Die Bedeutung der Komprimierprogramme hat zwar dank voluminöser SSDs und besserer Internetverbindungen abgenommen. Dennoch stehen 7-Zip & Co. in den Hitparaden der Freeware-Anbieter nach wie vor ganz oben. Denn sie sind schnell, bedienerfreundlich, oftmals kostenlos, und sie erleichtern das Dateihandling. Nicht umsonst nennt man Komprimier- auch Packprogramme, da sie mehrere Dateien in einem File verpacken können, das sich dann einfacher kopieren und verschicken lässt. In der Fachsprache heißen solche Files deshalb oft Container oder auch Archiv.
Erstes ZIP-Tool stammt von 1989
Das erste Packprogramm erschien 1989 für DOS und bestand aus zwei Teilen: PKZIP (zum Komprimieren) und PKUNZIP (zum Dekomprimieren). Es stammte von dem Amerikaner Phil Katz, der sich im Programmnamen mit seinen Initialen verewigt hatte. Die Endung zip hingegen steht für das englische Wort für Reißverschluss und weist auf das Zusammenfügen von Einzeldateien zu einem größeren Archiv hin.
Phil Katz hatte auch den Kompressionsalgorithmus für Pkzip geschrieben und ihn Deflate genannt (deutsch: die Luft herauslassen). Den Algorithmus hatte er zwar mit einem Patent geschützt, doch seine Verwendung war auch in anderen Programmen erlaubt. Dadurch entstanden bald zahlreiche Anwendungen, die ebenfalls auf Deflate zurückgriffen. Unter anderem beruht das Grafikformat PNG auf Deflate. Mittlerweile ist das Patent für den Algorithmus ausgelaufen.
Die von Phil Katz gegründete Firma Pkware existiert bis heute und hat in den vergangenen Jahren das ZIP-Format ständig weiterentwickelt und erweitert. So wurden beispielsweise eine Verschlüsselungsfunktion eingebaut und eine Windows-Version vorgestellt. Der Deflate-Algorithmus kam zum ersten Mal in der Version 2 zum Einsatz und sorgt bis heute für die Kompatibilität zwischen den ZIP-Dateien der verschiedenen Packprogramme.
Winrar als alternativer Packer
Der schärfste Konkurrent für ZIP ist im Windows-Umfeld das Dateiformat RAR. Der Name steht für Roschal Archiv und weist auf den Erfinder hin, den russischen Programmierer Jewgeni Lasarewitsch Roschal. Im Unterschied zu ZIP wurde bei RAR lediglich der Dekompressionsalgorithmus freigegeben, nicht jedoch die Kompressionsmethode. Daher können zahlreiche Anwendungen zwar RAR-Archive öffnen, sie jedoch nicht erzeugen. Ausnahmen bilden der Dateimanager Speed Commander und das Kompressionsprogramm Squeez , bei denen die Programmierer den RAR-Algorithmus zur Komprimierung nachgebaut haben. Für eine hundertprozentige Kompatibilität gibt es jedoch keine Gewähr. Das einzige offizielle Programm zum Erzeugen von RAR-Archiven ist das kostenpflichtige WinRAR .
So funktioniert das Packen
ZIP-Programme komprimieren jede Datei einzeln und fügen zum Schluss alle Files zu einem Archiv zusammen. Das hat den Vorteil, dass man auch einzelne Dateien aus dem Archiv entpacken kann, ohne dass die Software dazu das gesamte Archiv auflösen muss. Auch das spätere Hinzufügen von Dateien ist damit problemlos möglich. Sollte die ZIP-Datei an einer Stelle beschädigt sein, so lassen sich in der Regel zumindest einige der enthaltenen Files wiederherstellen.
Der Nachteil dieses Verfahrens ist die nicht optimale Kompressionsrate. Dazu muss man verstehen, wie Kompressionsprogramme arbeiten: Sie suchen nach redundanten, also mehrfach vorhandenen Bit-Folgen und ersetzen sie durch einen kürzeren Stellvertreter. Wenn beispielsweise in einem Textdokument 100-mal das Wort „Windows“ vorkommt, wird es durch „Ws“ abgekürzt. Gleichzeitig speichert der Komprimierer an einer Stelle die Information, dass „Ws“ für „Windows“ steht. Bei Grafikdateien ist das Vorgehen ähnlich: Wenn in einem Landschaftsbild viel blauer Himmel zu sehen ist, also Tausende von blauen Pixeln enthalten sind, ersetzt der Packer sie durch ein Kürzel und speichert nur einmal die genaue Farbzusammensetzung des Blautons.
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Tipp: Komprimierung verbessern
ZIP-Software wendet die Methode, wiederkehrende Informationen durch Kürzel zu ersetzen, bei jeder Datei einzeln an (siehe oben). Effektiver wäre es allerdings, wenn sie alle zu archivierenden Files einbeziehen würde. Denn in diesem Fall könnten die Programme einheitliche Kürzel für alle Dateien definieren und zusätzlich Zeit und Platz sparen. Mit einem kleinen Trick können Sie dieses Manko beheben: Legen Sie in einem ersten Schritt ein unkomprimiertes ZIP-Archiv an, das Sie anschließend in einem zweiten Schritt noch komprimieren. In 7-Zip stellen Sie dazu im Drop-down-Menü „Kompressionsstärke“ die Option „Speichern“ ein und erzeugen so die ZIP-Datei. Dieses File bearbeiten Sie dann in einem zweiten Durchlauf mit der Kompressionsstärke „Ultra“.
RAR-Programme beziehen beim Komprimieren grundsätzlich alle Dateien mit ein und erzielen dadurch erheblich bessere Kompressionsraten. Allerdings lassen sich aus RAR-Archiven keine einzelnen Files herausziehen, ohne das gesamte Archiv zu dekomprimieren. Und: Ist die RAR-Datei beschädigt, sind in den meisten Fällen sämtliche enthaltenen Files futsch. Zwar haben die Entwickler aus diesem Grund das RAR-Format mit Fehlerkorrekturdaten versehen, die das Schlimmste verhindern sollen. Bei stärkeren Beschädigungen sind sie allerdings wirkungslos.
Da die Komprimierung nicht freigegeben und die Software Winrar kostenpflichtig ist, wurde das RAR-Format nie zu einer ernsthaften Gefahr für die Marktführerschaft des ZIP-Formats.
Kompression: Verlustfrei oder mit Verlust
Packprogramme wie 7-Zip verwenden eine verlustfreie Kompression, bei der keine Informationen verlorengehen. Das gilt für alle Dateien, auch für Fotos und Musik. Eine Verlustkompression findet in bestimmten Dateiformaten statt, beispielsweise bei JPEG-Bildern oder MP3-Files. Dort entfernt der Algorithmus Bilddetails beziehungsweise Audioinformationen, die für den Menschen nicht sichtbeziehungsweise hörbar sind. Auf diese Weise werden höhere Kompressionsraten erzielt, allerdings auf Kosten der Qualität. Diese Kompression wird bei der Bild- und Tonerzeugung oder -konvertierung vorgenommen, nicht aber beim Packen mit einem Programm wie 7-Zip & Co.
Beliebtes Spezialtool: 7-Zip
7-Zip bietet das eigene, proprietäre Format 7z an, das bei der Kompressionsrate nahe an RAR herankommt. Dazu bezieht es auf Wunsch alle Dateien eines Archivs in die Dublettensuche ein. 7z arbeitet mit einem optimierten Deflate-Algorithmus und bietet daher die gleichen Vorteile wie ZIP. Der Nachteil: 7z-Dateien können Sie ausschließlich mit 7-Zip anlegen und dekomprimieren.
ZIP-Tool vs. Windows-Bordmittel
Microsoft hatte bereits in Windows XP den Deflate-Algorithmus integriert, mit dem man direkt aus dem Explorer heraus ZIP-Archive erzeugen und ZIP-Dateien entpacken kann.
Bis heute ist die Komprimierfunktion Teil des Betriebssystems. Ihr großer Vorteil ist die einfache Bedienung über das Kontextmenü der rechten Maustaste oder das Menü des Windows Explorers.
Die Nachteile der Windows-Komprimierung sind die bescheidene Funktionalität und die fehlende Kompatibilität zu einigen ZIP-Formaten. So können Sie in Windows beispielsweise keine mehrteiligen Archive anlegen oder die ZIP-Dateien verschlüsseln und mit einem Passwort schützen. Zwar ist Windows in der Lage, verschlüsselte ZIP-Files nach Passworteingabe zu öffnen, es kann sie jedoch nicht erzeugen. Zudem kann Windows nur mit ZIP-Archiven umgehen, die mit Deflate oder der 64-Bit-Variante Deflate64 angelegt wurden. Wenn Sie 7-Zip öffnen, finden Sie dort jedoch bei „Kompressionsverfahren“ zusätzlich die Einträge „BZip2“, „LZMA“ und „PPMd“. Dabei handelt es sich um alternative Algorithmen, die jedoch ebenfalls ZIP-Dateien erzeugen und dabei teilweise deutlich bessere Kompressionsraten liefern. 7-Zip und andere Packprogramme können damit umgehen, Windows jedoch nicht. Das Betriebssystem listet zwar den Inhalt auf, kann die enthaltenen Dateien jedoch nicht dekomprimieren.
Besser packen mit diesen Tricks
Die neueren Versionen der Packprogramme bieten beim Komprimieren eine Vielzahl von Optionen an. Am Beispiel von 7-Zip erklären wir Ihnen, was die einzelnen Einstellungen bedeuten. Viele davon finden Sie auch in anderen Tools wie Winrar und Winzip.
Öffnen Sie 7-Zip, markieren Sie einige Files und klicken Sie anschließend auf „Datei –› 7-Zip –› Zu einem Archiv hinzufügen“. Im folgenden Fenster haben Sie folgende Auswahlmöglichkeiten:
Archiv: Hier stellen Sie den Pfad und den Dateinamen des neuen Archivs ein.
Archivformat: In diesem Menü haben Sie die Wahl zwischen sieben Formaten. Am besten nehmen Sie das voreingestellte „ZIP“. Die Formate Bzip2, Gzip und XZ unterstützen lediglich die Komprimierung einer Datei pro Archiv. Das Format TAR wird vor allem in Linux und Unix verwendet und eignet sich damit für den einfachen Datenaustausch mit diesen Systemen. Die Endung wim weist auf das Windows Imaging Format hin, das Microsoft bei Windows Vista, Windows 7 und Server 2008 für die Installationsdateien boot.wim und install.wim verwendete. 7z schließlich ist das proprietäre Archivformat von 7-Zip, das zwar sehr effektiv komprimiert, aber nur mit diesem Programm genutzt werden kann.
Kompressionsstärke: Mit „Speichern“ erzeugen Sie ein unkomprimiertes Archiv. In den weiteren Stufen bis hin zu „Ultra“ verbessert sich jeweils die Kompressionsstärke. In den Einstellungen „Maximum“ und „Ultra“ nimmt die Verarbeitungsgeschwindigkeit ab und der Bedarf an Arbeitsspeicher deutlich zu. Ein halbwegs aktueller PC kommt damit jedoch gut zurecht.
Kompressionsverfahren: Siehe oben im Abschnitt zur Windows-Komprimierung. Am besten belassen Sie es bei der Einstellung „Deflate“.
Wörterbuchgröße: Je höher dieser Wert, desto besser die Kompressionsrate. Gleichzeitig verringert sich jedoch die Geschwindigkeit, und der Speicherbedarf nimmt zu. Der einstellbare Wert hängt vom gewählten Kompressionsverfahren ab.
Wortgröße: Gibt die maximale Länge der Bit-Folgen an, welche das Programm bei der Suche nach identischen Inhalten einer Datei berücksichtigt. Ein höherer Wert führt bei Dateien mit vielen gleichförmigen Inhalten, wie etwa Landschaftsfotos, zu einer geringfügig besseren Kompressionsgeschwindigkeit.
Größe solider Blöcke: Nur für das 7z-Format verfügbar. Mit der Option „Solide“ stellen Sie ein, dass der Kompressionsalgorithmus über alle Dateien eines Archivs hinweg nach identischen Bit-Folgen sucht. Bei einer großen Anzahl von Dateien kann das allerdings die Verarbeitung erheblich verlangsamen.
Anzahl CPU-Threads: Bestimmt, wie viele CPU-Kerne für die Komprimierung eingesetzt werden. Wenn Sie parallel noch andere Arbeiten ausführen, empfiehlt es sich, nicht alle Kerne Ihres Prozessors für 7-Zip zu reservieren.
Parameter: 7-Zip wird automatisch auch als Version für die Kommandozeile installiert und dort mit 7z.exe aufgerufen. Dort unterstützt es genauso wie unter Windows eine Fülle von Parametern. Näheres dazu finden Sie in der Hilfe oder in der Dokumentation unter https://documentation.help/7-Zip/start.htm .
Verschlüsselungsverfahren: AES-256 ist als Verschlüsselung sicherer als Zipcrypto, wird allerdings nur von 7-Zip, Winzip, Winrar und einigen anderen Tools unterstützt, nicht jedoch von Windows.
Windows-Partitionen komprimieren
Windows besitzt eine NTFS-Komprimierung, um die Dateien auf entsprechenden Partitionen zu verkleinern. Sie erreichen sie, indem Sie im Explorer mit der rechten Maustaste auf ein Laufwerk klicken, die „Eigenschaften“ aufrufen, vor die Option „Laufwerk komprimieren, um Speicherplatz zu sparen“ ein Häkchen setzen und auf „OK“ klicken. Achtung: Vor der Komprimierung des Laufwerks sollten Sie unbedingt ein Backup Ihrer Daten machen.
Besser als eine Laufwerkskomprimierung ist allerdings der Wechsel zu einer größeren Festplatte/SSD oder das Auslagern von Daten auf ein externes Laufwerk oder in die Cloud. Denn das ständige Komprimieren und Dekomprimieren von Daten kostet CPU-Ressourcen. Zudem kommt es beim Installieren von neuen Programmen auf komprimierten Laufwerken immer wieder zu Fehlermeldungen. Insbesondere Laufwerk C: sollte niemals komprimiert werden. Verwenden Sie die Funktion, wenn überhaupt, möglichst nur bei Archiv-Partitionen, auf denen Sie etwa Ihre Fotos speichern.
Autor: Roland Freist
Roland Freist bearbeitet als freier IT-Fachjournalist Themen rund um Windows, Anwendungen, Netzwerke, Security und Internet.