ZIPの圧縮で一般的に用いられているアルゴリズムは「Deflate(デフレート)」と呼ばれるもので、圧縮・展開速度の速さが特徴的です。圧縮率が最高で1032:1(約0.096％)という点はZIP爆弾を作る際の「足かせ」となっており、この制限を回避するため、ZIP爆弾ではZIPファイル内にZIPファイルを格納する入れ子構造を利用して、入れ子1つごとに1032倍にできるだけ近い圧縮率を得ることで、巨大ファイルを極小に見せています。
たとえば、有名なZIP爆弾に「42.zip」というファイルがあります。このZIPファイルは2種類存在して、古いバージョンは展開時のパスが不要でファイルサイズが「42,374バイト」、新しいバージョンは展開時にパスが必要でファイルサイズが「42,838バイト」。以下は古いバージョンのプロパティです。
中をのぞいてみると「lib 0.zip」から「lib f.zip」まで連番のつけられた16個のZIPファイルが格納されています。ファイルの元サイズは34,902バイト(35KB)で、圧縮後は2,533バイト(2.6KB)。圧縮率は7.3％。
「lib 0.zip」には、さらに「book 0.zip」から「book f.zip」というZIPファイルがあります。こちらは元サイズが29,446バイト(30KB)、圧縮後が2,084バイト(2.1KB)で、圧縮率7.1％。
外側の42.zipから数えて5層目の「page 0.zip」を開くと、とうとう入れ子が終了して「0.dll」というファイルが登場しました。元サイズは4,294,967,295バイト(4.3GB)で、圧縮後は4,168,158バイト(4.2MB)なので、圧縮率は実に0.1％です。
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6層目には同じように0.1％にまで圧縮された巨大ファイルが他にも大量にあるので、もし42.zipを展開をすると、わずか42KBのところから4,507,981,343,026,016バイト(4.5PB)ものファイルが出現することになります。その膨張率は1060億倍。
ただし、これは「再帰的な展開が行われる実装なら」という前提が必要で、最上位層しか展開されない場合、展開後サイズはわずかに558,432バイト(558KB)で、元の13.2倍にしかなりません。
一方、デビッド・フィフィールド氏の提唱する非再帰的ZIP爆弾は、1層目に0.1％まで圧縮されたファイルが250個並んでおり、元ファイルサイズは42.zipと同じ42KBですが、展開すると元の12万9000倍となる5,461,307,620バイト(5.5GB)にまで膨らみます。
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元ファイルを10MBにすると、展開後サイズを元の2800万倍の281TBにまで増やせるとのこと。さらに、Zip64を用いると、46MBのファイルを9800万倍の4.5PBにすることが可能。
この非再帰的ZIP爆弾は、ZIPコンテナ内のファイルを重複させることで、コピーを作ることなく複数ファイルに含まれる圧縮率の高いカーネルを参照する仕組みとなっています。このため、入力サイズに比例して出力サイズが増大し、「爆弾」が大きくなるほど圧縮率が向上するとのこと。
記事作成時点で、42.zipはアンチウイルスソフトが反応してダウンロードできないようになっていましたが、フィフィールド氏の作った非再帰的ZIP爆弾ファイルには反応しなかったので、くれぐれも怪しいZIPファイルには気をつけてください。
