About ZIP and RAR(亦还念Phillip W. Katz 菲利普·卡兹)
注：本文我最早是在《大众软件》上看到，也就是这篇文章让我对zip有了相当的了解。后来这本杂志遗失，在互联网上找这篇文章找了好久都没有找到。最近看到有人贴了出来，自己转过来吧。当然，这篇稿子是发表在2004.10的大众软件上，距离现在差不多五年了，很多东西和文中说的不一样了，但是基本的东西还在。
最后转帖也是为了怀念zip格式的发明者：Phillip W. Katz 菲利普·卡兹。希望他在天堂快乐。
RAR格式即将或者己经取代了ZIP格式吗？不能仅仅从两者的技术表现和统计数据去回答这个问题，计算机数据压缩格式的发展历程是非常独特的，要正确解答这个问题就必须去了解有关数据压缩的历史，任何试图避开历史环境而做出的结论都是轻率的。因此请不妨先认识数据压缩的历史本来，再来决定这些压缩工具的前程是非。
LZ算法--ZIP与RAR共祖同源
要讲压缩的历史，就不可不提LZ算法，这是一种有关数据压缩的算法，何为数据压缩？从本质上讲，数据压缩的目的就是要消除信息中的冗余。早在LZ算法出现之前，研究员们从理论上探讨了压缩算法的数学基础及模型基础，同时也在这些基础上研究出了一些编码方法，其中的Shannon-Fano编码和Huffman编码非常有影响力。但这些编码，包括后来发展出的“算术编码”，都无法成为理想的编码方法--因为它们无法在编码效率和编码速度上同时满足日益增长的压缩需求。这种情况在LZ算法出现时等到了解决。
LZ是其发明者Jacob Ziv和Abraham Lempel两个犹太人姓氏的缩写。此二人于1977年发表题为《顺序数据压缩的一个通用算法》的论文，论文中描述的算法被后人称为LZ77算法。1978年，二人又发表了该论文的续篇，描述了后来被命名为LZ78的压缩算法。其实LZ系列的算法并不新鲜，其中既没有高深的理论背景，也没有复杂的数学公式。它们只是简单的延续了千百年来人们对字典的追崇和喜好，并用一种极为巧妙的方式将字典技术运用于通用数据压缩领域。简单的说如果你习惯用字典中的页码和行号代替文章中的每个单词的时候，那实际上你已经掌握了LZ系列算法的真谛，因此这类编码算法被统称为Dictionary coders。
在1984年，Terry Welch发表论文描述了他在Sperry研究中心（现在Unisys公司的一部分）的研究成果，也就是后来非常有名的LZW算法。它实质上是LZ78算法的一个变种，但被认为是一个独立的编码算法。LZW继承了LZ77和LZ78压缩效果好、速度快的优点，而且在算法描述上更容易被人们接受，实现也相对简单。而在其后发展出来的各式各样的字典编码算法，基本上都是这三种编码算法的分支或变体。也就是说LZ77、LZ78和LZW是字典编码中最基础的3种编码算法。今天我们熟悉的PKZIP、WinZip、WinRAR、gzip等压缩工具都是LZ系列算法的受益者，甚至连PGP这样的加密文件格式也选择了LZ系列算法作为其数据压缩的标准。
字典式编码不但在压缩效果上大大超过了Huffman编码，而且在实现上，压缩和解压缩的速度也异常惊人。于是LZ系列算法的优越性很快就在数据压缩领域里体现出来，使用LZ系列算法的工具软件数量呈爆炸式增长。UNIX系统上最先出现了使用LZW算法的Compress程序，该程序性能优良，很快成为UNIX世界的压缩程序标准。紧随其后的是MS-DOS环境下的ARC程序，还有像PKARC等仿制品。LZ78和LZW一时间几乎统治了UNIX和DOS两大平台。然而随着时间流逝，事情变得耐人寻味。目前为止占据个人用户计算机的主流压缩工具几乎都采用LZ77变种算法，为什么？
为什么技术实现上更为优秀的LZ78和LZW没有成为最主流的算法？LZ77与它们有什么不同？答案是--专利权。
相对于LZ77完全没有专利限制来说，LZ78在美国稍稍涉及到一些专利禁止区，而LZW正像上文所说的专利权最终归属于Unisys公司。因此直接应用LZ78的算法可能会带来意想不到的麻烦，而所有使用LZW算法（哪怕是他的变体）的人都要获得Unisys公司的专利许可。这种专利限制是相当广泛的，例如GIF图像格式使用了LZW算法，那么所有开发GIF编码/解码器的人都必须要有LZW专利使用许可，这意味着缴纳大笔的专利费。
LZ78是Unisys的美国专利（4464650），申请于1981年8月10日；LZW算法有两个相关的美国专利：IBM的美国专利（4814746）于1983年6月1日申请，Unisys的美国专利（4558302）于1983年6月20日。其中IBM的专利已于2006年8月11日到期，Unisys的专利于2002年12月20日到期，Unisys在英、日等国的LZW相关专利于2004年6月到期，在加拿大的LZW专利于2006年8月11日到期。
在DOS年代计算机存储介质容量微小，个人用户对数据压缩软件的渴望是现在的用户无法想象的。在1984年，个人计算机的标配不过是容量360kB的5.25寸软盘而已，如果个人能将数据压缩数倍后存储，不啻于节省了一大笔钱。这种渴望在1988年时达到了顶峰，这正是互联网刚刚形成雏形的年代，网络数据交换开始出现。当时最流行的是使用电话线拨号登录别人在家里搭建的BBS系统，这种方式不但可以传递文本信息，也可由用户上传、下载文件。由于电话线的接入速度慢的可怜，那时的接入标准仅仅是14.4kbit/s，传输稍大一点的文件就很痛苦。于是数据压缩软件就成为了BBS用户一项必须的工具。上文提到1985年SEA公司开发的MS-DOS环境下第一个应用LZW算法的ARC压缩软件是当时MS-DOS下统治性的压缩软件。从技术角度来说ARC确实不错，但使用了专利LZW算法的ARC当然是标准的商业软件，使用这种软件工作就必须付费。不过当时许多玩家根本买不起ARC软件，大多PC玩家基本都没什么富裕的钱，事实上个人计算机本身的发展就是被穷玩家精打细算所推动。不过个人计算机从诞生之日起就充满了叛逆、自由的精神，这也是推动整个个人计算机世界前行的主要动力。此时一个年轻的程序员出现并试图改变压缩世界，这个人叫Phillip W. Katz（菲利普·卡兹）。
20世纪七八十年代出售软件的方式和现在截然不同，以ARC软件来说，它不仅包括了一份EXE可执行文件，还包括它的C语言源代码。经常混迹于BBS上的菲利普·卡兹同样买不起ARC，于是他自己将ARC的C语言源代码进行复制并用汇编语言重写，并将这个压缩工具称作PKARC，这个程序自然与ARC完全兼容，而且由于使用汇编使得速度较ARC更快。菲利普·卡兹不仅仅是自己和朋友用，而且将这个软件以非强迫性注册的共享软件形式向他人发放，大批ARC用户自然也就转而使用菲利普·卡兹的软件。SEA其实不是什么大企业,它只是个3人起家的小公司，当然无法接受这种毁灭性打击。以现在的眼光看来，最初SEA的方式是温和的，它接洽菲利普·卡兹并希望通过授权的方式将PKARC纳入旗下，然而并不认为自己有什么过错的菲利普·卡兹一口拒绝，他不想让PKARC成为商业软件，他制作这个工具的初衷并不是为了赚钱。最终菲利普·卡兹被SEA以侵犯ARC压缩格式编码算法的罪名告上了法庭并输掉了官司。叛逆倔强的卡兹在败诉后依然拒绝将PKARC授权给SEA公司，而选择了支付法律费用和停止发放PKARC。
这场官司对菲利普·卡兹的人生观和信念影响巨大，追求自由平等的精神并不意味着盲目和法律对抗。在官司的进行中，菲利普·卡兹一直在持续开发PKARC的后续产品PKPRC，败诉后菲利普·卡兹决定将PKPRC完全重写。很显然，这次再也不能去触犯任何编码算法的专利权了，从3个基本编码算法来衍生自己的算法是必然的，于是去掉有专利权的LZW和LZ78，剩下的就只有LZ77。也许是被激怒后带来了惊人的动力，只用了几周的时间菲利普·卡兹就创造出一个全新的压缩编码算法，该算法完美地结合LZ77和Huffman编码，也就是后来大名鼎鼎的DEFLATE算法了。新压缩软件被命名为PKZIP，而其文件格式扩展名叫作“.zip”。PKZIP可将多个文件压缩到一个文件中，无论压缩比、压缩速度都全面超过了商业软件ARC。菲利普·卡兹将PKZIP作为自由软件免费发放，使其如野火般在全美各大BBS上蔓延开来，用户以几何级数增长，遭受毁灭性打击的SEA公司半年内就无声无息。这段故事最后演变为用自由软件打败商业软件的传奇，菲利普·卡兹更是成为充满幻想的年轻程序员心中的偶像。
然而事情如果仅仅到此为止，那么这也不过是菲利普·卡兹为私人恩怨而快意恩仇的行为，未必能得到后人的真正尊重。不过他做出了一个让所有计算机用户都收益无穷的举动，那就是宣布开放ZIP格式，任何人都可以自由使用ZIP编码算法而不需要缴纳任何专利费用。这个决定最终改变了压缩的世界，使得通用数据无损压缩领域再无法出现垄断的商业巨鳄，真正意义上帮助了每个需要压缩的计算机用户。凭借这个无私的行为，菲利普·卡兹真正成为他想成为的英雄。
在DOS时代，ZIP格式和它的工具PKZIP并没有成为压缩世界的王者。虽然ZIP格式源于其开放性而逐渐成为主流，但当时的BBS网络环境仍然只属于少数PC玩家。由于CPU运行速度与存储硬件容量的有限，当时个人计算机总是欢迎锱铢必计的压缩软件，因此程序员们也在不懈追求，开发出更快更好的编码算法与压缩工具。1988年到1995年堪称压缩世界的黄金时代，压缩世界处于群雄逐鹿的乱战之中，与PKZIP具有相同影响力的还有LHA（压缩格式为LZH、LHA）和ARJ（压缩格式为ARJ）。
1988年除PKZIP外，另一个重要的压缩工具LHA也诞生了。它的原始名字叫LHArc，由HaruyasuYoshizaki所开发，同样是免费软件。较之PKZIP，LHA的优势在于压缩率更高，而且跨平台性支持更好，因此成为日本最流行的压缩软件。不过在西方它也同样很受欢迎，大名鼎鼎的id Software就是使用LHA来压缩他们早期游戏的安装文件，也就是DOOM。即使现在LHA已经不再流行，但LHA压缩格式文件仍有不少应用，例如我们经常升级的BIOS文件，AWARD公司使用的就是LHA压缩，而在日本的网站更是随处可见。
1990年，Robert K. Jung开发出一个新的压缩工具，并将其命名为ARJ（ArchiverRobert Jung）。这是一个模仿PKZIP之作，与PKZIP极为相似。不过ARJ确实非常优秀，不仅压缩率高人一等，在功能应用上也明显胜出同类产品一筹。例如它是第一个实现分卷压缩的压缩工具，这对于当时以软盘为主要存储方式的PC来说简直就是雪中送炭。ARJ很快凭借着自己的实力占据一席之地，并逐渐成为DOS下最受欢迎的压缩工具之一。
如果计算机的操作系统一直是DOS，那么压缩工具有可能会三分天下。然而在1995年，改变个人计算机世界的事情出现了，那就是Win95的诞生。没有了DOS系统的艰涩难懂后，人们发现个人计算机并不神秘，它的使用原来可以这么简单。随即PC真正开始普及，普通人成为了主要用户。然而另一方面，大多数从DOS年代过来的程序员高傲地拒绝着Win95，从他们的级数眼光来看，这个动辄崩溃的平台由于底层过于封锁，完全限制了编程的发挥，执行效率与DOS相比也是一塌糊涂。因此Win95发布的最初几年里，并没有出现太多应用软件，程序员们仍然在坚持为DOS编写软件。此时随着计算机硬件的发展，图形网站逐渐代替了文字BBS，普通人不用怎么学习也能轻松上网，大量用户涌入了这个虚拟世界。矛盾自然而然就产生了：大量没有受过训练的Win95用户拿着DOS下的压缩工具不知所措，而程序员们却没有开发Windows平台压缩工具的想法。于是一个原来默默无名压缩软件开始声名鹊起，它就是WinZip。
早在1991年微软发布Win3.0不久，共享软件WinZip1.0就诞生了。虽然它号称是Windows ZIP，但实际上跟Win3.0的本质一样，仍是个外壳程序，它不过是在调用DOS下的工具软件而已。很难了解当时WinZip软件作者的想法，也许只能归于远见卓识，在大多数程序员都在开发自己的压缩编码算法的时候，他选择了使用免费的ZIP编码算法然后做了一个压缩工具外壳。到了1995年，在Win95发布后它马上就推出了相应版本，是当时为数不多的Windows应用工具。实质上此时WinZip仍然是个外壳工具，它还是通过调用DOS程序来解决问题，不过由于前几年积累下的Windows开发经验，使其图形界面在当时做得近乎完美。用户发现WinZip界面是如此精美，操作时如此的亲切友好，完全不用去记什么命令参数，只需要鼠标点几下即可，神秘的压缩原来如此简单，更有趣的是它居然没有一个竞争者，此时的同行还不屑与其竞争。夸张的说，WinZip只用了眨眼的功夫就占据了所有的PC，等到其他压缩工具醒悟过来纷纷开发Windows版本或Windows外壳时，由于缺乏开发经验已经远远落后。等到WinZip推出其真正的Windows应用程序6.x版本时，已尘埃落定，没有自己编码算法的WinZip加冕压缩工具的王者。以后的大多数用户都是通过WinZip认识到ZIP格式，以至于不了解历史的用户甚至以为ZIP就等于winZip，是WinZip的成功导致了ZIP格式的流行，事实上恰好相反。
不妨先来思考一个问题，为什么舆论不指责WinZip9.0不支持WinACE的ACE格式，不指责它不支持WinIMP的IMP格式......唯独不支持WinRAR的RAR格式就横加指责呢？
答案只能是WinZip不得不支持RAR格式。为什么不得不支持RAR格式呢？答案只能是RAR格式已经成为主流，不支持意味着消亡。这真是一个有趣的推论，2002年时中国的IT媒体还将WinRAR归为非主流压缩软件，而不到两年的时间RAR格式就变成了主流格式，简直就是个奇迹！然而这真的是事实吗？
在任何一个国外知名的下载网站，如download.com等，都不可能找到RAR压缩文件，或者去国外任何一家知名商业网站，其下载资源提供的也只有ZIP压缩包。是的，甚至再国外比较规范的个人网站上，都只提供ZIP打包的文件下载，而不会有其他类型的压缩文件。国内情况会不一样吗？那么去新浪、搜狐、驱动之家这些大的门户网站或正规的商业网站搜索，同样全部是提供ZIP压缩文件的下载，却根本没有RAR文件。并不是这些网站刻意偏爱ZIP，根本原因还是在于免费。发布ZIP压缩文件并不用缴纳任何费用，而如果发布其他商业压缩格式文件，网站就要向其格式拥有者缴纳专利费用，这种企业所需缴纳的费用不是个人注册费用可以相提并论的。由此带来的疑惑是，在中国确实有许多网站只提供RAR压缩文件的下载，那么他们都甘心交钱替WinRAR宣传吗？同样时不开放算法的商业格式，他们为什么不选择压缩率更高功能更加全面的ACE、IMP等格式呢？
大多数这样的网站非法发布RAR格式文件，区别仅仅在于自己知道或不知道，不过WinRAR公司难道就坐视不管吗？其实道理很明显，没有比推广压缩格式更容易占据压缩工具市场份额的手段了。2002年WinRAR尚未有中国区代理，不过积极开拓海外市场的WinRAR已经意识到，许多中国网站上也流行着RAR压缩文件，于是一时间突然有许多网站声明，下载资源将由RAR压缩包全部改用ZIP包发布，但在WinRAR中国区代理上任后，短短的几个月这些网站又都恢复发布RAR压缩文件，而且使用RAR格式发布资源的网站日益增多。事实已经清楚，非正规网站提供下载资源的确实都是RAR压缩文件，不过为什么它们都选择RAR而不是其他格式，答案说出来熟悉的人马上就会明白---0DAY。
宽带网的发展使得资源的获取变得极其简单。几乎国内有名的资源站点和论坛都出现在此期间，它们无一例外提供的都是RAR格式资源。那么它们的资源又来自哪里？基本都来自于0DAY，所有宣称RAR格式占据网络主流的人都或刻意或无意地回避了这个事实。0DAY是个完全无影无形的破解组织，但他们发布的资源都有同一个特点，就是统一使用RAR格式打包，如此一来发布这些资源的网站要提供ZIP包下载则必须先解开RAR包，然后再将资源重新压缩为ZIP包，最终选择当然是直接提供RAR压缩包下载了，这就是RAR格式开始流行的根本原因。于是奇怪的事情出现了：免费开放的压缩格式得到所有正规商业公司的支持，而收费非开放的压缩格式却崛起于自有破解的地下组织。一个微妙的形势摆在WinRAR面前，它再流行也始终不会去控告违法发布者，那其实是它生存的根源。一个尖锐的问题也摆在用户面前，在合法的前提下你会选择哪种压缩格式？其实是根本就没有选择。
WinZip并没有自己的编码算法，ZIP格式是属于PKZIP的（实属PKWare公司）。一直以来WinZip技术上的发展都紧跟着PKWare亦步亦趋，从而就没有也不可能主动去修改ZIP的编码算法。WinZip9.0中新加入的Enhanced Deflate算法实际仍属于PKWare公司，并且是开放免费的。与成熟的商业压缩格式相比，ZIP格式有一个致命缺陷就是缺乏加解密算法，仅凭其可怜的口令密码保护功能根本无法保障文件的安全。为ZIP格式增加加密算法成为必然之路，然而此时PKWare与WinZip的矛盾终于凸现。2002年，PKWare首先开发了基于证书的安全措施和256位AES加密算法的PKZIP5.0，但随后2003年出现的WinZip9 Beta中采用的256位AES加密算法（但没有证书）却证明无法与之兼容。WinZip9向媒体说明由于PKWare向WinZip保留了算法的技术细节而不能与之兼容，并且表示他们一直期待能够完全兼容，但PKWare并不给予合作而最终导致两者不兼容。PKWare首席技术官Jim Peterson则辩称，基于证书的加密技术目前还正在研制，之所以没有公布是因为还要在其中增加很多功能。WinZip对上述解释表示怀疑，因为除了加密细节没有公布，连证书的细节也不得而知，而事实上在PKZIP5.0 for Windows中这项技术已经使用了一年，PKWare无非是要吃独食，他们违背了自己宣称的ZIP标准开放性。不管事情的真相到底是什么，WinZip为此付出了两年的时间，最终结局仍是两者分道扬镳，各自开发自己的加密算法，而ZIP格式从诞生以来也首次走到了十字路口。
了解了足够的压缩世界的历史，再回到压缩工具本身来吧。现在的事实是网络上确实存在许多RAR压缩文件，当然使用WinRAR去解压是第一选择，不过是否因为WinRAR也支持ZIP格式就可完全抛弃WinZip？
首先来看两者的性能，压缩工具的性能决定于它们的算法。事实上WinZip和WinRAR使用的都是LZ77算法的变体，因此两者不可能出现根本性的性能差距，它们的比较只能看谁在压缩率和工作效率之间取得更佳的平衡性。众所周知RAR压缩率略高于ZIP，但这是以牺牲工作效率换取的，这值不值得呢？测试对象是一个615.6MB的ISO文件，机器配置为P4-1.6A，512MB RAM。结果WinRAR3.30在一般压缩下用30分20秒将文件压缩为607.6MB的RAR文件，而WinZip 9.0在一般压缩下用2分40秒将文件压缩为609.2MB的ZIP文件。解压与压缩类似，千分之二的压缩率差距却使用了数十倍的时间。显然ZIP算法的压缩率与工作效率之间的平衡性处理得更好，也就是说性能更优。其实RAR算法在压缩率与工作效率之间的处理也是非常聪明明的，其压缩小文件时损失不易察觉的几秒钟换来总是比ZIP略高一点的压缩率，这给用户留下了极好的印象。 虽然我们证明了ZIP算法的性能更优，不过WinZip9.0不能支持RAR，而WinRAR却能支持ZIP，为什么不保留兼容性更佳的WinRAR？既然RAR是非开放的格式，别人没有它的算法，那么支持解压RAR是如何做到的呢？任何支持RAR格式的压缩工具都带有一个UNRAR.dll文件，这个文件是WinRAR提供的解压库，也就是说其实仍然是WinRAR自己在解压。像这样通过外部调用来支持的格式在WinZip9.0中只有3种，就是上文提到过的ARC、ARJ、LHA，全部是历史遗留。但WinZip9.0显然不会这样去支持RAR格式，在它眼里RAR和ACE、IMP等非公开格式并没有根本上的区别。
最新的Winzip12.0已经可以支持RAR格式了，当然它也是通过带有一个UNRAR.dll文件来实现的。毕竟RAR的使用现在是如此的广泛。
由于ZIP格式的开放性所带来的优势也必须考虑。例如微软操作系统从WinMe开始内置支持ZIP格式，ZIP文件被当作一个文件夹操作，别的压缩格式就必须安装压缩工具解压。又如GBA游戏机的模拟器VBA内置支持ZIP，所以压缩为ZIP格式的ROM文件它可以直接读取，别的压缩格式就必须解压回ROM文件。越来越多应用程序都开始内置支持ZIP，此时的ZIP压缩文件相当于透明的源文件。由于ZIP格式的开放性，ZIP文件在网络传输上也具有一些优势，如某些内置ZIP算法的下载工具可分析要下载的ZIP包，可以只下载包内某些文件，这都要归结于ZIP格式的开放性。
以上所有一切都只为说明一件事：ZIP格式仍然是适合个人使用的最佳压缩格式，而RAR是适应现实环境的第二选择压缩格式。因此压缩工作也许会演变为这样的形势：更多的压缩是ZIP文件，而经常解压的是RAR文件。尽管WinRAR也支持ZIP的制作，但程度优先，例如其不支持64位扩展，单个文件都4GB的限制，不支持增强真空算法的压缩，不支持ZIP文件的压缩分卷......制作ZIP文件的最好工具依然是WinZip，这就是为什么WinRAR不能完全替代WinZip。是的，压缩工具的选择应该这样，为了适应环境安装使用WinRAR，为了高效压缩安装使用WinZip。个人建议是，如果压缩工具对你而言主要是解压，极少压缩的话，那么WinRAR确实已够用了：如果要尝试压缩，那么就不要放弃WinZip。
?WinRAR这个紧随着WinZip的压缩工具确实是所有模仿者中做得最为出色的，针对于WinZip的弱点作出的技术细节修改也极为有效。如WinZip必须压缩后分卷而WinRAR可以直接分卷压缩，又如WinZip无法管理压缩包内的子目录而WinRAR可以直接显示目录层次......所以WinRAR也仍然是最值得推荐安装的压缩工具。
2000年4月14日，年仅37岁的菲利普·卡兹被人发现倒毙在美国威斯康星州密尔沃基的一家汽车旅馆里，据说死因是慢性酒精中毒引起的并发症。被人发现时卡兹的手中仍握着一个烈性酒的酒瓶，在同一个房间里还发现了另外5个空酒瓶。这位天才程序员从未在ZIP身上得到半点好处，坚持信念的结果是潦倒的生活。他为世界贡献了一个伟大的免费软件，更为重要的是他缔造了一种大众化的压缩格式，然而却过早的离开了这个世界。仅仅两年后，PKWare和WinZip为了商业利益开始分道扬镳。用ULTRAEDIT打开任意一个ZIP文件，都可以看到嵌有Phillip W. Katz姓名字头缩写字母PK，每个ZIP文件都将永远记载着菲利普·卡兹，因此菲利普·卡兹和他的ZIP压缩格式也必将得到永生。
最后转帖也是为了怀念zip格式的发明者：Phillip W. Katz 菲利普·卡兹。希望他在天堂快乐。
RAR格式即将或者己经取代了ZIP格式吗？不能仅仅从两者的技术表现和统计数据去回答这个问题，计算机数据压缩格式的发展历程是非常独特的，要正确解答这个问题就必须去了解有关数据压缩的历史，任何试图避开历史环境而做出的结论都是轻率的。因此请不妨先认识数据压缩的历史本来，再来决定这些压缩工具的前程是非。
LZ算法--ZIP与RAR共祖同源
要讲压缩的历史，就不可不提LZ算法，这是一种有关数据压缩的算法，何为数据压缩？从本质上讲，数据压缩的目的就是要消除信息中的冗余。早在LZ算法出现之前，研究员们从理论上探讨了压缩算法的数学基础及模型基础，同时也在这些基础上研究出了一些编码方法，其中的Shannon-Fano编码和Huffman编码非常有影响力。但这些编码，包括后来发展出的“算术编码”，都无法成为理想的编码方法--因为它们无法在编码效率和编码速度上同时满足日益增长的压缩需求。这种情况在LZ算法出现时等到了解决。
LZ是其发明者Jacob Ziv和Abraham Lempel两个犹太人姓氏的缩写。此二人于1977年发表题为《顺序数据压缩的一个通用算法》的论文，论文中描述的算法被后人称为LZ77算法。1978年，二人又发表了该论文的续篇，描述了后来被命名为LZ78的压缩算法。其实LZ系列的算法并不新鲜，其中既没有高深的理论背景，也没有复杂的数学公式。它们只是简单的延续了千百年来人们对字典的追崇和喜好，并用一种极为巧妙的方式将字典技术运用于通用数据压缩领域。简单的说如果你习惯用字典中的页码和行号代替文章中的每个单词的时候，那实际上你已经掌握了LZ系列算法的真谛，因此这类编码算法被统称为Dictionary coders。
在1984年，Terry Welch发表论文描述了他在Sperry研究中心（现在Unisys公司的一部分）的研究成果，也就是后来非常有名的LZW算法。它实质上是LZ78算法的一个变种，但被认为是一个独立的编码算法。LZW继承了LZ77和LZ78压缩效果好、速度快的优点，而且在算法描述上更容易被人们接受，实现也相对简单。而在其后发展出来的各式各样的字典编码算法，基本上都是这三种编码算法的分支或变体。也就是说LZ77、LZ78和LZW是字典编码中最基础的3种编码算法。今天我们熟悉的PKZIP、WinZip、WinRAR、gzip等压缩工具都是LZ系列算法的受益者，甚至连PGP这样的加密文件格式也选择了LZ系列算法作为其数据压缩的标准。
字典式编码不但在压缩效果上大大超过了Huffman编码，而且在实现上，压缩和解压缩的速度也异常惊人。于是LZ系列算法的优越性很快就在数据压缩领域里体现出来，使用LZ系列算法的工具软件数量呈爆炸式增长。UNIX系统上最先出现了使用LZW算法的Compress程序，该程序性能优良，很快成为UNIX世界的压缩程序标准。紧随其后的是MS-DOS环境下的ARC程序，还有像PKARC等仿制品。LZ78和LZW一时间几乎统治了UNIX和DOS两大平台。然而随着时间流逝，事情变得耐人寻味。目前为止占据个人用户计算机的主流压缩工具几乎都采用LZ77变种算法，为什么？
为什么技术实现上更为优秀的LZ78和LZW没有成为最主流的算法？LZ77与它们有什么不同？答案是--专利权。
相对于LZ77完全没有专利限制来说，LZ78在美国稍稍涉及到一些专利禁止区，而LZW正像上文所说的专利权最终归属于Unisys公司。因此直接应用LZ78的算法可能会带来意想不到的麻烦，而所有使用LZW算法（哪怕是他的变体）的人都要获得Unisys公司的专利许可。这种专利限制是相当广泛的，例如GIF图像格式使用了LZW算法，那么所有开发GIF编码/解码器的人都必须要有LZW专利使用许可，这意味着缴纳大笔的专利费。
LZ78是Unisys的美国专利（4464650），申请于1981年8月10日；LZW算法有两个相关的美国专利：IBM的美国专利（4814746）于1983年6月1日申请，Unisys的美国专利（4558302）于1983年6月20日。其中IBM的专利已于2006年8月11日到期，Unisys的专利于2002年12月20日到期，Unisys在英、日等国的LZW相关专利于2004年6月到期，在加拿大的LZW专利于2006年8月11日到期。
在DOS年代计算机存储介质容量微小，个人用户对数据压缩软件的渴望是现在的用户无法想象的。在1984年，个人计算机的标配不过是容量360kB的5.25寸软盘而已，如果个人能将数据压缩数倍后存储，不啻于节省了一大笔钱。这种渴望在1988年时达到了顶峰，这正是互联网刚刚形成雏形的年代，网络数据交换开始出现。当时最流行的是使用电话线拨号登录别人在家里搭建的BBS系统，这种方式不但可以传递文本信息，也可由用户上传、下载文件。由于电话线的接入速度慢的可怜，那时的接入标准仅仅是14.4kbit/s，传输稍大一点的文件就很痛苦。于是数据压缩软件就成为了BBS用户一项必须的工具。上文提到1985年SEA公司开发的MS-DOS环境下第一个应用LZW算法的ARC压缩软件是当时MS-DOS下统治性的压缩软件。从技术角度来说ARC确实不错，但使用了专利LZW算法的ARC当然是标准的商业软件，使用这种软件工作就必须付费。不过当时许多玩家根本买不起ARC软件，大多PC玩家基本都没什么富裕的钱，事实上个人计算机本身的发展就是被穷玩家精打细算所推动。不过个人计算机从诞生之日起就充满了叛逆、自由的精神，这也是推动整个个人计算机世界前行的主要动力。此时一个年轻的程序员出现并试图改变压缩世界，这个人叫Phillip W. Katz（菲利普·卡兹）。
20世纪七八十年代出售软件的方式和现在截然不同，以ARC软件来说，它不仅包括了一份EXE可执行文件，还包括它的C语言源代码。经常混迹于BBS上的菲利普·卡兹同样买不起ARC，于是他自己将ARC的C语言源代码进行复制并用汇编语言重写，并将这个压缩工具称作PKARC，这个程序自然与ARC完全兼容，而且由于使用汇编使得速度较ARC更快。菲利普·卡兹不仅仅是自己和朋友用，而且将这个软件以非强迫性注册的共享软件形式向他人发放，大批ARC用户自然也就转而使用菲利普·卡兹的软件。SEA其实不是什么大企业,它只是个3人起家的小公司，当然无法接受这种毁灭性打击。以现在的眼光看来，最初SEA的方式是温和的，它接洽菲利普·卡兹并希望通过授权的方式将PKARC纳入旗下，然而并不认为自己有什么过错的菲利普·卡兹一口拒绝，他不想让PKARC成为商业软件，他制作这个工具的初衷并不是为了赚钱。最终菲利普·卡兹被SEA以侵犯ARC压缩格式编码算法的罪名告上了法庭并输掉了官司。叛逆倔强的卡兹在败诉后依然拒绝将PKARC授权给SEA公司，而选择了支付法律费用和停止发放PKARC。
这场官司对菲利普·卡兹的人生观和信念影响巨大，追求自由平等的精神并不意味着盲目和法律对抗。在官司的进行中，菲利普·卡兹一直在持续开发PKARC的后续产品PKPRC，败诉后菲利普·卡兹决定将PKPRC完全重写。很显然，这次再也不能去触犯任何编码算法的专利权了，从3个基本编码算法来衍生自己的算法是必然的，于是去掉有专利权的LZW和LZ78，剩下的就只有LZ77。也许是被激怒后带来了惊人的动力，只用了几周的时间菲利普·卡兹就创造出一个全新的压缩编码算法，该算法完美地结合LZ77和Huffman编码，也就是后来大名鼎鼎的DEFLATE算法了。新压缩软件被命名为PKZIP，而其文件格式扩展名叫作“.zip”。PKZIP可将多个文件压缩到一个文件中，无论压缩比、压缩速度都全面超过了商业软件ARC。菲利普·卡兹将PKZIP作为自由软件免费发放，使其如野火般在全美各大BBS上蔓延开来，用户以几何级数增长，遭受毁灭性打击的SEA公司半年内就无声无息。这段故事最后演变为用自由软件打败商业软件的传奇，菲利普·卡兹更是成为充满幻想的年轻程序员心中的偶像。
然而事情如果仅仅到此为止，那么这也不过是菲利普·卡兹为私人恩怨而快意恩仇的行为，未必能得到后人的真正尊重。不过他做出了一个让所有计算机用户都收益无穷的举动，那就是宣布开放ZIP格式，任何人都可以自由使用ZIP编码算法而不需要缴纳任何专利费用。这个决定最终改变了压缩的世界，使得通用数据无损压缩领域再无法出现垄断的商业巨鳄，真正意义上帮助了每个需要压缩的计算机用户。凭借这个无私的行为，菲利普·卡兹真正成为他想成为的英雄。
在DOS时代，ZIP格式和它的工具PKZIP并没有成为压缩世界的王者。虽然ZIP格式源于其开放性而逐渐成为主流，但当时的BBS网络环境仍然只属于少数PC玩家。由于CPU运行速度与存储硬件容量的有限，当时个人计算机总是欢迎锱铢必计的压缩软件，因此程序员们也在不懈追求，开发出更快更好的编码算法与压缩工具。1988年到1995年堪称压缩世界的黄金时代，压缩世界处于群雄逐鹿的乱战之中，与PKZIP具有相同影响力的还有LHA（压缩格式为LZH、LHA）和ARJ（压缩格式为ARJ）。
1988年除PKZIP外，另一个重要的压缩工具LHA也诞生了。它的原始名字叫LHArc，由HaruyasuYoshizaki所开发，同样是免费软件。较之PKZIP，LHA的优势在于压缩率更高，而且跨平台性支持更好，因此成为日本最流行的压缩软件。不过在西方它也同样很受欢迎，大名鼎鼎的id Software就是使用LHA来压缩他们早期游戏的安装文件，也就是DOOM。即使现在LHA已经不再流行，但LHA压缩格式文件仍有不少应用，例如我们经常升级的BIOS文件，AWARD公司使用的就是LHA压缩，而在日本的网站更是随处可见。
1990年，Robert K. Jung开发出一个新的压缩工具，并将其命名为ARJ（ArchiverRobert Jung）。这是一个模仿PKZIP之作，与PKZIP极为相似。不过ARJ确实非常优秀，不仅压缩率高人一等，在功能应用上也明显胜出同类产品一筹。例如它是第一个实现分卷压缩的压缩工具，这对于当时以软盘为主要存储方式的PC来说简直就是雪中送炭。ARJ很快凭借着自己的实力占据一席之地，并逐渐成为DOS下最受欢迎的压缩工具之一。
如果计算机的操作系统一直是DOS，那么压缩工具有可能会三分天下。然而在1995年，改变个人计算机世界的事情出现了，那就是Win95的诞生。没有了DOS系统的艰涩难懂后，人们发现个人计算机并不神秘，它的使用原来可以这么简单。随即PC真正开始普及，普通人成为了主要用户。然而另一方面，大多数从DOS年代过来的程序员高傲地拒绝着Win95，从他们的级数眼光来看，这个动辄崩溃的平台由于底层过于封锁，完全限制了编程的发挥，执行效率与DOS相比也是一塌糊涂。因此Win95发布的最初几年里，并没有出现太多应用软件，程序员们仍然在坚持为DOS编写软件。此时随着计算机硬件的发展，图形网站逐渐代替了文字BBS，普通人不用怎么学习也能轻松上网，大量用户涌入了这个虚拟世界。矛盾自然而然就产生了：大量没有受过训练的Win95用户拿着DOS下的压缩工具不知所措，而程序员们却没有开发Windows平台压缩工具的想法。于是一个原来默默无名压缩软件开始声名鹊起，它就是WinZip。
早在1991年微软发布Win3.0不久，共享软件WinZip1.0就诞生了。虽然它号称是Windows ZIP，但实际上跟Win3.0的本质一样，仍是个外壳程序，它不过是在调用DOS下的工具软件而已。很难了解当时WinZip软件作者的想法，也许只能归于远见卓识，在大多数程序员都在开发自己的压缩编码算法的时候，他选择了使用免费的ZIP编码算法然后做了一个压缩工具外壳。到了1995年，在Win95发布后它马上就推出了相应版本，是当时为数不多的Windows应用工具。实质上此时WinZip仍然是个外壳工具，它还是通过调用DOS程序来解决问题，不过由于前几年积累下的Windows开发经验，使其图形界面在当时做得近乎完美。用户发现WinZip界面是如此精美，操作时如此的亲切友好，完全不用去记什么命令参数，只需要鼠标点几下即可，神秘的压缩原来如此简单，更有趣的是它居然没有一个竞争者，此时的同行还不屑与其竞争。夸张的说，WinZip只用了眨眼的功夫就占据了所有的PC，等到其他压缩工具醒悟过来纷纷开发Windows版本或Windows外壳时，由于缺乏开发经验已经远远落后。等到WinZip推出其真正的Windows应用程序6.x版本时，已尘埃落定，没有自己编码算法的WinZip加冕压缩工具的王者。以后的大多数用户都是通过WinZip认识到ZIP格式，以至于不了解历史的用户甚至以为ZIP就等于winZip，是WinZip的成功导致了ZIP格式的流行，事实上恰好相反。
不妨先来思考一个问题，为什么舆论不指责WinZip9.0不支持WinACE的ACE格式，不指责它不支持WinIMP的IMP格式......唯独不支持WinRAR的RAR格式就横加指责呢？
答案只能是WinZip不得不支持RAR格式。为什么不得不支持RAR格式呢？答案只能是RAR格式已经成为主流，不支持意味着消亡。这真是一个有趣的推论，2002年时中国的IT媒体还将WinRAR归为非主流压缩软件，而不到两年的时间RAR格式就变成了主流格式，简直就是个奇迹！然而这真的是事实吗？
在任何一个国外知名的下载网站，如download.com等，都不可能找到RAR压缩文件，或者去国外任何一家知名商业网站，其下载资源提供的也只有ZIP压缩包。是的，甚至再国外比较规范的个人网站上，都只提供ZIP打包的文件下载，而不会有其他类型的压缩文件。国内情况会不一样吗？那么去新浪、搜狐、驱动之家这些大的门户网站或正规的商业网站搜索，同样全部是提供ZIP压缩文件的下载，却根本没有RAR文件。并不是这些网站刻意偏爱ZIP，根本原因还是在于免费。发布ZIP压缩文件并不用缴纳任何费用，而如果发布其他商业压缩格式文件，网站就要向其格式拥有者缴纳专利费用，这种企业所需缴纳的费用不是个人注册费用可以相提并论的。由此带来的疑惑是，在中国确实有许多网站只提供RAR压缩文件的下载，那么他们都甘心交钱替WinRAR宣传吗？同样时不开放算法的商业格式，他们为什么不选择压缩率更高功能更加全面的ACE、IMP等格式呢？
大多数这样的网站非法发布RAR格式文件，区别仅仅在于自己知道或不知道，不过WinRAR公司难道就坐视不管吗？其实道理很明显，没有比推广压缩格式更容易占据压缩工具市场份额的手段了。2002年WinRAR尚未有中国区代理，不过积极开拓海外市场的WinRAR已经意识到，许多中国网站上也流行着RAR压缩文件，于是一时间突然有许多网站声明，下载资源将由RAR压缩包全部改用ZIP包发布，但在WinRAR中国区代理上任后，短短的几个月这些网站又都恢复发布RAR压缩文件，而且使用RAR格式发布资源的网站日益增多。事实已经清楚，非正规网站提供下载资源的确实都是RAR压缩文件，不过为什么它们都选择RAR而不是其他格式，答案说出来熟悉的人马上就会明白---0DAY。
宽带网的发展使得资源的获取变得极其简单。几乎国内有名的资源站点和论坛都出现在此期间，它们无一例外提供的都是RAR格式资源。那么它们的资源又来自哪里？基本都来自于0DAY，所有宣称RAR格式占据网络主流的人都或刻意或无意地回避了这个事实。0DAY是个完全无影无形的破解组织，但他们发布的资源都有同一个特点，就是统一使用RAR格式打包，如此一来发布这些资源的网站要提供ZIP包下载则必须先解开RAR包，然后再将资源重新压缩为ZIP包，最终选择当然是直接提供RAR压缩包下载了，这就是RAR格式开始流行的根本原因。于是奇怪的事情出现了：免费开放的压缩格式得到所有正规商业公司的支持，而收费非开放的压缩格式却崛起于自有破解的地下组织。一个微妙的形势摆在WinRAR面前，它再流行也始终不会去控告违法发布者，那其实是它生存的根源。一个尖锐的问题也摆在用户面前，在合法的前提下你会选择哪种压缩格式？其实是根本就没有选择。
WinZip并没有自己的编码算法，ZIP格式是属于PKZIP的（实属PKWare公司）。一直以来WinZip技术上的发展都紧跟着PKWare亦步亦趋，从而就没有也不可能主动去修改ZIP的编码算法。WinZip9.0中新加入的Enhanced Deflate算法实际仍属于PKWare公司，并且是开放免费的。与成熟的商业压缩格式相比，ZIP格式有一个致命缺陷就是缺乏加解密算法，仅凭其可怜的口令密码保护功能根本无法保障文件的安全。为ZIP格式增加加密算法成为必然之路，然而此时PKWare与WinZip的矛盾终于凸现。2002年，PKWare首先开发了基于证书的安全措施和256位AES加密算法的PKZIP5.0，但随后2003年出现的WinZip9 Beta中采用的256位AES加密算法（但没有证书）却证明无法与之兼容。WinZip9向媒体说明由于PKWare向WinZip保留了算法的技术细节而不能与之兼容，并且表示他们一直期待能够完全兼容，但PKWare并不给予合作而最终导致两者不兼容。PKWare首席技术官Jim Peterson则辩称，基于证书的加密技术目前还正在研制，之所以没有公布是因为还要在其中增加很多功能。WinZip对上述解释表示怀疑，因为除了加密细节没有公布，连证书的细节也不得而知，而事实上在PKZIP5.0 for Windows中这项技术已经使用了一年，PKWare无非是要吃独食，他们违背了自己宣称的ZIP标准开放性。不管事情的真相到底是什么，WinZip为此付出了两年的时间，最终结局仍是两者分道扬镳，各自开发自己的加密算法，而ZIP格式从诞生以来也首次走到了十字路口。
了解了足够的压缩世界的历史，再回到压缩工具本身来吧。现在的事实是网络上确实存在许多RAR压缩文件，当然使用WinRAR去解压是第一选择，不过是否因为WinRAR也支持ZIP格式就可完全抛弃WinZip？
首先来看两者的性能，压缩工具的性能决定于它们的算法。事实上WinZip和WinRAR使用的都是LZ77算法的变体，因此两者不可能出现根本性的性能差距，它们的比较只能看谁在压缩率和工作效率之间取得更佳的平衡性。众所周知RAR压缩率略高于ZIP，但这是以牺牲工作效率换取的，这值不值得呢？测试对象是一个615.6MB的ISO文件，机器配置为P4-1.6A，512MB RAM。结果WinRAR3.30在一般压缩下用30分20秒将文件压缩为607.6MB的RAR文件，而WinZip 9.0在一般压缩下用2分40秒将文件压缩为609.2MB的ZIP文件。解压与压缩类似，千分之二的压缩率差距却使用了数十倍的时间。显然ZIP算法的压缩率与工作效率之间的平衡性处理得更好，也就是说性能更优。其实RAR算法在压缩率与工作效率之间的处理也是非常聪明明的，其压缩小文件时损失不易察觉的几秒钟换来总是比ZIP略高一点的压缩率，这给用户留下了极好的印象。 虽然我们证明了ZIP算法的性能更优，不过WinZip9.0不能支持RAR，而WinRAR却能支持ZIP，为什么不保留兼容性更佳的WinRAR？既然RAR是非开放的格式，别人没有它的算法，那么支持解压RAR是如何做到的呢？任何支持RAR格式的压缩工具都带有一个UNRAR.dll文件，这个文件是WinRAR提供的解压库，也就是说其实仍然是WinRAR自己在解压。像这样通过外部调用来支持的格式在WinZip9.0中只有3种，就是上文提到过的ARC、ARJ、LHA，全部是历史遗留。但WinZip9.0显然不会这样去支持RAR格式，在它眼里RAR和ACE、IMP等非公开格式并没有根本上的区别。
最新的Winzip12.0已经可以支持RAR格式了，当然它也是通过带有一个UNRAR.dll文件来实现的。毕竟RAR的使用现在是如此的广泛。
由于ZIP格式的开放性所带来的优势也必须考虑。例如微软操作系统从WinMe开始内置支持ZIP格式，ZIP文件被当作一个文件夹操作，别的压缩格式就必须安装压缩工具解压。又如GBA游戏机的模拟器VBA内置支持ZIP，所以压缩为ZIP格式的ROM文件它可以直接读取，别的压缩格式就必须解压回ROM文件。越来越多应用程序都开始内置支持ZIP，此时的ZIP压缩文件相当于透明的源文件。由于ZIP格式的开放性，ZIP文件在网络传输上也具有一些优势，如某些内置ZIP算法的下载工具可分析要下载的ZIP包，可以只下载包内某些文件，这都要归结于ZIP格式的开放性。
以上所有一切都只为说明一件事：ZIP格式仍然是适合个人使用的最佳压缩格式，而RAR是适应现实环境的第二选择压缩格式。因此压缩工作也许会演变为这样的形势：更多的压缩是ZIP文件，而经常解压的是RAR文件。尽管WinRAR也支持ZIP的制作，但程度优先，例如其不支持64位扩展，单个文件都4GB的限制，不支持增强真空算法的压缩，不支持ZIP文件的压缩分卷......制作ZIP文件的最好工具依然是WinZip，这就是为什么WinRAR不能完全替代WinZip。是的，压缩工具的选择应该这样，为了适应环境安装使用WinRAR，为了高效压缩安装使用WinZip。个人建议是，如果压缩工具对你而言主要是解压，极少压缩的话，那么WinRAR确实已够用了：如果要尝试压缩，那么就不要放弃WinZip。
?WinRAR这个紧随着WinZip的压缩工具确实是所有模仿者中做得最为出色的，针对于WinZip的弱点作出的技术细节修改也极为有效。如WinZip必须压缩后分卷而WinRAR可以直接分卷压缩，又如WinZip无法管理压缩包内的子目录而WinRAR可以直接显示目录层次......所以WinRAR也仍然是最值得推荐安装的压缩工具。
2000年4月14日，年仅37岁的菲利普·卡兹被人发现倒毙在美国威斯康星州密尔沃基的一家汽车旅馆里，据说死因是慢性酒精中毒引起的并发症。被人发现时卡兹的手中仍握着一个烈性酒的酒瓶，在同一个房间里还发现了另外5个空酒瓶。这位天才程序员从未在ZIP身上得到半点好处，坚持信念的结果是潦倒的生活。他为世界贡献了一个伟大的免费软件，更为重要的是他缔造了一种大众化的压缩格式，然而却过早的离开了这个世界。仅仅两年后，PKWare和WinZip为了商业利益开始分道扬镳。用ULTRAEDIT打开任意一个ZIP文件，都可以看到嵌有Phillip W. Katz姓名字头缩写字母PK，每个ZIP文件都将永远记载着菲利普·卡兹，因此菲利普·卡兹和他的ZIP压缩格式也必将得到永生。
