GZIP文件格式简介

 GZIP文件格式简介

GZIP最早由Jean-loup Gailly和Mark Adler创建，用于UNIX系统的文件压缩。我们在Linux中经常会用到后缀为.gz的文件，它们就是GZIP格式的。现今已经成为Internet上使用非常普遍的一种数据压缩格式，或者说一种文件格式。HTTP协议上的GZIP编码是一种用来改进WEB应用程序性能的技术。大流量的WEB站点常常使用GZIP压缩技术来让用户感受更快的速度。

GZIP本身只是一种文件格式，其内部通常采用DEFLATE数据格式，而DEFLATE采用LZ77压缩算法来压缩数据。

GZIP文件由1到多个“块”组成，实际上通常只有1块。每个块包含头、数据和尾三部分。块的概貌如下：

+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+========//========+===========//==========+---+---+---+---+---+---+---+---+
|ID1|ID2| CM|FLG|     MTIME     |XFL| OS|   额外的头字段   |       压缩的数据      |     CRC32     |     ISIZE     |
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+========//========+===========//==========+---+---+---+---+---+---+---+---+

1. 头部分

ID1与ID2：各1字节。固定值，ID1 = 31 (0x1F)，ID2 = 139(0x8B)，指示GZIP格式。

CM：1字节。压缩方法。目前只有一种：CM = 8，指示DEFLATE方法。

FLG：1字节。标志。

bit 0 FTEXT - 指示文本数据
bit 1 FHCRC - 指示存在CRC16头校验字段
bit 2 FEXTRA - 指示存在可选项字段
bit 3 FNAME - 指示存在原文件名字段
bit 4 FCOMMENT - 指示存在注释字段
bit 5-7 保留

MTIME：4字节。更改时间。UINX格式。

XFL：1字节。附加的标志。当CM = 8时，XFL = 2 - 最大压缩但最慢的算法；XFL = 4 - 最快但最小压缩的算法

OS：1字节。操作系统，确切地说应该是文件系统。有下列定义：

0 - FAT文件系统 (MS-DOS, OS/2, NT/Win32)
1 - Amiga
2 - VMS/OpenVMS
3 - Unix
4 - VM/CMS
5 - Atari TOS
6 - HPFS文件系统 (OS/2, NT)
7 - Macintosh
8 - Z-System
9 - CP/M
10 - TOPS-20
11 - NTFS文件系统 (NT)
12 - QDOS
13 - Acorn RISCOS
255 - 未知

额外的头字段：

(若 FLG.FEXTRA = 1)

+---+---+---+---+===============//================+
|SI1|SI2|  XLEN |      长度为XLEN字节的可选项     |
+---+---+---+---+===============//================+

(若 FLG.FNAME = 1)

+=======================//========================+
|               原文件名(以NULL结尾)              |
+=======================//========================+

(若 FLG.FCOMMENT = 1)

+=======================//========================+
|   注释文字(只能使用iso-8859-1字符，以NULL结尾)  |
+=======================//========================+

(若 FLG.FHCRC = 1)

+---+---+
| CRC16 |
+---+---+

存在额外的可选项时，SI1与SI2指示可选项ID，XLEN指示可选项字节数。如 SI1 = 0x41 ('A')，SI2 = 0x70 ('P')，表示可选项是Apollo文件格式的额外数据。

2. 数据部分

DEFLATE数据格式，包含一系列子数据块。子块概貌如下：

+......+......+......+=============//============+
|BFINAL|    BTYPE    |            数据           |
+......+......+......+=============//============+

BFINAL：1比特。0 - 还有后续子块；1 - 该子块是最后一块。

BTYPE：2比特。00 - 不压缩；01 - 静态Huffman编码压缩；10 - 动态Huffman编码压缩；11 - 保留。

各种情形的处理过程，请参考后面列出的RFC文档。

3. 尾部分

CRC32：4字节。原始(未压缩)数据的32位校验和。

ISIZE：4字节。原始(未压缩)数据的长度的低32位。

GZIP中字节排列顺序是LSB方式，即Little-Endian，与ZLIB中的相反。

下面是GZIP文件 gzip-1.3.3.tar.gz 格式的简要分析示意图：

GZIP与ZLIB有着很深的渊源。有关ZLIB, GZIP以及DEFLATE等更加详细的说明，可参考RFC 1950-1952。从这些文档里也能找到其它的参考文献。

GZIP已成为GNU Project的一个组成部分，其官方站点为www.gzip.org。在这里可以下载到GZIP源码。目前最新版本是1.2.4，以及beta版的1.3.3。