Binärdatei Begriffserklärung und Definition

Bei einer Binärdatei handelt es sich um eine Computerdatei, deren Inhalt nicht aus druckbaren Zeichen besteht. Somit handelt es sich bei einer Binärdatei nicht um eine Textdatei. Die in einer Binärdatei enthaltenen Daten können jeden Bytewert annehmen. Abhängig von ihrem Format kann eine Binärdatei auch Daten beinhalten, die als Zeichen bzw. Texte interpretierbar sind. Binärdateien ermöglichen Computerprogrammen, die enthaltenen Daten an deren Verarbeitung strukturell auszurichten. Des Weiteren können mittels Dateien im Binärformat Datenfelder, also die kleinsten auswertungsfähigen Einheiten von Daten, optimal gespeichert werden. Auch Programme, die direkt ausführbar sind, liegen als Binärdatei vor.

Eigenschaften einer Binärdatei

Dass es sich bei einer Datei um eine Binärdatei handelt, ist dadurch erkennbar, dass der Dateiinhalt aus keinen oder nur wenigen lesbaren Zeichen besteht. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, eine Datei im Binärformat als Textdatei zu interpretieren – öffnet man die Datei mit einem Texteditor, wird lediglich eine unleserliche Zeichenfolge angezeigt. Dabei gilt für die Mehrzahl der heute gängigen 8-Bit-Zeichensätze, dass mit ASCII-Werten zwischen 0 und 31 nicht lesbare Steuerzeichen gebildet werden können, während Werte zwischen 32 und 126 lesbare Zeichen ergeben. Ob Zeichen mit einem ASCII-Wert ab 127 lesbar sind, hängt vom verwendeten Zeichensatz ab. Jedoch können auch Textdateien bestimmte nicht lesbare Steuerzeichen enthalten, ohne als Binärdatei zu gelten. Zu diesen Steuerzeichen gehören neben dem Seitenumbruch und Zeilenvorschub auch der Wagenrücklauf und Tabulator.

Trotz ihrer Bezeichnung bestehen Binärdateien nicht aus Daten, die ausschließlich aus den Zeichen 1 und 0 bestehen. Auch bei Dateien, die von Textverarbeitungsprogrammen erstellt wurden, handelt es sich nicht um reine Textdateien, sondern um Dateien im Binärformat, in welchen Steuerzeichen und Formatangaben mit einem nicht lesbaren Zeichensatz angegeben sind. Beispielsweise stellt eine Datei im Format Rich Text (RTF-Datei) eine Kombination aus Binär- und Textdatei dar.

Im Vergleich zu Textdateien können Binärdateien schneller gespeichert und geladen werden, zudem benötigt eine Binärdatei weniger Speicherplatz. Des Weiteren bieten Dateien im Binärformat die Möglichkeit, unterschiedliche Objekttypen wie Bilder oder Text auf einfache Weise zu archivieren. Tauscht man Binärdateien über verschiedene Betriebssysteme und Plattformen aus, werden die Dateien nicht beschädigt. Grund hierfür ist der ausbleibende Versuch beteiligter Softwarekomponenten, eine Konvertierung der Dateien hinsichtlich der Zielplattform vorzunehmen. Da Binärdateien allerdings häufig Daten enthalten, die in einem systemabhängigen Format gespeichert sind, können hieraus in Bezug auf den plattformübergreifenden Austausch von Daten auch Nachteile entstehen. Im Allgemeinen gilt, dass Binärdateien plattformabhängig sind.

Hieraus entstehen im Wesentlichen zwei große Probleme. Zum einen liegen bei unterschiedlichen Plattformen in der Regel unterschiedliche Wortbreiten vor, zum Beispiel 32 Bit oder 64 Bit. Zum anderen gibt es bei der Darstellung von Werten zwei verschiedene mögliche Reihenfolgen. Während bei Big-Endian-Architekturen das hochwertigste Byte vorne gespeichert wird, stellen Little-Endian-Systeme das niederwertigste Byte an die erste Stelle.

Wie mit einer bestimmten Binärdatei zu verfahren ist, wird durch die Spezifikation deren Formats festgelegt. Sollen Binärdateien gelesen, bearbeitet oder gespeichert werden, sind in der Regel spezielle Editoren erforderlich, die auf dieses besondere Dateiformat abgestimmt sind.

Beispiele für Binärdateien

Ein typisches Beispiel für Dateien im Binärformat sind ausführbare Computerprogramme, da diese Daten und Prozessorbefehle enthalten, welche jeden möglichen Bytewert annehmen können. Daher werden die aus dem Kompilieren von Programmen resultierenden Binärdateien oft als „Binaries“ bezeichnet. Im Gegensatz zu diesen ausführbaren Dateien im Binärformat liegt der Quelltext eines Programms im Allgemeinen als Textdatei vor. Ebenfalls um Binärdateien handelt es sich bei Audiodateien, Grafikdateien und Archivdateien bzw. komprimierten Dateien.

Die Umwandlung von Binärdateien in Textdateien

Um Störungen während des Austauschs zwischen verschiedenen Betriebssystemen und Computerplattformen zu vermeiden, werden Binärdateien gegebenenfalls in einer Nur-Text-Repräsentation dargestellt. Hierzu verwendet man verschiedene Codierschemata, zum Beispiel Base64, Base85 oder Base91, wobei es sich bei Base64 um das gängige Codierschema für die Umwandlung einer Binärdatei in eine Textdatei handelt.

Das Öffnen und Betrachten von Binärdateien

Damit der Inhalt einer Datei im Binärformat unverfälscht betrachtet werden kann, ist eine spezielle Software erforderlich. Sogenannte Hex-Editoren eignen sich besonders für diese Aufgabe. Es ist hingegen nicht möglich, eine Binärdatei auf der Konsole oder mit einem gebräuchlichen Texteditor zu betrachten. Wird eine Datei im Binärformat mit der Konsole oder einem Texteditor geöffnet, ist das Ergebnis eine verfälschte Darstellung des Dateiinhalts. Grund hierfür ist, dass bestimmte Bytefolgen oder Bytes als Steuersequenzen oder Steuerzeichen aufgefasst werden.

Dass Bytefolgen als Steuersequenzen oder einzelne Bytes als Steuerzeichen interpretiert werden, kann sich auf verschiedene Weise äußern. Handelt es sich bei dem Steuerzeichen um das sogenannte Bell-Steuerzeichen, das zu keiner Ausgabe, sondern zu einem hörbaren Signal führt, ist ein Piepsen zu vernehmen. Ebenfalls möglich ist, dass keine Ausgabe erfolgt. In diesem Fall liegt der Grund darin, dass in Dateien im Binärformat in vielen Fällen sämtliche möglichen Zustände eines Oktetts zu finden sind, wobei es sich bei einem Oktett um eine geordnete Zusammenstellung mit der Länge 8 Bit handelt.

Sollen die Inhalte von Dateien im Binärformat betrachtet werden, empfiehlt sich die Verwendung entsprechender Werkzeuge. Zu diesen Werkzeugen zählen unter Unix bzw. Linux das Tool „od“ (octal dump), „strings“ oder „hexdump“ (hexadecimal dump).

Zusammenfassung

Binärdateien sind Computerdateien, deren Inhalte nicht nur aus druckbaren Zeichen bestehen. Im Gegensatz zu Textdateien können sie jeden möglichen Bytewert annehmen und sind somit plattformabhängig. Sie sind optimiert für Speichereffizienz und Geschwindigkeit und können unterschiedliche Arten von Daten wie Bilder oder Text speichern.

Die Identifizierung einer Binärdatei erfolgt durch die Abwesenheit oder den Mangel an lesbaren Zeichen. Spezielle Software wie Hex-Editoren sind notwendig, um den Inhalt einer Binärdatei zu analysieren. Bei Verwendung eines Texteditors werden in der Regel unleserliche Zeichenfolgen angezeigt.

Trotz ihrer Bezeichnung bestehen Binärdateien nicht nur aus den Ziffern 1 und 0, sondern können auch Steuerzeichen und Formatangaben enthalten. Sie können plattformübergreifende Kompatibilitätsprobleme aufweisen, insbesondere aufgrund unterschiedlicher Wortbreiten (z.B. 32-Bit oder 64-Bit) und Darstellungen von Werten (Big-Endian vs. Little-Endian).

Die Verwaltung und Bearbeitung von Binärdateien erfordern spezielle Editoren, die auf das jeweilige Dateiformat zugeschnitten sind. Häufige Beispiele für Binärdateien sind ausführbare Programme, Audiodateien und Grafikdateien.

Für den Austausch zwischen verschiedenen Betriebssystemen können Binärdateien in Textdateien umgewandelt werden, häufig mittels Codierschemata wie Base64. Werkzeuge wie „od“, „strings“ oder „hexdump“ sind unter Unix bzw. Linux zur Betrachtung von Binärdateien geeignet.

Häufige Fragen und Antworten