1 Теоретическая часть
1.1 Файловая система NTFS
Файловая система Windows NT (NTFS) обеспечивает такое сочетание производительности, надежности и эффективности, которое невозможно предоставить с помощью любой из реализаций FAT (как FAT16, так и FAT32). Основными целями разработки NTFS являлись обеспечение скоростного выполнения стандартных операций над файлами (включая чтение, запись, поиск) и предоставления дополнительных возможностей, включая восстановление поврежденной файловой системы на чрезвычайно больших дисках.
NTFS обладает характеристиками защищенности, поддерживая контроль доступа к данным и привилегии владельца, играющие исключительно важную роль в обеспечении целостности жизненно важных конфиденциальных данных. Папки и файлы NTFS могут иметь назначенные им права доступа вне зависимости от того, являются они общими или нет. NTFS единственная файловая система в Windows NT/2000, которая позволяет назначать права доступа к отдельным файлам. Однако, если файл будет скопирован из раздела или тома NTFS в раздел или на том FAT, все права доступа и другие уникальные атрибуты, присущие NTFS, будут утрачены.
Файловая система NTFS, как и FAT, в качестве фундаментальной единицы дискового пространства использует кластеры. Кластер - минимальная единица пользовательских данных, которую могут использовать программы, работающие с жестким диском посредством операционной системы.
Таблица 1. Зависимость размера кластера от размера раздела для NTFS
| Размер раздела | Количество секторов в кластере | Размер кластера |
| До 512 Мбайт включительно | 1 | 512 байт |
| 513-1024 Мбайт (1 Гбайт) | 2 | 1Кбайт |
| 1025-2048 Мбайт (2 Гбайт) | 4 | 2Кбайт |
| 2049-4096 Мбайт (4 Гбайт) | 8 | 4Кбайт |
| 4097-8192 Мбайт (8 Гбайт) | 16 | 8Кбайт |
| 8193-16384 Мбайт (16 Гбайт) | 32 | 16Кбайт |
| 16385-2768 Мбайт (32 Гбайт) | 64 | 32Кбайт |
| От 32 678 Мбайт | 128 | 64Кбайт |
В NTFS размер кластера по умолчанию зависит от размера тома.
Сектор - минимальная единица пользовательских данных, которую могут использовать программы, работающие с жестким диском напрямую, в обход операционной системы.
Основную информацию о томе NTFS содержит загрузочный сектор раздела (Partition Boot Sector), который начинается с сектора 0 и может иметь длину до 16 секторов. Он состоит из двух структур:
а) Блок параметров BIOS. Эта структура содержит информацию о строении тома и структурах файловой системы.
б) Код, описывающий, как найти и загрузить файлы для любой из установленных на компьютере операционных систем. Для систем Windows NT/2000, установленных на компьютерах х86, этот код вызывает загрузку NTLDR.
Форматирование тома для NTFS приводит к созданию нескольких системных файлов и главной таблицы файлов (Master File Table, MFT). MFT содержит информацию обо всех файлах и папках, имеющихся на томе NTFS. NTFS это объектно-ориентированная файловая система, которая обрабатывает все файлы как объекты с атрибутами. Практически все объекты, существующие на томе, представляют собой файлы, а все что имеется в файле, представляет собой атрибуты, включая атрибуты данных, атрибуты системы безопасности, атрибуты имени файла. Каждый занятый сектор на томе NTFS принадлежит какому-нибудь файлу. Частью файла являются даже метаданные файловой системы (информация, которая представляет собой описание самой файловой системы).
В Windows 2000 была введена новая версия NTFS - NTFS 5.0. Новые структуры данных, появившиеся в составе этой реализации, позволяют использовать новые возможности Windows 2000, например, квоты на использование диска для каждого пользователя, шифрование файлов, отслеживание ссылок, точки перехода (junction points), встроенные наборы свойств (native property sets). Кроме того, добавлять дополнительное дисковое пространство к томам NTFS 5.0 можно без перезагрузки. Новые возможности NTFS 5.0 приведены в табл. 2.
Таблица 2. Дополнительные возможности, обеспечиваемые NTFS 5
| Функциональная возможность | Комментарии |
| Система безопасности Windows NT/2000 позволяет устанавливать различные права доступа к файлам и папкам для пользователей и групп | - |
| Ведение журнала дисковой активности позволяет быстро выполнить восстановление тома в случае сбоя подачи питания или других системных проблем | - |
| Гибкие опции форматирования позволяют более эффективно использовать дисковое пространство Windows NT/2000 | - |
| Опции сжатия позволяют выполнять сжатие отдельных файлов и каталоговТома могут расширяться и использовать дисковое пространство, не выделенное другим томам | Поддерживается для размеров кластеров до 4 КбайтПри использовании NTFS 4, для того чтобы внесенные изменения вошли в силу, требуется перезагрузить компьютер; NTFS 5 перезагрузки не требует |
| Чередующиеся тома позволяют ускорить доступ к данным | Новые чередующиеся тома могут быть созданы только на динамических дисках (Dynamic disks) |
Окончание таблицы 2
| Зеркальные тома и тома RAID-5 позволяют обеспечить отказоустойчивое хранение данных | Эта возможность обеспечивается только в Windows NT/2000 Server Новые зеркальные тома и тома RAID-5 могут быть созданы только на динамических дисках (Dynamic disks) |
| Возможность использования файловых сервисов и сервисов печати для Macintosh (File and Print Services for Macintosh) | Обеспечивается только в Windows NT/2000 Server |
NTFS наилучший выбор для работы с томами большого объема. При этом следует учесть, что если к системе предъявляются повышенные требования (к числу которых относятся обеспечение безопасности и использование эффективного алгоритма сжатия), то часть из них можно реализовать только с помощью NTFS. Поэтому в ряде случаев нужно использовать NTFS даже на небольших томах.
1.2 Ограничения файловых систем и вопросы совместимости
В приведенных ниже таблицах (табл. 3 и 4) собраны данные о совместимости файловых систем NTFS и FAT, а также ограничения, налагаемые на каждую из этих файловых систем.
Таблица 3. Поддержка файловых систем операционными системами
| Операционная система | Файловая система | ||
| NTFS | FAT | FAT32 | |
| Общие Сведения | Распознается только Windows NT/2000. Любая другая ОС не сможет получить доступ к локальным томам NTFS | Распознается MS-DOS, Windows 9x, Windows NT/2000 и OS/2 | Распознается только Windows 95 OSR2, Windows 98 и Windows 2000 |
| MS-DOS и Windows 3.x | Нет | Да | Нет |
Продолжение таблицы 3
| Windows 95 (ранние версии до OSR2) | Нет | Да | Нет |
| Windows 95 OSR2 и Windows 98 | Нет | Да | Да |
| Windows NT 3.51 | Да (кроме NTFS 5.0) | Да | Нет |
| Windows NT 4.0 | Да (c Service Pack 4) | Да | Нет |
| Windows 2000 | Да | Да | Да |
Таблица 4. Ограничения файловых систем
| Ограничения | NTFS | FAT/FAT32 |
| Размеры тома | Минимальный размер тома составляет приблизительно 10 МбайтНа практике рекомендуется создавать тома, размер которых не превышает 2 ТбайтС помощью NTFS нельзя форматировать дискеты | FAT поддерживает различные размеры томов ≈ от объема дискет до 4 ГбайтFAT32 поддерживает тома объемом от 2 Гбайт до 2 Тбайт. Работая под управлением Windows 2000 для FAT32 можно отформатировать тома, объем которых не превышает 32 Гбайт |
| Размеры файлов | Теоретически размер файла может составлять 16экзабайт (263-1) | FAT поддерживает файлы размером не более 2 ГбайтFAT32 поддерживает файлы размером не более 4 Гбайт |
1.3 Новые возможности NTFS 5.0
В данном разделе последовательно и подробно рассматриваются особенности стандартной в Windows 2000 файловой системы NTFS версии 5.0. Только эта система позволяет в полной мере использовать все возможности Windows 2000, обеспечивающие безопасность и надежность хранения данных на дисковых накопителях.
1.4 Разрешения для файлов и папок
Устанавливая пользователям определенные разрешения для файлов и каталогов (папок), администраторы системы могут защищать конфиденциальную информацию от несанкционированного доступа. Каждый пользователь должен иметь определенный набор разрешений на доступ к конкретному объекту файловой системы. Кроме того, он может быть владельцем файла или папки, если сам их создает. Администратор может назначить себя владельцем любого объекта файловой системы (файла или папки). Следует, однако, помнить, что обратная передача владения от администратора к пользователю невозможна. Администратор должен зарегистрироваться в системе под именем того пользователя, которому он хочет передать владение файлом или папкой, а затем стать владельцем нужного объекта.
Разрешения пользователя на доступ к объектам файловой системы работают по принципу дополнения (аддитивности). Это значит, что действующие разрешения, то есть те разрешения, которые пользователь реально имеет в отношении конкретного каталога или файла, образуются из всех прямых и косвенных разрешений, назначенных пользователю для данного объекта с помощью логической функции ИЛИ. Например, если пользователь имеет прямо назначенное разрешение для каталога на чтение, а косвенно через членство в группе ему дано разрешение на запись, то в результате пользователь сможет читать информацию в файлах каталога и записывать в них данные. Следует все же заметить, что правило сложения разрешений с помощью логического ИЛИ не выполняется, когда пользователь имеет определенное разрешение, а группе, в которую он входит, отказано в этом разрешении (или наоборот). В этом случае отказ в разрешении имеет более высокий приоритет над предоставлением разрешения, т. е. в результате пользователь не будет иметь данного разрешения. Появление возможности отказа пользователю или группе в разрешении для файлов и каталогов сделало ненужным разрешение No Access, применявшееся в Windows NT 4.0. Теперь для отказа пользователю в разрешении на доступ к какому-либо файлу или папке следует включить пользователя в группу, которой отказано в разрешении Полный доступ (Full Control) для данного объекта файловой системы.