pspp-convert: Add support for decrypting encrypted system files.
[pspp] / doc / dev / system-file-format.texi
1 @node System File Format
2 @appendix System File Format
3
4 A system file encapsulates a set of cases and dictionary information
5 that describes how they may be interpreted.  This chapter describes
6 the format of a system file.
7
8 System files use four data types: 8-bit characters, 32-bit integers,
9 64-bit integers, 
10 and 64-bit floating points, called here @code{char}, @code{int32},
11 @code{int64}, and
12 @code{flt64}, respectively.  Data is not necessarily aligned on a word
13 or double-word boundary: the long variable name record (@pxref{Long
14 Variable Names Record}) and very long string records (@pxref{Very Long
15 String Record}) have arbitrary byte length and can therefore cause all
16 data coming after them in the file to be misaligned.
17
18 Integer data in system files may be big-endian or little-endian.  A
19 reader may detect the endianness of a system file by examining
20 @code{layout_code} in the file header record
21 (@pxref{layout_code,,@code{layout_code}}).
22
23 Floating-point data in system files may nominally be in IEEE 754, IBM,
24 or VAX formats.  A reader may detect the floating-point format in use
25 by examining @code{bias} in the file header record
26 (@pxref{bias,,@code{bias}}).
27
28 PSPP detects big-endian and little-endian integer formats in system
29 files and translates as necessary.  PSPP also detects the
30 floating-point format in use, as well as the endianness of IEEE 754
31 floating-point numbers, and translates as needed.  However, only IEEE
32 754 numbers with the same endianness as integer data in the same file
33 has actually been observed in system files, and it is likely that
34 other formats are obsolete or were never used.
35
36 System files use a few floating point values for special purposes:
37
38 @table @asis
39 @item SYSMIS
40 The system-missing value is represented by the largest possible
41 negative number in the floating point format (@code{-DBL_MAX}).
42
43 @item HIGHEST
44 HIGHEST is used as the high end of a missing value range with an
45 unbounded maximum.  It is represented by the largest possible positive
46 number (@code{DBL_MAX}).
47
48 @item LOWEST
49 LOWEST is used as the low end of a missing value range with an
50 unbounded minimum.  It was originally represented by the
51 second-largest negative number (in IEEE 754 format,
52 @code{0xffeffffffffffffe}).  System files written by SPSS 21 and later
53 instead use the largest negative number (@code{-DBL_MAX}), the same
54 value as SYSMIS.  This does not lead to ambiguity because LOWEST
55 appears in system files only in missing value ranges, which never
56 contain SYSMIS.
57 @end table
58
59 System files may use most character encodings based on an 8-bit unit.
60 UTF-16 and UTF-32, based on wider units, appear to be unacceptable.
61 @code{rec_type} in the file header record is sufficient to distinguish
62 between ASCII and EBCDIC based encodings.  The best way to determine
63 the specific encoding in use is to consult the character encoding
64 record (@pxref{Character Encoding Record}), if present, and failing
65 that the @code{character_code} in the machine integer info record
66 (@pxref{Machine Integer Info Record}).  The same encoding should be
67 used for the dictionary and the data in the file, although it is
68 possible to artificially synthesize files that use different encodings
69 (@pxref{Character Encoding Record}).
70
71 System files are divided into records, each of which begins with a
72 4-byte record type, usually regarded as an @code{int32}.
73
74 The records must appear in the following order:
75
76 @itemize @bullet
77 @item
78 File header record.
79
80 @item
81 Variable records.
82
83 @item
84 All pairs of value labels records and value label variables records,
85 if present.
86
87 @item
88 Document record, if present.
89
90 @item
91 Extension (type 7) records, in ascending numerical order of their
92 subtypes.
93
94 @item
95 Dictionary termination record.
96
97 @item
98 Data record.
99 @end itemize
100
101 Each type of record is described separately below.
102
103 @menu
104 * File Header Record::
105 * Variable Record::
106 * Value Labels Records::
107 * Document Record::
108 * Machine Integer Info Record::
109 * Machine Floating-Point Info Record::
110 * Multiple Response Sets Records::
111 * Extra Product Info Record::
112 * Variable Display Parameter Record::
113 * Long Variable Names Record::
114 * Very Long String Record::
115 * Character Encoding Record::
116 * Long String Value Labels Record::
117 * Long String Missing Values Record::
118 * Data File and Variable Attributes Records::
119 * Extended Number of Cases Record::
120 * Miscellaneous Informational Records::
121 * Dictionary Termination Record::
122 * Data Record::
123 * Encrypted System Files::
124 @end menu
125
126 @node File Header Record
127 @section File Header Record
128
129 The file header is always the first record in the file.  It has the
130 following format:
131
132 @example
133 char                rec_type[4];
134 char                prod_name[60];
135 int32               layout_code;
136 int32               nominal_case_size;
137 int32               compression;
138 int32               weight_index;
139 int32               ncases;
140 flt64               bias;
141 char                creation_date[9];
142 char                creation_time[8];
143 char                file_label[64];
144 char                padding[3];
145 @end example
146
147 @table @code
148 @item char rec_type[4];
149 Record type code, either @samp{$FL2} for system files with
150 uncompressed data or data compressed with simple bytecode compression,
151 or @samp{$FL3} for system files with ZLIB compressed data.
152
153 This is truly a character field that uses the character encoding as
154 other strings.  Thus, in a file with an ASCII-based character encoding
155 this field contains @code{24 46 4c 32} or @code{24 46 4c 33}, and in a
156 file with an EBCDIC-based encoding this field contains @code{5b c6 d3
157 f2}.  (No EBCDIC-based ZLIB-compressed files have been observed.)
158
159 @item char prod_name[60];
160 Product identification string.  This always begins with the characters
161 @samp{@@(#) SPSS DATA FILE}.  PSPP uses the remaining characters to
162 give its version and the operating system name; for example, @samp{GNU
163 pspp 0.1.4 - sparc-sun-solaris2.5.2}.  The string is truncated if it
164 would be longer than 60 characters; otherwise it is padded on the right
165 with spaces.
166
167 @anchor{layout_code}
168 @item int32 layout_code;
169 Normally set to 2, although a few system files have been spotted in
170 the wild with a value of 3 here.  PSPP use this value to determine the
171 file's integer endianness (@pxref{System File Format}).
172
173 @item int32 nominal_case_size;
174 Number of data elements per case.  This is the number of variables,
175 except that long string variables add extra data elements (one for every
176 8 characters after the first 8).  However, string variables do not
177 contribute to this value beyond the first 255 bytes.   Further, system
178 files written by some systems set this value to -1.  In general, it is
179 unsafe for systems reading system files to rely upon this value.
180
181 @item int32 compressed;
182 Set to 0 if the data in the file is not compressed, 1 if the data is
183 compressed with simple bytecode compression, 2 if the data is ZLIB
184 compressed.  This field has value 2 if and only if @code{rec_type} is
185 @samp{$FL3}.
186
187 @item int32 weight_index;
188 If one of the variables in the data set is used as a weighting
189 variable, set to the dictionary index of that variable, plus 1
190 (@pxref{Dictionary Index}).  Otherwise, set to 0.
191
192 @item int32 ncases;
193 Set to the number of cases in the file if it is known, or -1 otherwise.
194
195 In the general case it is not possible to determine the number of cases
196 that will be output to a system file at the time that the header is
197 written.  The way that this is dealt with is by writing the entire
198 system file, including the header, then seeking back to the beginning of
199 the file and writing just the @code{ncases} field.  For files in which
200 this is not valid, the seek operation fails.  In this case,
201 @code{ncases} remains -1.
202
203 @anchor{bias}
204 @item flt64 bias;
205 Compression bias, ordinarily set to 100.  Only integers between
206 @code{1 - bias} and @code{251 - bias} can be compressed.
207
208 By assuming that its value is 100, PSPP uses @code{bias} to determine
209 the file's floating-point format and endianness (@pxref{System File
210 Format}).  If the compression bias is not 100, PSPP cannot auto-detect
211 the floating-point format and assumes that it is IEEE 754 format with
212 the same endianness as the system file's integers, which is correct
213 for all known system files.
214
215 @item char creation_date[9];
216 Date of creation of the system file, in @samp{dd mmm yy}
217 format, with the month as standard English abbreviations, using an
218 initial capital letter and following with lowercase.  If the date is not
219 available then this field is arbitrarily set to @samp{01 Jan 70}.
220
221 @item char creation_time[8];
222 Time of creation of the system file, in @samp{hh:mm:ss}
223 format and using 24-hour time.  If the time is not available then this
224 field is arbitrarily set to @samp{00:00:00}.
225
226 @item char file_label[64];
227 File label declared by the user, if any (@pxref{FILE LABEL,,,pspp,
228 PSPP Users Guide}).  Padded on the right with spaces.
229
230 A product that identifies itself as @code{VOXCO INTERVIEWER 4.3} uses
231 CR-only line ends in this field, rather than the more usual LF-only or
232 CR LF line ends.
233
234 @item char padding[3];
235 Ignored padding bytes to make the structure a multiple of 32 bits in
236 length.  Set to zeros.
237 @end table
238
239 @node Variable Record
240 @section Variable Record
241
242 There must be one variable record for each numeric variable and each
243 string variable with width 8 bytes or less.  String variables wider
244 than 8 bytes have one variable record for each 8 bytes, rounding up.
245 The first variable record for a long string specifies the variable's
246 correct dictionary information.  Subsequent variable records for a
247 long string are filled with dummy information: a type of -1, no
248 variable label or missing values, print and write formats that are
249 ignored, and an empty string as name.  A few system files have been
250 encountered that include a variable label on dummy variable records,
251 so readers should take care to parse dummy variable records in the
252 same way as other variable records.
253
254 @anchor{Dictionary Index}
255 The @dfn{dictionary index} of a variable is its offset in the set of
256 variable records, including dummy variable records for long string
257 variables.  The first variable record has a dictionary index of 0, the
258 second has a dictionary index of 1, and so on.
259
260 The system file format does not directly support string variables
261 wider than 255 bytes.  Such very long string variables are represented
262 by a number of narrower string variables.  @xref{Very Long String
263 Record}, for details.
264
265 @example
266 int32               rec_type;
267 int32               type;
268 int32               has_var_label;
269 int32               n_missing_values;
270 int32               print;
271 int32               write;
272 char                name[8];
273
274 /* @r{Present only if @code{has_var_label} is 1.} */
275 int32               label_len;
276 char                label[];
277
278 /* @r{Present only if @code{n_missing_values} is nonzero}. */
279 flt64               missing_values[];
280 @end example
281
282 @table @code
283 @item int32 rec_type;
284 Record type code.  Always set to 2.
285
286 @item int32 type;
287 Variable type code.  Set to 0 for a numeric variable.  For a short
288 string variable or the first part of a long string variable, this is set
289 to the width of the string.  For the second and subsequent parts of a
290 long string variable, set to -1, and the remaining fields in the
291 structure are ignored.
292
293 @item int32 has_var_label;
294 If this variable has a variable label, set to 1; otherwise, set to 0.
295
296 @item int32 n_missing_values;
297 If the variable has no missing values, set to 0.  If the variable has
298 one, two, or three discrete missing values, set to 1, 2, or 3,
299 respectively.  If the variable has a range for missing variables, set to
300 -2; if the variable has a range for missing variables plus a single
301 discrete value, set to -3.
302
303 A long string variable always has the value 0 here.  A separate record
304 indicates missing values for long string variables (@pxref{Long String
305 Missing Values Record}).
306
307 @item int32 print;
308 Print format for this variable.  See below.
309
310 @item int32 write;
311 Write format for this variable.  See below.
312
313 @item char name[8];
314 Variable name.  The variable name must begin with a capital letter or
315 the at-sign (@samp{@@}).  Subsequent characters may also be digits, octothorpes
316 (@samp{#}), dollar signs (@samp{$}), underscores (@samp{_}), or full
317 stops (@samp{.}).  The variable name is padded on the right with spaces.
318
319 @item int32 label_len;
320 This field is present only if @code{has_var_label} is set to 1.  It is
321 set to the length, in characters, of the variable label.  The
322 documented maximum length varies from 120 to 255 based on SPSS
323 version, but some files have been seen with longer labels.  PSPP
324 accepts longer labels and truncates them to 255 bytes on input.
325
326 @item char label[];
327 This field is present only if @code{has_var_label} is set to 1.  It has
328 length @code{label_len}, rounded up to the nearest multiple of 32 bits.
329 The first @code{label_len} characters are the variable's variable label.
330
331 @item flt64 missing_values[];
332 This field is present only if @code{n_missing_values} is nonzero.  It
333 has the same number of 8-byte elements as the absolute value of
334 @code{n_missing_values}.  Each element is interpreted as a number for
335 numeric variables (with HIGHEST and LOWEST indicated as described in
336 the chapter introduction).  For string variables of width less than 8
337 bytes, elements are right-padded with spaces; for string variables
338 wider than 8 bytes, only the first 8 bytes of each missing value are
339 specified, with the remainder implicitly all spaces.
340
341 For discrete missing values, each element represents one missing
342 value.  When a range is present, the first element denotes the minimum
343 value in the range, and the second element denotes the maximum value
344 in the range.  When a range plus a value are present, the third
345 element denotes the additional discrete missing value.
346 @end table
347
348 The @code{print} and @code{write} members of sysfile_variable are output
349 formats coded into @code{int32} types.  The least-significant byte
350 of the @code{int32} represents the number of decimal places, and the
351 next two bytes in order of increasing significance represent field width
352 and format type, respectively.  The most-significant byte is not
353 used and should be set to zero.
354
355 Format types are defined as follows:
356
357 @quotation
358 @multitable {Value} {@code{DATETIME}}
359 @headitem Value
360 @tab Meaning
361 @item 0
362 @tab Not used.
363 @item 1
364 @tab @code{A}
365 @item 2
366 @tab @code{AHEX}
367 @item 3
368 @tab @code{COMMA}
369 @item 4
370 @tab @code{DOLLAR}
371 @item 5
372 @tab @code{F}
373 @item 6
374 @tab @code{IB}
375 @item 7
376 @tab @code{PIBHEX}
377 @item 8
378 @tab @code{P}
379 @item 9
380 @tab @code{PIB}
381 @item 10
382 @tab @code{PK}
383 @item 11
384 @tab @code{RB}
385 @item 12
386 @tab @code{RBHEX}
387 @item 13
388 @tab Not used.
389 @item 14
390 @tab Not used.
391 @item 15
392 @tab @code{Z}
393 @item 16
394 @tab @code{N}
395 @item 17
396 @tab @code{E}
397 @item 18
398 @tab Not used.
399 @item 19
400 @tab Not used.
401 @item 20
402 @tab @code{DATE}
403 @item 21
404 @tab @code{TIME}
405 @item 22
406 @tab @code{DATETIME}
407 @item 23
408 @tab @code{ADATE}
409 @item 24
410 @tab @code{JDATE}
411 @item 25
412 @tab @code{DTIME}
413 @item 26
414 @tab @code{WKDAY}
415 @item 27
416 @tab @code{MONTH}
417 @item 28
418 @tab @code{MOYR}
419 @item 29
420 @tab @code{QYR}
421 @item 30
422 @tab @code{WKYR}
423 @item 31
424 @tab @code{PCT}
425 @item 32
426 @tab @code{DOT}
427 @item 33
428 @tab @code{CCA}
429 @item 34
430 @tab @code{CCB}
431 @item 35
432 @tab @code{CCC}
433 @item 36
434 @tab @code{CCD}
435 @item 37
436 @tab @code{CCE}
437 @item 38
438 @tab @code{EDATE}
439 @item 39
440 @tab @code{SDATE}
441 @end multitable
442 @end quotation
443
444 A few system files have been observed in the wild with invalid
445 @code{write} fields, in particular with value 0.  Readers should
446 probably treat invalid @code{print} or @code{write} fields as some
447 default format.
448
449 @node Value Labels Records
450 @section Value Labels Records
451
452 The value label records documented in this section are used for
453 numeric and short string variables only.  Long string variables may
454 have value labels, but their value labels are recorded using a
455 different record type (@pxref{Long String Value Labels Record}).
456
457 The value label record has the following format:
458
459 @example
460 int32               rec_type;
461 int32               label_count;
462
463 /* @r{Repeated @code{label_cnt} times}. */
464 char                value[8];
465 char                label_len;
466 char                label[];
467 @end example
468
469 @table @code
470 @item int32 rec_type;
471 Record type.  Always set to 3.
472
473 @item int32 label_count;
474 Number of value labels present in this record.
475 @end table
476
477 The remaining fields are repeated @code{count} times.  Each
478 repetition specifies one value label.
479
480 @table @code
481 @item char value[8];
482 A numeric value or a short string value padded as necessary to 8 bytes
483 in length.  Its type and width cannot be determined until the
484 following value label variables record (see below) is read.
485
486 @item char label_len;
487 The label's length, in bytes.  The documented maximum length varies
488 from 60 to 120 based on SPSS version.  PSPP supports value labels up
489 to 255 bytes long.
490
491 @item char label[];
492 @code{label_len} bytes of the actual label, followed by up to 7 bytes
493 of padding to bring @code{label} and @code{label_len} together to a
494 multiple of 8 bytes in length.
495 @end table
496
497 The value label record is always immediately followed by a value label
498 variables record with the following format:
499
500 @example
501 int32               rec_type;
502 int32               var_count;
503 int32               vars[];
504 @end example
505
506 @table @code
507 @item int32 rec_type;
508 Record type.  Always set to 4.
509
510 @item int32 var_count;
511 Number of variables that the associated value labels from the value
512 label record are to be applied.
513
514 @item int32 vars[];
515 A list of dictionary indexes of variables to which to apply the value
516 labels (@pxref{Dictionary Index}).  There are @code{var_count}
517 elements.
518
519 String variables wider than 8 bytes may not be specified in this list.
520 @end table
521
522 @node Document Record
523 @section Document Record
524
525 The document record, if present, has the following format:
526
527 @example
528 int32               rec_type;
529 int32               n_lines;
530 char                lines[][80];
531 @end example
532
533 @table @code
534 @item int32 rec_type;
535 Record type.  Always set to 6.
536
537 @item int32 n_lines;
538 Number of lines of documents present.
539
540 @item char lines[][80];
541 Document lines.  The number of elements is defined by @code{n_lines}.
542 Lines shorter than 80 characters are padded on the right with spaces.
543 @end table
544
545 @node Machine Integer Info Record
546 @section Machine Integer Info Record
547
548 The integer info record, if present, has the following format:
549
550 @example
551 /* @r{Header.} */
552 int32               rec_type;
553 int32               subtype;
554 int32               size;
555 int32               count;
556
557 /* @r{Data.} */
558 int32               version_major;
559 int32               version_minor;
560 int32               version_revision;
561 int32               machine_code;
562 int32               floating_point_rep;
563 int32               compression_code;
564 int32               endianness;
565 int32               character_code;
566 @end example
567
568 @table @code
569 @item int32 rec_type;
570 Record type.  Always set to 7.
571
572 @item int32 subtype;
573 Record subtype.  Always set to 3.
574
575 @item int32 size;
576 Size of each piece of data in the data part, in bytes.  Always set to 4.
577
578 @item int32 count;
579 Number of pieces of data in the data part.  Always set to 8.
580
581 @item int32 version_major;
582 PSPP major version number.  In version @var{x}.@var{y}.@var{z}, this
583 is @var{x}.
584
585 @item int32 version_minor;
586 PSPP minor version number.  In version @var{x}.@var{y}.@var{z}, this
587 is @var{y}.
588
589 @item int32 version_revision;
590 PSPP version revision number.  In version @var{x}.@var{y}.@var{z},
591 this is @var{z}.
592
593 @item int32 machine_code;
594 Machine code.  PSPP always set this field to value to -1, but other
595 values may appear.
596
597 @item int32 floating_point_rep;
598 Floating point representation code.  For IEEE 754 systems this is 1.
599 IBM 370 sets this to 2, and DEC VAX E to 3.
600
601 @item int32 compression_code;
602 Compression code.  Always set to 1, regardless of whether or how the
603 file is compressed.
604
605 @item int32 endianness;
606 Machine endianness.  1 indicates big-endian, 2 indicates little-endian.
607
608 @item int32 character_code;
609 @anchor{character-code} Character code.  The following values have
610 been actually observed in system files:
611
612 @table @asis
613 @item 1
614 EBCDIC.
615
616 @item 2
617 7-bit ASCII.
618
619 @item 1250
620 The @code{windows-1250} code page for Central European and Eastern
621 European languages.
622
623 @item 1252
624 The @code{windows-1252} code page for Western European languages.
625
626 @item 28591
627 ISO 8859-1.
628
629 @item 65001
630 UTF-8.
631 @end table
632
633 The following additional values are known to be defined:
634
635 @table @asis
636 @item 3
637 8-bit ``ASCII''.
638
639 @item 4
640 DEC Kanji.
641 @end table
642
643 Other Windows code page numbers are known to be generally valid.
644
645 Old versions of SPSS for Unix and Windows always wrote value 2 in this
646 field, regardless of the encoding in use.  Newer versions also write
647 the character encoding as a string (see @ref{Character Encoding
648 Record}).
649 @end table
650
651 @node Machine Floating-Point Info Record
652 @section Machine Floating-Point Info Record
653
654 The floating-point info record, if present, has the following format:
655
656 @example
657 /* @r{Header.} */
658 int32               rec_type;
659 int32               subtype;
660 int32               size;
661 int32               count;
662
663 /* @r{Data.} */
664 flt64               sysmis;
665 flt64               highest;
666 flt64               lowest;
667 @end example
668
669 @table @code
670 @item int32 rec_type;
671 Record type.  Always set to 7.
672
673 @item int32 subtype;
674 Record subtype.  Always set to 4.
675
676 @item int32 size;
677 Size of each piece of data in the data part, in bytes.  Always set to 8.
678
679 @item int32 count;
680 Number of pieces of data in the data part.  Always set to 3.
681
682 @item flt64 sysmis;
683 The system missing value.
684
685 @item flt64 highest;
686 The value used for HIGHEST in missing values.
687
688 @item flt64 lowest;
689 The value used for LOWEST in missing values.
690 @end table
691
692 @node Multiple Response Sets Records
693 @section Multiple Response Sets Records
694
695 The system file format has two different types of records that
696 represent multiple response sets (@pxref{MRSETS,,,pspp, PSPP Users
697 Guide}).  The first type of record describes multiple response sets
698 that can be understood by SPSS before version 14.  The second type of
699 record, with a closely related format, is used for multiple dichotomy
700 sets that use the CATEGORYLABELS=COUNTEDVALUES feature added in
701 version 14.
702
703 @example
704 /* @r{Header.} */
705 int32               rec_type;
706 int32               subtype;
707 int32               size;
708 int32               count;
709
710 /* @r{Exactly @code{count} bytes of data.} */
711 char                mrsets[];
712 @end example
713
714 @table @code
715 @item int32 rec_type;
716 Record type.  Always set to 7.
717
718 @item int32 subtype;
719 Record subtype.  Set to 7 for records that describe multiple response
720 sets understood by SPSS before version 14, or to 19 for records that
721 describe dichotomy sets that use the CATEGORYLABELS=COUNTEDVALUES
722 feature added in version 14.
723
724 @item int32 size;
725 The size of each element in the @code{mrsets} member. Always set to 1.
726
727 @item int32 count;
728 The total number of bytes in @code{mrsets}.
729
730 @item char mrsets[];
731 A series of multiple response sets, each of which consists of the
732 following:
733
734 @itemize @bullet
735 @item
736 The set's name (an identifier that begins with @samp{$}), in mixed
737 upper and lower case.
738
739 @item
740 An equals sign (@samp{=}).
741
742 @item
743 @samp{C} for a multiple category set, @samp{D} for a multiple
744 dichotomy set with CATEGORYLABELS=VARLABELS, or @samp{E} for a
745 multiple dichotomy set with CATEGORYLABELS=COUNTEDVALUES.
746
747 @item
748 For a multiple dichotomy set with CATEGORYLABELS=COUNTEDVALUES, a
749 space, followed by a number expressed as decimal digits, followed by a
750 space.  If LABELSOURCE=VARLABEL was specified on MRSETS, then the
751 number is 11; otherwise it is 1.@footnote{This part of the format may
752 not be fully understood, because only a single example of each
753 possibility has been examined.}
754
755 @item
756 For either kind of multiple dichotomy set, the counted value, as a
757 positive integer count specified as decimal digits, followed by a
758 space, followed by as many string bytes as specified in the count.  If
759 the set contains numeric variables, the string consists of the counted
760 integer value expressed as decimal digits.  If the set contains string
761 variables, the string contains the counted string value.  Either way,
762 the string may be padded on the right with spaces (older versions of
763 SPSS seem to always pad to a width of 8 bytes; newer versions don't).
764
765 @item
766 A space.
767
768 @item
769 The multiple response set's label, using the same format as for the
770 counted value for multiple dichotomy sets.  A string of length 0 means
771 that the set does not have a label.  A string of length 0 is also
772 written if LABELSOURCE=VARLABEL was specified.
773
774 @item
775 A space.
776
777 @item
778 The short names of the variables in the set, converted to lowercase,
779 each separated from the previous by a single space.
780
781 @item
782 A line feed (byte 0x0a).
783 @end itemize
784 @end table
785
786 Example: Given appropriate variable definitions, consider the
787 following MRSETS command:
788
789 @example
790 MRSETS /MCGROUP NAME=$a LABEL='my mcgroup' VARIABLES=a b c
791        /MDGROUP NAME=$b VARIABLES=g e f d VALUE=55
792        /MDGROUP NAME=$c LABEL='mdgroup #2' VARIABLES=h i j VALUE='Yes'
793        /MDGROUP NAME=$d LABEL='third mdgroup' CATEGORYLABELS=COUNTEDVALUES
794         VARIABLES=k l m VALUE=34
795        /MDGROUP NAME=$e CATEGORYLABELS=COUNTEDVALUES LABELSOURCE=VARLABEL
796         VARIABLES=n o p VALUE='choice'.
797 @end example
798
799 The above would generate the following multiple response set record of
800 subtype 7:
801
802 @example
803 $a=C 10 my mcgroup a b c
804 $b=D2 55 0  g e f d
805 $c=D3 Yes 10 mdgroup #2 h i j
806 @end example
807
808 It would also generate the following multiple response set record with
809 subtype 19:
810
811 @example
812 $d=E 1 2 34 13 third mdgroup k l m
813 $e=E 11 6 choice 0  n o p
814 @end example
815
816 @node Extra Product Info Record
817 @section Extra Product Info Record
818
819 This optional record appears to contain a text string that describes
820 the program that wrote the file and the source of the data.  (This is
821 redundant with the file label and product info found in the file
822 header record.)
823
824 @example
825 /* @r{Header.} */
826 int32               rec_type;
827 int32               subtype;
828 int32               size;
829 int32               count;
830
831 /* @r{Exactly @code{count} bytes of data.} */
832 char                info[];
833 @end example
834
835 @table @code
836 @item int32 rec_type;
837 Record type.  Always set to 7.
838
839 @item int32 subtype;
840 Record subtype.  Always set to 10.
841
842 @item int32 size;
843 The size of each element in the @code{info} member. Always set to 1.
844
845 @item int32 count;
846 The total number of bytes in @code{info}.
847
848 @item char info[];
849 A text string.  A product that identifies itself as @code{VOXCO
850 INTERVIEWER 4.3} uses CR-only line ends in this field, rather than the
851 more usual LF-only or CR LF line ends.
852 @end table
853
854 @node Variable Display Parameter Record
855 @section Variable Display Parameter Record
856
857 The variable display parameter record, if present, has the following
858 format:
859
860 @example
861 /* @r{Header.} */
862 int32               rec_type;
863 int32               subtype;
864 int32               size;
865 int32               count;
866
867 /* @r{Repeated @code{count} times}. */
868 int32               measure;
869 int32               width;           /* @r{Not always present.} */
870 int32               alignment;
871 @end example
872
873 @table @code
874 @item int32 rec_type;
875 Record type.  Always set to 7.
876
877 @item int32 subtype;
878 Record subtype.  Always set to 11.
879
880 @item int32 size;
881 The size of @code{int32}.  Always set to 4.
882
883 @item int32 count;
884 The number of sets of variable display parameters (ordinarily the
885 number of variables in the dictionary), times 2 or 3.
886 @end table
887
888 The remaining members are repeated @code{count} times, in the same
889 order as the variable records.  No element corresponds to variable
890 records that continue long string variables.  The meanings of these
891 members are as follows:
892
893 @table @code
894 @item int32 measure;
895 The measurement type of the variable:
896 @table @asis
897 @item 1
898 Nominal Scale
899 @item 2
900 Ordinal Scale
901 @item 3
902 Continuous Scale
903 @end table
904
905 SPSS sometimes writes a @code{measure} of 0.  PSPP interprets this as
906 nominal scale.
907
908 @item int32 width;
909 The width of the display column for the variable in characters.
910
911 This field is present if @var{count} is 3 times the number of
912 variables in the dictionary.  It is omitted if @var{count} is 2 times
913 the number of variables.
914
915 @item int32 alignment;
916 The alignment of the variable for display purposes:
917
918 @table @asis
919 @item 0
920 Left aligned
921 @item 1
922 Right aligned
923 @item 2
924 Centre aligned
925 @end table
926 @end table
927
928 @node Long Variable Names Record
929 @section Long Variable Names Record
930
931 If present, the long variable names record has the following format:
932
933 @example
934 /* @r{Header.} */
935 int32               rec_type;
936 int32               subtype;
937 int32               size;
938 int32               count;
939
940 /* @r{Exactly @code{count} bytes of data.} */
941 char                var_name_pairs[];
942 @end example
943
944 @table @code
945 @item int32 rec_type;
946 Record type.  Always set to 7.
947
948 @item int32 subtype;
949 Record subtype.  Always set to 13.
950
951 @item int32 size;
952 The size of each element in the @code{var_name_pairs} member. Always set to 1.
953
954 @item int32 count;
955 The total number of bytes in @code{var_name_pairs}.
956
957 @item char var_name_pairs[];
958 A list of @var{key}--@var{value} tuples, where @var{key} is the name
959 of a variable, and @var{value} is its long variable name.
960 The @var{key} field is at most 8 bytes long and must match the
961 name of a variable which appears in the variable record (@pxref{Variable
962 Record}).
963 The @var{value} field is at most 64 bytes long.
964 The @var{key} and @var{value} fields are separated by a @samp{=} byte.
965 Each tuple is separated by a byte whose value is 09.  There is no
966 trailing separator following the last tuple.
967 The total length is @code{count} bytes.
968 @end table
969
970 @node Very Long String Record
971 @section Very Long String Record
972
973 Old versions of SPSS limited string variables to a width of 255 bytes.
974 For backward compatibility with these older versions, the system file
975 format represents a string longer than 255 bytes, called a @dfn{very
976 long string}, as a collection of strings no longer than 255 bytes
977 each.  The strings concatenated to make a very long string are called
978 its @dfn{segments}; for consistency, variables other than very long
979 strings are considered to have a single segment.
980
981 A very long string with a width of @var{w} has @var{n} =
982 (@var{w} + 251) / 252 segments, that is, one segment for every
983 252 bytes of width, rounding up.  It would be logical, then, for each
984 of the segments except the last to have a width of 252 and the last
985 segment to have the remainder, but this is not the case.  In fact,
986 each segment except the last has a width of 255 bytes.  The last
987 segment has width @var{w} - (@var{n} - 1) * 252; some versions
988 of SPSS make it slightly wider, but not wide enough to make the last
989 segment require another 8 bytes of data.
990
991 Data is packed tightly into segments of a very long string, 255 bytes
992 per segment.  Because 255 bytes of segment data are allocated for
993 every 252 bytes of the very long string's width (approximately), some
994 unused space is left over at the end of the allocated segments.  Data
995 in unused space is ignored.
996
997 Example: Consider a very long string of width 20,000.  Such a very
998 long string has 20,000 / 252 = 80 (rounding up) segments.  The first
999 79 segments have width 255; the last segment has width 20,000 - 79 *
1000 252 = 92 or slightly wider (up to 96 bytes, the next multiple of 8).
1001 The very long string's data is actually stored in the 19,890 bytes in
1002 the first 78 segments, plus the first 110 bytes of the 79th segment
1003 (19,890 + 110 = 20,000).  The remaining 145 bytes of the 79th segment
1004 and all 92 bytes of the 80th segment are unused.
1005
1006 The very long string record explains how to stitch together segments
1007 to obtain very long string data.  For each of the very long string
1008 variables in the dictionary, it specifies the name of its first
1009 segment's variable and the very long string variable's actual width.
1010 The remaining segments immediately follow the named variable in the
1011 system file's dictionary.
1012
1013 The very long string record, which is present only if the system file
1014 contains very long string variables, has the following format:
1015
1016 @example
1017 /* @r{Header.} */
1018 int32               rec_type;
1019 int32               subtype;
1020 int32               size;
1021 int32               count;
1022
1023 /* @r{Exactly @code{count} bytes of data.} */
1024 char                string_lengths[];
1025 @end example
1026
1027 @table @code
1028 @item int32 rec_type;
1029 Record type.  Always set to 7.
1030
1031 @item int32 subtype;
1032 Record subtype.  Always set to 14.
1033
1034 @item int32 size;
1035 The size of each element in the @code{string_lengths} member. Always set to 1.
1036
1037 @item int32 count;
1038 The total number of bytes in @code{string_lengths}.
1039
1040 @item char string_lengths[];
1041 A list of @var{key}--@var{value} tuples, where @var{key} is the name
1042 of a variable, and @var{value} is its length.
1043 The @var{key} field is at most 8 bytes long and must match the
1044 name of a variable which appears in the variable record (@pxref{Variable
1045 Record}).
1046 The @var{value} field is exactly 5 bytes long. It is a zero-padded,
1047 ASCII-encoded string that is the length of the variable.
1048 The @var{key} and @var{value} fields are separated by a @samp{=} byte.
1049 Tuples are delimited by a two-byte sequence @{00, 09@}.
1050 After the last tuple, there may be a single byte 00, or @{00, 09@}.
1051 The total length is @code{count} bytes.
1052 @end table
1053
1054 @node Character Encoding Record
1055 @section Character Encoding Record
1056
1057 This record, if present, indicates the character encoding for string data,
1058 long variable names, variable labels, value labels and other strings in the
1059 file.
1060
1061 @example
1062 /* @r{Header.} */
1063 int32               rec_type;
1064 int32               subtype;
1065 int32               size;
1066 int32               count;
1067
1068 /* @r{Exactly @code{count} bytes of data.} */
1069 char                encoding[];
1070 @end example
1071
1072 @table @code
1073 @item int32 rec_type;
1074 Record type.  Always set to 7.
1075
1076 @item int32 subtype;
1077 Record subtype.  Always set to 20.
1078
1079 @item int32 size;
1080 The size of each element in the @code{encoding} member. Always set to 1.
1081
1082 @item int32 count;
1083 The total number of bytes in @code{encoding}.
1084
1085 @item char encoding[];
1086 The name of the character encoding.  Normally this will be an official
1087 IANA character set name or alias.
1088 See @url{http://www.iana.org/assignments/character-sets}.
1089 Character set names are not case-sensitive, but SPSS appears to write
1090 them in all-uppercase.
1091 @end table
1092
1093 This record is not present in files generated by older software.  See
1094 also the @code{character_code} field in the machine integer info
1095 record (@pxref{character-code}).
1096
1097 When the character encoding record and the machine integer info record
1098 are both present, all system files observed in practice indicate the
1099 same character encoding, e.g.@: 1252 as @code{character_code} and
1100 @code{windows-1252} as @code{encoding}, 65001 and @code{UTF-8}, etc.
1101
1102 If, for testing purposes, a file is crafted with different
1103 @code{character_code} and @code{encoding}, it seems that
1104 @code{character_code} controls the encoding for all strings in the
1105 system file before the dictionary termination record, including
1106 strings in data (e.g.@: string missing values), and @code{encoding}
1107 controls the encoding for strings following the dictionary termination
1108 record.
1109
1110 @node Long String Value Labels Record
1111 @section Long String Value Labels Record
1112
1113 This record, if present, specifies value labels for long string
1114 variables.
1115
1116 @example
1117 /* @r{Header.} */
1118 int32               rec_type;
1119 int32               subtype;
1120 int32               size;
1121 int32               count;
1122
1123 /* @r{Repeated up to exactly @code{count} bytes.} */
1124 int32               var_name_len;
1125 char                var_name[];
1126 int32               var_width;
1127 int32               n_labels;
1128 long_string_label   labels[];
1129 @end example
1130
1131 @table @code
1132 @item int32 rec_type;
1133 Record type.  Always set to 7.
1134
1135 @item int32 subtype;
1136 Record subtype.  Always set to 21.
1137
1138 @item int32 size;
1139 Always set to 1.
1140
1141 @item int32 count;
1142 The number of bytes following the header until the next header.
1143
1144 @item int32 var_name_len;
1145 @itemx char var_name[];
1146 The number of bytes in the name of the variable that has long string
1147 value labels, plus the variable name itself, which consists of exactly
1148 @code{var_name_len} bytes.  The variable name is not padded to any
1149 particular boundary, nor is it null-terminated.
1150
1151 @item int32 var_width;
1152 The width of the variable, in bytes, which will be between 9 and
1153 32767.
1154
1155 @item int32 n_labels;
1156 @itemx long_string_label labels[];
1157 The long string labels themselves.  The @code{labels} array contains
1158 exactly @code{n_labels} elements, each of which has the following
1159 substructure:
1160
1161 @example
1162 int32               value_len;
1163 char                value[];
1164 int32               label_len;
1165 char                label[];
1166 @end example
1167
1168 @table @code
1169 @item int32 value_len;
1170 @itemx char value[];
1171 The string value being labeled.  @code{value_len} is the number of
1172 bytes in @code{value}; it is equal to @code{var_width}.  The
1173 @code{value} array is not padded or null-terminated.
1174
1175 @item int32 label_len;
1176 @itemx char label[];
1177 The label for the string value.  @code{label_len}, which must be
1178 between 0 and 120, is the number of bytes in @code{label}.  The
1179 @code{label} array is not padded or null-terminated.
1180 @end table
1181 @end table
1182
1183 @node Long String Missing Values Record
1184 @section Long String Missing Values Record
1185
1186 This record, if present, specifies missing values for long string
1187 variables.
1188
1189 @example
1190 /* @r{Header.} */
1191 int32               rec_type;
1192 int32               subtype;
1193 int32               size;
1194 int32               count;
1195
1196 /* @r{Repeated up to exactly @code{count} bytes.} */
1197 int32               var_name_len;
1198 char                var_name[];
1199 char                n_missing_values;
1200 long_string_missing_value   values[];
1201 @end example
1202
1203 @table @code
1204 @item int32 rec_type;
1205 Record type.  Always set to 7.
1206
1207 @item int32 subtype;
1208 Record subtype.  Always set to 22.
1209
1210 @item int32 size;
1211 Always set to 1.
1212
1213 @item int32 count;
1214 The number of bytes following the header until the next header.
1215
1216 @item int32 var_name_len;
1217 @itemx char var_name[];
1218 The number of bytes in the name of the long string variable that has
1219 missing values, plus the variable name itself, which consists of
1220 exactly @code{var_name_len} bytes.  The variable name is not padded to
1221 any particular boundary, nor is it null-terminated.
1222
1223 @item char n_missing_values;
1224 The number of missing values, either 1, 2, or 3.  (This is, unusually,
1225 a single byte instead of a 32-bit number.)
1226
1227 @item long_string_missing_value values[];
1228 The missing values themselves.  This array contains exactly
1229 @code{n_missing_values} elements, each of which has the following
1230 substructure:
1231
1232 @example
1233 int32               value_len;
1234 char                value[];
1235 @end example
1236
1237 @table @code
1238 @item int32 value_len;
1239 The length of the missing value string, in bytes.  This value should
1240 be 8, because long string variables are at least 8 bytes wide (by
1241 definition), only the first 8 bytes of a long string variable's
1242 missing values are allowed to be non-spaces, and any spaces within the
1243 first 8 bytes are included in the missing value here.
1244
1245 @item char value[];
1246 The missing value string, exactly @code{value_len} bytes, without
1247 any padding or null terminator.
1248 @end table
1249 @end table
1250
1251 @node Data File and Variable Attributes Records
1252 @section Data File and Variable Attributes Records
1253
1254 The data file and variable attributes records represent custom
1255 attributes for the system file or for individual variables in the
1256 system file, as defined on the DATAFILE ATTRIBUTE (@pxref{DATAFILE
1257 ATTRIBUTE,,,pspp, PSPP Users Guide}) and VARIABLE ATTRIBUTE commands
1258 (@pxref{VARIABLE ATTRIBUTE,,,pspp, PSPP Users Guide}), respectively.
1259
1260 @example
1261 /* @r{Header.} */
1262 int32               rec_type;
1263 int32               subtype;
1264 int32               size;
1265 int32               count;
1266
1267 /* @r{Exactly @code{count} bytes of data.} */
1268 char                attributes[];
1269 @end example
1270
1271 @table @code
1272 @item int32 rec_type;
1273 Record type.  Always set to 7.
1274
1275 @item int32 subtype;
1276 Record subtype.  Always set to 17 for a data file attribute record or
1277 to 18 for a variable attributes record.
1278
1279 @item int32 size;
1280 The size of each element in the @code{attributes} member. Always set to 1.
1281
1282 @item int32 count;
1283 The total number of bytes in @code{attributes}.
1284
1285 @item char attributes[];
1286 The attributes, in a text-based format.
1287
1288 In record type 17, this field contains a single attribute set.  An
1289 attribute set is a sequence of one or more attributes concatenated
1290 together.  Each attribute consists of a name, which has the same
1291 syntax as a variable name, followed by, inside parentheses, a sequence
1292 of one or more values.  Each value consists of a string enclosed in
1293 single quotes (@code{'}) followed by a line feed (byte 0x0a).  A value
1294 may contain single quote characters, which are not themselves escaped
1295 or quoted or required to be present in pairs.  There is no apparent
1296 way to embed a line feed in a value.  There is no distinction between
1297 an attribute with a single value and an attribute array with one
1298 element.
1299
1300 In record type 18, this field contains a sequence of one or more
1301 variable attribute sets.  If more than one variable attribute set is
1302 present, each one after the first is delimited from the previous by
1303 @code{/}.  Each variable attribute set consists of a long
1304 variable name,
1305 followed by @code{:}, followed by an attribute set with the same
1306 syntax as on record type 17.
1307
1308 The total length is @code{count} bytes.
1309 @end table
1310
1311 @subheading Example
1312
1313 A system file produced with the following VARIABLE ATTRIBUTE commands
1314 in effect:
1315
1316 @example
1317 VARIABLE ATTRIBUTE VARIABLES=dummy ATTRIBUTE=fred[1]('23') fred[2]('34').
1318 VARIABLE ATTRIBUTE VARIABLES=dummy ATTRIBUTE=bert('123').
1319 @end example
1320
1321 @noindent
1322 will contain a variable attribute record with the following contents:
1323
1324 @example
1325 0000  07 00 00 00 12 00 00 00  01 00 00 00 22 00 00 00  |............"...|
1326 0010  64 75 6d 6d 79 3a 66 72  65 64 28 27 32 33 27 0a  |dummy:fred('23'.|
1327 0020  27 33 34 27 0a 29 62 65  72 74 28 27 31 32 33 27  |'34'.)bert('123'|
1328 0030  0a 29                                             |.)              |
1329 @end example
1330
1331 @menu
1332 * Variable Roles::
1333 @end menu
1334
1335 @node Variable Roles
1336 @subsection Variable Roles
1337
1338 A variable's role is represented as an attribute named @code{$@@Role}.
1339 This attribute has a single element whose values and their meanings
1340 are:
1341
1342 @table @code
1343 @item 0
1344 Input.  This, the default, is the most common role.
1345 @item 1
1346 Output.
1347 @item 2
1348 Both.
1349 @item 3
1350 None.
1351 @item 4
1352 Partition.
1353 @item 5
1354 Split.
1355 @end table
1356
1357 @node Extended Number of Cases Record
1358 @section Extended Number of Cases Record
1359
1360 The file header record expresses the number of cases in the system
1361 file as an int32 (@pxref{File Header Record}).  This record allows the
1362 number of cases in the system file to be expressed as a 64-bit number.
1363
1364 @example
1365 int32               rec_type;
1366 int32               subtype;
1367 int32               size;
1368 int32               count;
1369 int64               unknown;
1370 int64               ncases64;
1371 @end example
1372
1373 @table @code
1374 @item int32 rec_type;
1375 Record type.  Always set to 7.
1376
1377 @item int32 subtype;
1378 Record subtype.  Always set to 16.
1379
1380 @item int32 size;
1381 Size of each element.  Always set to 8.
1382
1383 @item int32 count;
1384 Number of pieces of data in the data part.  Alway set to 2.
1385
1386 @item int64 unknown;
1387 Meaning unknown.  Always set to 1.
1388
1389 @item int64 ncases64;
1390 Number of cases in the file as a 64-bit integer.  Presumably this
1391 could be -1 to indicate that the number of cases is unknown, for the
1392 same reason as @code{ncases} in the file header record, but this has
1393 not been observed in the wild.
1394 @end table
1395
1396 @node Miscellaneous Informational Records
1397 @section Miscellaneous Informational Records
1398
1399 Some specific types of miscellaneous informational records are
1400 documented here, but others are known to exist.  PSPP ignores unknown
1401 miscellaneous informational records when reading system files.
1402
1403 @example
1404 /* @r{Header.} */
1405 int32               rec_type;
1406 int32               subtype;
1407 int32               size;
1408 int32               count;
1409
1410 /* @r{Exactly @code{size * count} bytes of data.} */
1411 char                data[];
1412 @end example
1413
1414 @table @code
1415 @item int32 rec_type;
1416 Record type.  Always set to 7.
1417
1418 @item int32 subtype;
1419 Record subtype.  May take any value.  According to Aapi
1420 H@"am@"al@"ainen, value 5 indicates a set of grouped variables and 6
1421 indicates date info (probably related to USE).  Subtype 24 appears to
1422 contain XML that describes how data in the file should be displayed
1423 on-screen.
1424
1425 @item int32 size;
1426 Size of each piece of data in the data part.  Should have the value 1,
1427 4, or 8, for @code{char}, @code{int32}, and @code{flt64} format data,
1428 respectively.
1429
1430 @item int32 count;
1431 Number of pieces of data in the data part.
1432
1433 @item char data[];
1434 Arbitrary data.  There must be @code{size} times @code{count} bytes of
1435 data.
1436 @end table
1437
1438 @node Dictionary Termination Record
1439 @section Dictionary Termination Record
1440
1441 The dictionary termination record separates all other records from the
1442 data records.
1443
1444 @example
1445 int32               rec_type;
1446 int32               filler;
1447 @end example
1448
1449 @table @code
1450 @item int32 rec_type;
1451 Record type.  Always set to 999.
1452
1453 @item int32 filler;
1454 Ignored padding.  Should be set to 0.
1455 @end table
1456
1457 @node Data Record
1458 @section Data Record
1459
1460 The data record must follow all other records in the system file.
1461 Every system file must have a data record that specifies data for at
1462 least one case.  The format of the data record varies depending on the
1463 value of @code{compression} in the file header record:
1464
1465 @table @asis
1466 @item 0: no compression
1467 Data is arranged as a series of 8-byte elements.
1468 Each element corresponds to
1469 the variable declared in the respective variable record (@pxref{Variable
1470 Record}).  Numeric values are given in @code{flt64} format; string
1471 values are literal characters string, padded on the right when
1472 necessary to fill out 8-byte units.
1473
1474 @item 1: bytecode compression
1475 The first 8 bytes
1476 of the data record is divided into a series of 1-byte command
1477 codes.  These codes have meanings as described below:
1478
1479 @table @asis
1480 @item 0
1481 Ignored.  If the program writing the system file accumulates compressed
1482 data in blocks of fixed length, 0 bytes can be used to pad out extra
1483 bytes remaining at the end of a fixed-size block.
1484
1485 @item 1 through 251
1486 A number with
1487 value @var{code} - @var{bias}, where
1488 @var{code} is the value of the compression code and @var{bias} is the
1489 variable @code{bias} from the file header.  For example,
1490 code 105 with bias 100.0 (the normal value) indicates a numeric variable
1491 of value 5.
1492 One file has been seen written by SPSS 14 that contained such a code
1493 in a @emph{string} field with the value 0 (after the bias is
1494 subtracted) as a way of encoding null bytes.
1495
1496 @item 252
1497 End of file.  This code may or may not appear at the end of the data
1498 stream.  PSPP always outputs this code but its use is not required.
1499
1500 @item 253
1501 A numeric or string value that is not
1502 compressible.  The value is stored in the 8 bytes following the
1503 current block of command bytes.  If this value appears twice in a block
1504 of command bytes, then it indicates the second group of 8 bytes following the
1505 command bytes, and so on.
1506
1507 @item 254
1508 An 8-byte string value that is all spaces.
1509
1510 @item 255
1511 The system-missing value.
1512 @end table
1513
1514 The end of the 8-byte group of bytecodes is followed by any 8-byte
1515 blocks of non-compressible values indicated by code 253.  After that
1516 follows another 8-byte group of bytecodes, then those bytecodes'
1517 non-compressible values.  The pattern repeats to the end of the file
1518 or a code with value 252.
1519
1520 @item 2: ZLIB compression
1521 The data record consists of the following, in order:
1522
1523 @itemize @bullet
1524 @item
1525 ZLIB data header, 24 bytes long.
1526
1527 @item
1528 One or more variable-length blocks of ZLIB compressed data.
1529
1530 @item
1531 ZLIB data trailer, with a 24-byte fixed header plus an additional 24
1532 bytes for each preceding ZLIB compressed data block.
1533 @end itemize
1534
1535 The ZLIB data header has the following format:
1536
1537 @example
1538 int64               zheader_ofs;
1539 int64               ztrailer_ofs;
1540 int64               ztrailer_len;
1541 @end example
1542
1543 @table @code
1544 @item int64 zheader_ofs;
1545 The offset, in bytes, of the beginning of this structure within the
1546 system file.
1547
1548 @item int64 ztrailer_ofs;
1549 The offset, in bytes, of the first byte of the ZLIB data trailer.
1550
1551 @item int64 ztrailer_len;
1552 The number of bytes in the ZLIB data trailer.  This and the previous
1553 field sum to the size of the system file in bytes.
1554 @end table
1555
1556 The data header is followed by @code{(ztrailer_ofs - 24) / 24} ZLIB
1557 compressed data blocks.  Each ZLIB compressed data block begins with a
1558 ZLIB header as specified in RFC@tie{}1950, e.g.@: hex bytes @code{78
1559 01} (the only header yet observed in practice).  Each block
1560 decompresses to a fixed number of bytes (in practice only
1561 @code{0x3ff000}-byte blocks have been observed), except that the last
1562 block of data may be shorter.  The last ZLIB compressed data block
1563 gends just before offset @code{ztrailer_ofs}.
1564
1565 The result of ZLIB decompression is bytecode compressed data as
1566 described above for compression format 1.
1567
1568 The ZLIB data trailer begins with the following 24-byte fixed header:
1569
1570 @example
1571 int64               bias;
1572 int64               zero;
1573 int32               block_size;
1574 int32               n_blocks;
1575 @end example
1576
1577 @table @code
1578 @item int64 int_bias;
1579 The compression bias as a negative integer, e.g.@: if @code{bias} in
1580 the file header record is 100.0, then @code{int_bias} is @minus{}100
1581 (this is the only value yet observed in practice).
1582
1583 @item int64 zero;
1584 Always observed to be zero.
1585
1586 @item int32 block_size;
1587 The number of bytes in each ZLIB compressed data block, except
1588 possibly the last, following decompression.  Only @code{0x3ff000} has
1589 been observed so far.
1590
1591 @item int32 n_blocks;
1592 The number of ZLIB compressed data blocks, always exactly
1593 @code{(ztrailer_ofs - 24) / 24}.
1594 @end table
1595
1596 The fixed header is followed by @code{n_blocks} 24-byte ZLIB data
1597 block descriptors, each of which describes the compressed data block
1598 corresponding to its offset.  Each block descriptor has the following
1599 format:
1600
1601 @example
1602 int64               uncompressed_ofs;
1603 int64               compressed_ofs;
1604 int32               uncompressed_size;
1605 int32               compressed_size;
1606 @end example
1607
1608 @table @code
1609 @item int64 uncompressed_ofs;
1610 The offset, in bytes, that this block of data would have in a similar
1611 system file that uses compression format 1.  This is
1612 @code{zheader_ofs} in the first block descriptor, and in each
1613 succeeding block descriptor it is the sum of the previous desciptor's
1614 @code{uncompressed_ofs} and @code{uncompressed_size}.
1615
1616 @item int64 compressed_ofs;
1617 The offset, in bytes, of the actual beginning of this compressed data
1618 block.  This is @code{zheader_ofs + 24} in the first block descriptor,
1619 and in each succeeding block descriptor it is the sum of the previous
1620 descriptor's @code{compressed_ofs} and @code{compressed_size}.  The
1621 final block descriptor's @code{compressed_ofs} and
1622 @code{compressed_size} sum to @code{ztrailer_ofs}.
1623
1624 @item int32 uncompressed_size;
1625 The number of bytes in this data block, after decompression.  This is
1626 @code{block_size} in every data block except the last, which may be
1627 smaller.
1628
1629 @item int32 compressed_size;
1630 The number of bytes in this data block, as stored compressed in this
1631 system file.
1632 @end table
1633 @end table
1634
1635 @setfilename ignored
1636
1637 @node Encrypted System Files
1638 @section Encrypted System Files
1639
1640 SPSS 21 and later support an encrypted system file format.
1641
1642 @quotation Warning
1643 The SPSS encrypted file format is poorly designed.  It is much cheaper
1644 and faster to decrypt a file encrypted this way than if a well
1645 designed alternative were used.  If you must use this format, use a
1646 10-byte randomly generated password.
1647 @end quotation
1648
1649 @subheading Encrypted File Format
1650
1651 Encrypted system files begin with the following 36-byte fixed header:
1652
1653 @example
1654 0000  1c 00 00 00 00 00 00 00  45 4e 43 52 59 50 54 45  |........ENCRYPTE|
1655 0010  44 53 41 56 15 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |DSAV............|
1656 0020  00 00 00 00                                       |....|
1657 @end example
1658
1659 Following the fixed header is a complete system file in the usual
1660 format, except that each 16-byte block is encrypted with AES-256 in
1661 ECB mode.  The AES-256 key is derived from a password in the following
1662 way:
1663
1664 @enumerate 
1665 @item
1666 Start from the literal password typed by the user.  Truncate it to at
1667 most 10 bytes, then append (between 1 and 22) null bytes until there
1668 are exactly 32 bytes.  Call this @var{password}.
1669
1670 @item
1671 Let @var{constant} be the following 73-byte constant:
1672
1673 @example
1674 0000  00 00 00 01 35 27 13 cc  53 a7 78 89 87 53 22 11
1675 0010  d6 5b 31 58 dc fe 2e 7e  94 da 2f 00 cc 15 71 80
1676 0020  0a 6c 63 53 00 38 c3 38  ac 22 f3 63 62 0e ce 85
1677 0030  3f b8 07 4c 4e 2b 77 c7  21 f5 1a 80 1d 67 fb e1
1678 0040  e1 83 07 d8 0d 00 00 01  00
1679 @end example
1680
1681 @item
1682 Compute CMAC-AES-256(@var{password}, @var{constant}).  Call the
1683 16-byte result @var{cmac}.
1684
1685 @item
1686 The 32-byte AES-256 key is @var{cmac} || @var{cmac}, that is,
1687 @var{cmac} repeated twice.
1688 @end enumerate
1689
1690 @subsubheading Example
1691
1692 Consider the password @samp{pspp}.  @var{password} is:
1693
1694 @example
1695 0000  70 73 70 70 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |pspp............|
1696 0010  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
1697 @end example
1698
1699 @noindent
1700 @var{cmac} is:
1701
1702 @example
1703 0000  3e da 09 8e 66 04 d4 fd  f9 63 0c 2c a8 6f b0 45
1704 @end example
1705
1706 @noindent
1707 The AES-256 key is:
1708
1709 @example
1710 0000  3e da 09 8e 66 04 d4 fd  f9 63 0c 2c a8 6f b0 45
1711 0010  3e da 09 8e 66 04 d4 fd  f9 63 0c 2c a8 6f b0 45
1712 @end example
1713
1714 @subheading Password Encoding
1715
1716 SPSS also supports what it calls ``encrypted passwords.''  These are
1717 not encrypted.  They are encoded with a simple, fixed scheme.  An
1718 encoded password is always a multiple of 2 characters long, and never
1719 longer than 20 characters.  The characters in an encoded password are
1720 always in the graphic ASCII range 33 through 126.  Each successive
1721 pair of characters in the password encodes a single byte in the
1722 plaintext password.
1723
1724 Use the following algorithm to decode a pair of characters:
1725
1726 @enumerate
1727 @item
1728 Let @var{a} be the ASCII code of the first character, and @var{b} be
1729 the ASCII code of the second character.
1730
1731 @item
1732 Let @var{ah} be the most significant 4 bits of @var{a}.  Find the line
1733 in the table below that has @var{ah} on the left side.  The right side
1734 of the line is a set of possible values for the most significant 4
1735 bits of the decoded byte.
1736
1737 @display
1738 @t{2 } @result{} @t{2367}
1739 @t{3 } @result{} @t{0145}
1740 @t{47} @result{} @t{89cd}
1741 @t{56} @result{} @t{abef}
1742 @end display
1743
1744 @item
1745 Let @var{bh} be the most significant 4 bits of @var{b}.  Find the line
1746 in the second table below that has @var{bh} on the left side.  The
1747 right side of the line is a set of possible values for the most
1748 significant 4 bits of the decoded byte.  Together with the results of
1749 the previous step, only a single possibility is left.
1750
1751 @display
1752 @t{2 } @result{} @t{139b}
1753 @t{3 } @result{} @t{028a}
1754 @t{47} @result{} @t{46ce}
1755 @t{56} @result{} @t{57df}
1756 @end display
1757
1758 @item
1759 Let @var{al} be the least significant 4 bits of @var{a}.  Find the
1760 line in the table below that has @var{al} on the left side.  The right
1761 side of the line is a set of possible values for the least significant
1762 4 bits of the decoded byte.
1763
1764 @display
1765 @t{03cf} @result{} @t{0145}
1766 @t{12de} @result{} @t{2367}
1767 @t{478b} @result{} @t{89cd}
1768 @t{569a} @result{} @t{abef}
1769 @end display
1770
1771 @item
1772 Let @var{bl} be the least significant 4 bits of @var{b}.  Find the
1773 line in the table below that has @var{bl} on the left side.  The right
1774 side of the line is a set of possible values for the least significant
1775 4 bits of the decoded byte.  Together with the results of the previous
1776 step, only a single possibility is left.
1777
1778 @display
1779 @t{03cf} @result{} @t{028a}
1780 @t{12de} @result{} @t{139b}
1781 @t{478b} @result{} @t{46ce}
1782 @t{569a} @result{} @t{57df}
1783 @end display
1784 @end enumerate
1785
1786 @subsubheading Example
1787
1788 Consider the encoded character pair @samp{-|}.  @var{a} is
1789 0x2d and @var{b} is 0x7c, so @var{ah} is 2, @var{bh} is 7, @var{al} is
1790 0xd, and @var{bl} is 0xc.  @var{ah} means that the most significant
1791 four bits of the decoded character is 2, 3, 6, or 7, and @var{bh}
1792 means that they are 4, 6, 0xc, or 0xe.  The single possibility in
1793 common is 6, so the most significant four bits are 6.  Similarly,
1794 @var{al} means that the least significant four bits are 2, 3, 6, or 7,
1795 and @var{bl} means they are 0, 2, 8, or 0xa, so the least significant
1796 four bits are 2.  The decoded character is therefore 0x62, the letter
1797 @samp{b}.