「非再帰的ZIP爆弾」は10MBのファイルが281TBに膨らむ
https://gigazine.net/news/20190705-zip-bomb/
2019/7/5
GIGAZINE

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数十KBのZIPファイルに見えて解凍すると膨大なファイル容量を食う「ZIP爆弾(高圧縮ファイル爆弾)」は、ZIPファイルの中にZIPファイルを格納し、内側のZIPファイルの中にさらにZIPファイルが……という入れ子構造を用いることで圧縮アルゴリズムの限界をうまく回避していますが、それゆえに多くのアンチウイルスソフトで対策されています。この弱点を乗り越えた「非再帰的ZIP爆弾」は、展開後のサイズこそ高効率で作られた再帰的ZIP爆弾にかなわないものの、わずか10MBから281TBへ2800万倍に膨らみます。

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。

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。


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。