Деякі відомості про архівацію

2.1 Деякі відомості про архівацію

Під час роботи на комп'ютері може відбутися втрата інформації, що знаходиться на магнітних дисках у файлах, з різних причин (фізичне псування, випадкове вилучення, руйнування вірусом та н.).

Щоб зменшити можливі втрати інформації, створюють на дискетах архівні копії файлів. Однак копії займають стільки ж місця на дискеті, скільки і вихідні файли. І якщо обсяги файлів, що копіюються, великі, то знадобиться багато дискет. Тому різними фірмами були розроблені спеціальні програми-архіватори. Вони дають змогу заощаджувати місце на архівних дискетах завдяки ущільненню інформації й об'єднують групи файлів в один архівний файл.

Архівний файл — це файл або група файлів, записаних у стисненому вигляді в єдиний файл, з якого їх можна добути у початковому вигляді. Характерною особливістю більшості типів даних є їх надлишковість. Ступінь надлишковості даних залежить від типу даних. Наприклад, для відеоданих ступінь надлишковості в декілька разів більша ніж для графічних даних, а ступінь надлишковості графічних даних, у свою чергу, більша за ступінь надлишковості текстових даних. Іншим фактором, що впливає на ступінь надлишковості є прийнята система кодування. Прикладом систем кодування можуть бути звичайні мови спілкування, які є ні чим іншим, як системами кодування понять та ідей для висловлення думок. Так, встановлено, що кодування текстових даних за допомогою засобів української мови дає в середньому надлишковість на 20-25% більшу ніж кодування аналогічних даних засобами англійської мови.

Для людини надлишковість даних часто пов'язана з якістю інформації, оскільки надлишковість, як правило, покращує зрозумілість та сприйняття інформації. Однак, коли мова йде про зберігання та передачу інформації засобами комп'ютерної техніки, то надлишковість відіграє негативну роль, оскільки вона приводить до зростання вартості зберігання та передачі інформації. Особливо актуальною є ця проблема у випадку необхідності обробки величезних обсягів інформації при незначних об'ємах носіїв даних. У зв'язку з цим постійно виникає проблема позбавлення надлишковості або стиснення даних. Коли методи стиснення даних застосовуються до готових файлів, то часто замість терміну "стиснення даних" вживають термін "архівування даних", стиснений варіант даних називають архівом, а програмні засоби, що реалізують методи стиснення називаються архіваторами.

В залежності від того, в якому об'єкті розміщені дані, що підлягають стисненню розрізняють:

1.  Стиснення (архівування) файлів: використовується для зменшення розмірів файлів при підготовці їх до передавання каналами зв'язку або до транспортування на зовнішніх носіях малої ємності;

2.  Стиснення (архівування) папок: використовується як засіб зменшення обсягу папок перед довготерміновим зберіганням, наприклад, при резервному копіюванні;

3.  Стиснення (ущільнення) дисків: використовується для підвищення ефективності використання дискового простору шляхом стиснення даних при записі їх на носії інформації (як правило, засобами операційної системи).

Існує багато практичних алгоритмів стиснення даних, але всі вони базуються на трьох теоретичних способах зменшення надлишковості даних. Перший спосіб полягає в зміні вмісту даних, другий - у зміні структури даних, а третій - в одночасній зміні як структури, так і вмісту даних.

Якщо при стисненні даних відбувається зміна їх вмісту, то метод стиснення є незворотнім, тобто при відновленні (розархівуванні) даних з архіву не відбувається повне відновлення інформації. Такі методи часто називаються методами стиснення з регульованими втратами інформації. Зрозуміло, що ці методи можна застосовувати тільки для таких типів даних, для яких втрата частини вмісту не приводить до суттєвого спотворення інформації. До таких типів даних відносяться відео - та аудіо дані, а також графічні дані. Методи стиснення з регульованими втратами інформації забезпечують значно більший ступінь стиснення, але їх не можна застосовувати до текстових даних. Прикладами форматів стиснення з втратами інформації можуть бути: JPEG (Joint Photographic Experts Group) для графічних даних; MPG - для для відеоданих; MP3 - для аудіоданих.

Якщо при стисненні даних відбувається тільки зміна структури даних, то метод стиснення є зворотнім. У цьому випадкові з архіву можна відновити інформацію повністю. Зворотні методи стиснення можна застосовувати до будь-яких типів даних, але вони дають менший ступінь стиснення у порівнянні з незворотними методами стиснення. Приклади форматів стиснення без втрати інформації: GIF (Graphics Interchange Format), TIFF (Tagged Image File Format) - для графічних даних; AVI - для відеоданих; ZIP, ARJ, RAR, CAB, LH - для довільних типів даних. Існує багато різних практичних методів стиснення без втрати інформації, які, як правило, мають різну ефективність для різних типів даних та різних обсягів. Однак, в основі цих методів лежать три теоретичних алгоритми:

·  алгоритм RLE (Run Length Encoding);

·  алгоритми групи KWE(KeyWord Encoding);

·  алгоритм Хафмана.

2.2 Алгоритм RLE

В основі алгоритму RLE лежить ідея виявлення послідовностей даних, що повторюються, та заміни цих послідовностей більш простою структурою, в якій вказується код даних та коефіцієнт повторення. Наприклад, нехай задана така послідовність даних, що підлягає стисненню:

1 1 1 1 2 2 3 4 4 4

В алгоритмі RLE пропонується замінити її наступною структурою: 1 4 2 2 3 1 4 3, де перше число кожної пари чисел -це код даних, а друге - коефіцієнт повторення. Якщо для зберігання кожного елементу даних вхідної послідовності відводиться 1 байт, то вся послідовність займатиме 10 байт пам'яті, тоді як вихідна послідовність (стиснений варіант) займатиме 8 байт пам'яті.

Чим менше значення коефіцієнта стиснення, тим ефективніший метод стиснення. Зрозуміло, що алгоритм RLE буде давати кращий ефект стиснення при більшій довжині послідовності даних, що повторюється. У випадкові розглянутого вище прикладу, якщо вхідна послідовність матиме такий вигляд: 1 1 1 1 1 1 3 4 4 4, то коефіцієнт стиснення буде рівний 60%. У зв'язку з цим найбільша ефективність алгоритму RLE досягається при стисненні графічних даних (особливо для однотонових фонових зображень).

2.3 Алгоритми групи KWE

В основі алгоритму стиснення за ключовими словами покладено принцип кодування лексичних одиниць групами байт фіксованої довжини. Прикладом лексичної одиниці може бути звичайне слово. На практиці, в ролі лексичних одиниць вибираються послідовності символів, що повторюються, які кодуються ланцюжком символів (кодом) меншої довжини. Результат кодування зводиться в таблицю, утворюючи так званий словник.

Існує досить багато реалізацій цього алгоритму, серед яких найбільш поширеними є алгоритм Лемпеля-Зіва (алгоритм LZ) та його модифікація алгоритм Лемпеля-Зіва-Велча (алгоритм LZW). Словником в даному алгоритмі є потенційно нескінченний список фраз. Алгоритм починає роботу з майже пустого словника, що містить тільки один закодований рядок, так званий NULL-рядок. Коли зчитується черговий символ вхідної послідовності даних, він додається до поточного рядка. Процес продовжується доти, поки поточний рядок відповідає якій-небудь фразі з словника. Але рано або пізно поточний рядок перестає відповідати якій-небудь фразі словника. У цей момент, коли поточний рядок являє собою останній збіг зі словником плюс щойно прочитаний символ повідомлення, кодер видає код, що складається з індексу збігу і наступного за ним символу, що порушив збіг рядків. Крім того, нова фраза, що складається з індексу збігу і наступного за ним символу, додається в словник. У наступний раз, коли ця фраза з'явиться в повідомленні, вона може бути використана для побудови більш довгої фрази, що підвищує міру стиснення інформації.

Алгоритм LZW побудований навколо таблиці фраз (словника), яка відображає рядки символів стиснуваного повідомлення в коди фіксованої довжини. Таблиця володіє так званою властивістю передування, тобто для кожної фрази словника, що складається з деякої фрази w і символу К фраза w також міститься в словнику. Якщо всі частинки словника повністю заповнені кодування перестає бути адаптивним (кодування відбувається виходячи з вже існуючих в словнику фраз).

Алгоритми стиснення цієї групи найефективніші для текстових даних великих обсягів і малоефективні для файлів малих розмірів (за рахунок необхідності зберігання словника).

2.4 Алгоритм Хафмана

В основі алгоритму Хафмана лежить ідея кодування бітовими групами. Спочатку проводиться частотний аналіз вхідної послідовності даних, тобто встановлюється частота входження кожного символу, що зустрічається у ній. Після цього символи сортуються по спаданню частоти входження.

Основна ідея полягає в наступному: чим частіше зустрічається символ, тим меншою кількістю біт він кодується. Результат кодування зводиться в словник, що необхідний для декодування.

Розглянемо простий приклад, що ілюструє роботу алгоритму Хафмана. Нехай задано текст, в якому літера 'А' входить 10 разів, літера 'B' - 8 раз, 'C'- 6 разів , 'D' - 5 разів, 'E' і 'F' - по 4 рази. Тоді один з можливих варіантів кодування за алгоритмом Хафмана наведений у таблиці 2.

Таблиця 2

Символ	Частота входження	Бітовий код
A	10	00
B	8	01
C	6	100
D	5	101
E	4	110
F	4	111

Як видно з таблиці 1, розмір вхідного тексту до стиснення рівний 37 байт, тоді як після стиснення - 93 біт, тобто майже 12 байт (без врахування довжини словника). Коефіцієнт стиснення рівний 32%. Алгоритм Хафмана універсальний, тобто його можна застосовувати для стиснення даних будь-яких типів, але він малоефективний для файлів малих розмірів (за рахунок необхідності зберігання словника).

На практиці програмні засоби стиснення даних синтезують ці три "чистих" алгоритми, оскільки їх ефективність залежить від типу та обсягу даних. У таблиці 3 наведені найпоширеніші формати стиснення та відповідні їм програми-архіватори, що використовуються на практиці.

Таблиця 3.

Формат стиснення	Операційна система MS DOS		Операційна система Windows
	Програма архівування	Програма розархівування	Програма архівування	Програма розархівування
ARJ	Arj.exe	Arj.exe	WinArj.exe	WinArj.exe
RAR	Rar.exe	Unrar.exe	WinRar.exe	WinRar.exe
ZIP	Pkzip.exe	Pkunzip.exe	WinZip.exe	WinZip.exe

Крім того, сучасні архіватори надають користувачеві повний спектр послуг для роботи з архівами, основними з яких є:

1.  створення нового архіву;

2.  додавання файлів в існуючий архів;

3.  розпакування файлів з архіву;

4.  створення архівів, що саморозпаковуються (self-extractor archive);

5.  створення розподілених архівів фіксованих розмірів для носіїв малої ємності;

6.  захист архівів паролями від несанкціонованого доступу;

7.  перегляд вмісту файлів різних форматів без попереднього розархівування;

8.  пошук файлів і даних всередині архіву;

9.  перевірка на віруси в архіві до розпакування;

10.  вибір та налаштування коефіцієнта стиснення.

На початку архівного файла розташовується його зміст, який містить:

• ім'я файла;

• відомості про папку, в якій знаходиться вихідний файл;

• розмір вихідного файла на диску й у стисненому вигляді в архіві;

• код циклічного контролю файла для перевірки цілісності архіву.

Програми для архівації реалізують такі основні функції:

• запис файлів в архів у стисненому вигляді та добування їх з архіву у початковому вигляді;

• додання, відновлення, переміщення і перейменування файлів в архіві;

• вилучення файлів з архіву;

• перегляд змісту архіву та ін.

Програми-архіватори різняться форматом ущільнення, швидкістю роботи, ступенем стиснення файлів, зручністю використання тощо.

Для стиснення інформації найчастіше користуються програмою-архіватором WinRAR.

Робота з програмою-архіватором WinRAR

Програма WinRAR призначена для створення і керування архівними файлами. Вона є 32-розрядною версією архіватора RAR для ОС Windows.

Програма WinRAR забезпечує:

• повну підтримку архівів RAR і ZІР;

• високий ступінь стиснення інформації завдяки високоефективному алгоритму стиснення даних;

• стиснення мультимедіа файлів за допомогою спеціального алгоритму;

• підтримку технології Drag and Drop;

• керування архівами форматів САВ, АRJ і LZH;

• підтримку неперервних архівів (ступінь стиснення інформації в них на 10—50% більший, ніж звичайними методами стиснення);

• підтримку багатотомних архівів;

• створення звичайних і багатотомних архівів, що розпаковуються (SFХ, від англ. SelF-eXtracting);

• відновлення фізично пошкоджених архівів;

• підтримку додаткових функцій (шифрування, додання архівних коментарів, протоколювання помилок та ін.)

Для запуску програми WinRAR необхідно двічі клацнути мишею на значку додатка або на його ярлику. При цьому на екрані відображається головне вікно програми аналогічно вікну папки Windows.

Архіватор працює в режимі керування файлами або архівами. При завантаженні програми WinRAR активним є режим керування файлами. Для входження в режим керування архівами треба двічі клацнути мишею на імені архіву, знаходячись у режимі керування файлами.

Головне вікно програми WinRAR містить смугу заголовка, рядок меню, панель інструментів, рядок стану і робочу область.

У смузі заголовка є кнопки системного меню, згортання, розгортання та закриття вікна, а також відображаються імена поточного диска, папки і програми WinRAR.

Рядок меню включає шість меню: Файл, Команды, История, Избранное, Параметры і ?.

Файл містить команди для вибору і/або перегляду вмісту дисків та папок, а також їх закриття.

Команди включає команди виконання основних функцій програми WinRAR.

История відображає імена файлів, з якими виконувалися дії останнім часом.

Избранное забезпечує додання папок і архівів у папку Избранное.

Параметри містить команди для встановлення параметрів програми WinRAR.

Меню «?» забезпечує доступ до довідкової системи програми WinRAR.

На панелі інструментів знаходяться кнопки, що повторюють пункти з меню Команди, а також список дисків, який розкривається для зміни диска.

У робочій області вікна відображається вміст поточної лапки (в режимі керування файлами) або вміст архіву (в режимі керування архівами).

Для кожного файла показуються ім'я, розмір, тип і дата його зміни, а для файлів в архіві додається ще й розмір після архівації.

Для переходу до батьківської папки треба двічі клацнути мишею на папці «..» або натиснути на клавішу «Васkspace».

На панелі інструментів відображаються кнопки команд, що відповідають режимам керування файлами й архівами.

У рядку стану знаходяться кнопки «Диск» (для зміни поточного диска) і «Ключ» (для введення пароля). За замовчуванням значок ключа має жовтий колір, після введення пароля — червоний. У середній частині рядка виводиться розмір виділених файлів або поточний стан, у правій — загальна кількість файлів у поточній папці та їхній розмір.

У табл. 1 наведено основні команди і відповідні кнопки панелі інструментів WinRAR, а також їхнє призначення.

Таблиця 4

 Основні команди і відповідні кнопки панелі інструментів WinRAR

№ вор.		Команда	Кнопка, клавіша	Режим керування		Виконання
1		2	3	4		5
1		Добавить файлы в архив	Добавить, <А1t+А>	Файлами		Створення архіву
2		Просмотреть файл	Просмотр, <Аlt+V >	Файлами, архівами		Перегляд вмісту файла за допомогою вбудованої програми перегляду
3		Удаление файлов	Удалить, <А1t+D>, <Del>	Те саме		Вилучення файлів і папок у Корзину, вилучення архівних файлів та папок назавжди
4		Восстановить архив	Поправить, <А1t+R>	Файлами		Відновлення зіпсованого архіву RAR або ZIР; новий архів має ім'я recover.rar або reconst.rar
5		Оценить степень сжатия	Оценить, <Аlt+S>	Те саме		Оцінювання можливостей та часу стиснення файлів і папок за допомогою різних форматів та методів стиснення
6		Извлечь из выделенных архивов	Извлечь, <А1t+Е>	- // -		Добування всіх файлів з одного або кількох архівів
7		Протестировать выделенные архивы	Тест, <А1t-Т>	- // -		Тестування файлів з одного або кількох архівів; помилки під час тестування відображаються у вікні “Диагностические сообщения”
8	Извлечь файлы из архива		Извлечь, <Аlt+Е>		Архівами		Добування файлів і папок з одного архіву у поточну папку
9	Извлечь в другую палку		Извлечь в, <А1t+А>		Те саме		Добування файлів і папок з одного архіву в указану папку
10	Протестировать файлы в архиве		Тест, <Alt+Т>		- // -		Тестування файлів і папок з одного архіву; помилки під час тестування відображаються у вікні “Диагностические сообщения»
11	Добавить информаиию для восста-новления		Зашита, <А1t +Р>		- // -		Додання інформації для відновлення у відкритий архів
12	Запретить изменения в архиве		Заирет, <А1t+L>		- // -		Заборона змін в архіві за допомогою програми WinRAR (блокування важливих архівів)
13	Преобразовать архив в SFX		SFХ, <Аlt+S>		- // -		Перетворення архіву на архів, що саморозпаковується
14	Информация об архиве		Инфо, <А1t+І>		- // -		Відображення інформації про відкритий архів

Примітки. Для виконання команд 1—10 спочатку треба виділити файли і папки, а щоб виконати команди 11—14, виділяти файли не треба.

2. Виділення файлів і папок здійснюється так само, як і в ОС Windows. Крім того, виділити файл або папку можна за допомогою клавіші <Пропуск>. Повторне натиснення на неї скасовує це виділення.

3. Тільки під час добування або тестування, якщо не було виділено жодного файла, будуть вибрані або протестовані всі файли архіву.

Створення архівних файлів

Для архівації файлів необхідно:

1. Завантажити програму WinRAR. У робочій області вікна відображається список файлів і папок поточної папки.

2. Перейти до папки, в якій знаходяться файли для архівації. Для зміни поточного диска використовується список дисків на панелі інструментів або кнопка «Диск» у рядку стану.

3. Виділити файли і папки, які треба заархівувати.

4. Виконати команду з меню Команди—Добавить файлы в архив або клацнути мишею на кнопці «Добавить» панелі інструментів.

5. У діалоговому вікні «Имя й параметри архива» ввести ім'я архіву або підтвердити ім'я, запропоноване за замовчуванням.

Метод обновлених із списку, шо розкривається (Добавить с заменой файлов, Добавить с обновлением файлов або Обновить существующие файли).

Параметры архивации із списку:

Удалить файлы после архивации;

Создать SFХ-архив;

Создать непрерывный архив (усі виділені файли подаються одним архівним файлом);

Мультимедиа-сжатие (архівуються повноколірні графічні ВМР-файли і звукові Win-файли) та ін.;

Параметры резервного копирования.

Після введення потрібних параметрів клацнути мишею на кнопці “ОК”.

Під час архівації відображається вікно із статистикою, після архівації — архівний файл, що є поточним виділеним файлом.

Перед архівацією файлів можна оцінити передбачуваний ступінь їх стиснення, щоб вибрати деякі параметри. Для цього потрібно після виділення файлів виконати команду з меню Команди - Оценить - Степінь сжатия або клацнути мишею на кнопці «Оценить» панелі інструментів. У вікні «Предполагаемая степень сжатия», що з'явиться на екрані, відображається інформація про архівацію форматами RAR і ZІР різними методами стиснення.

Діалогове вікно дає змогу ввести також такі параметри:

Формат архива (RАR. або ZІР);

Метод сжатия із списку, що розкривається (Без сжатия, Скоростной, Бистрий, Обычный, Хороший або Наилучший).

Наступні параметри підтримують тільки архіви RAR:

Размер словаря із списку, що розкривається. Якщо ємність оперативної пам'яті ПК становить 16 Мбайт, то розмір словника вибирається у 256 Кбайт, а якщо 32 Мбайт і більше, то у 1024 Кбайт;

Размер файла в байтах із списку, що розкривається. Використовується для збереження великого архіву на кількох дискетах;

Добування файлів з архіву

Для добування файлів з архіву необхідно:

1. Відкрити архів у середовищі WinRAR, клацнувши двічі мишею на файлі архіву в середовищі WinRAR.

2. Виділити файли і папки, які необхідно вибрати.

3. Виконати команду з меню Команды — Извлечь файлы из архива або клацнути мишею на кнопці «Извлечь» панелі Інструментів (добування файлів здійснюється у поточну папку).

Щоб витягти файли у потрібну папку, треба виконати команду Команды — Извлечь в другую папку або клацнути мишею на кнопці «Извлечь в». У діалоговому вікні, що з'явиться на екрані, слід позначити папку і клацнути мишею на кнопці «ОК».

Під час добування файлів відображається вікно із статистикою. У разі виникнення помилок з'явиться вікно діагностичних повідомлень.

Висновки

В ході проведеного аналізу та дослідження тема нашої роботи повністю розкрита.

В ході виконання поставлених перед нами завдань ми визначили та довели, що:

1. Вірус – це програма. І шкодити вона може лише програмно, але ніяк не наглядно – страшні казки ходять про віруси, які вбивають і зводять з розуму користувачів за допомогою виводу на екран небезпечної для людини кольорової гами, були і будуть казками. Антивірус – це програма, яка знаходить та знешкоджує вірус. Є такі типи антивірусів: детектори, фаги, ревізори, охоронці, вакцини.

2. Архівний файл — це файл або група файлів, записаних у стисненому вигляді в єдиний файл, з якого їх можна добути у початковому вигляді. Існують такі способи стиснення даних: алгоритм RLE, алгоритм групи KWE, алгоритм Хафмана. Сучасні архіватори підтримують сукупність алгоритмів для різних типів даних.

Отже, порушена у роботі тема розкрита. В ході вищевказаного можна зробити такий висновок:

Ми розглянули способи зменшення обсягу та зберігання інформації методом архівації – стисненням даних. Здійснили огляд проблеми захисту комп’ютерів від вірусів та хакерських атак. Переконалися в тому, що жоден антивірус 100% захисту не дасть, але обновлюючи бази сигнатур ми маємо більше надії на знаходження щойно відкритих вірусів.

Список використаних джерел

1.  Курс користувачів персональним комп’ютером. Автори : Г.В.Саєнко та Т.Б.Волобуєва. 2006 рік.

2.  Практичний курс інформатики. Автори : В.Д.Руденко; О.М.Макарчук; М.О.Патланжоглу.

3.  Караванова Т. П. Розвиток творчості учнів при вивченні інформатики: Авторська програма поглибленого вивчення інформатики.—Чернівці: ОНМІПО, 2006.—44с.

4.  Рудненко В.Д.,Макарчук О.М., Патланжоглу М.О.Практичний курс інформатики / За ред. Мадзігона В.М. - К.:Фенікс, 2007. -304 с.

5.  Глушаков С.В. ,Персональний комп'ютер. Учебний курс.-Харків:Фомо;М.:ООО.Фирма "Издательство Аст",2004.-499с.

6.  Гордієнко Г.В. Входження України у всесвітню систему інформації. // Нова політика. - 1999 р. - №5 – С. 64-67.

7.  Демінський С.О. Гроші в Мережі. // Політика і культура. - 2001. - №5 (88) / 13-19 лютого. - С. 34-36.

8.  Демонополізація “Інтернету”. // Молода дипломатія. - 2000. - №4 (18). – 17 с.

9.  Інформаційна тривога. // Пробудись. - 1998. - 8 січня. – С. 3-12.