通过管道传输 tar 的输出至 compress .这一切都延续到了 gzip 格式，而 tar可以选择直接压缩到 .tar.gz格式。 tar.gz格式比 .zip 压缩得更好办法，由于压缩了一个 .tar可以利用跨文件的冗余，尤其是许多小文件。 .tar.gz由于其非常高的可移植性，它是 Unix 上使用的最常见的存档格式，但也有更有效的压缩方法在使用，因此您经常会看到 .tar.bz2和 .tar.xz文件。
不像 .tar , .zip最后有一个中央目录，提供内容列表。那和单独的压缩提供了对 .zip 中各个条目的随机访问。文件。一个 .tar文件必须从头到尾解压缩和扫描才能建立目录，这就是 .tar文件被列出。
gzip 推出后不久，大约在 1990 年代中期，同样的专利纠纷对 .gif 的免费使用提出了质疑。图像格式，在公告板和万维网上非常广泛地使用(当时是一个新事物)。于是一小群人创建了PNG无损压缩图像格式，文件类型 .png , 替换 .gif .该格式还使用 Deflate 格式进行压缩，在图像数据上的过滤器暴露更多冗余之后应用该格式。为了促进 PNG 格式的广泛使用，创建了两个免费的代码库。 libpng和 zlib . libpng 处理了 PNG 格式的所有功能，zlib 提供了供 libpng 以及其他应用程序使用的压缩和解压缩代码。 zlib 改编自 gzip代码。
所有提到的专利都已过期。
zlib 库支持 Deflate 压缩和解压缩，以及围绕 deflate 流的三种包装。这些是:根本没有包装(“原始”放气)， zlib wrapping ，用于 PNG 格式数据块和 gzip 包装，为程序员提供 gzip 例程。 zlib 和 gzip 包装之间的主要区别在于 zlib 包装更紧凑，6 个字节，而 gzip 最少 18 个字节，并且完整性检查 Adler-32 比 gzip 使用的 CRC-32 运行得更快。读取和写入 .zip 的程序使用原始 deflate。格式，这是另一种包装压缩数据的格式。
zlib 现在广泛用于数据传输和存储。例如，大多数服务器和浏览器的 HTTP 事务使用 zlib 压缩和解压缩数据，特别是 HTTP header Content-Encoding: deflate意味着 deflate compression method wrapped inside the zlib data format .
deflate 的不同实现可能导致相同输入数据的不同压缩输出，正如存在可选择的压缩级别所证明的那样，该级别允许权衡压缩效率与 CPU 时间。 zlib 和 PKZIP 不是 deflate 压缩和解压缩的唯一实现。两者 7-Zip archiving utility和谷歌的 zopfli library能够使用比 zlib 多得多的 CPU 时间，以便在使用 deflate 格式时尽可能挤出最后几位，与 zlib 的最高压缩级别相比，压缩大小减少了几个百分点。 pigz utility是 gzip 的并行实现，包括使用 zlib(压缩级别 1-9)或 zopfli(压缩级别 11)的选项，并且通过将大文件的压缩拆分到多个处理器和内核上，在一定程度上减轻了使用 zopfli 的时间影响。