解读NTFS(一)

NTFS是一个比FAT复杂的多的文件系统，我们一起努力来把它完整的解读出来
NTFS的引导扇区也是完成引导和定义分区参数，和FAT分区不同，FAT分区的BOOT记录正常，就显示分区没有错误，即使文件不正确，而NTFS分区的BOOT不是分区的充分条件，它要求必须MFT中的系统记录如$MFT等正常该分区才能正常访问。其BPB参数如下表所示。

字节偏移 长度 常用值 意义
0x0B 字 0x0002 每扇区字节数
0x0D 字节 0x08 每簇扇区数
0x0E 字 0x0000 保留扇区
0x10 3字节 0x000000 总为0
0x13 字 0x0000 NTFS未使用，为0
0x15 字节 0xF8 介质描述
0x16 字 0x0000 总为0
0x18 字 0x3F00 每磁盘扇区数
0x1A 字 0xFF00 磁头数
0x1C 双字 0x3F000000 隐含扇区
0x20 双字 0x00000000 NTFS未使用，为0
0x28 8字节 0x4AF57F0000000000 扇区总数
0x30 8字节 0x0400000000000000 $MFT的逻辑簇号
0x38 8字节 0x54FF070000000000 $MFTMirr的逻辑簇号
0x40 双字 0xF6000000 每MFT记录簇数
0x44 双字 0x01000000 每索引簇数
0x48 8字节 0x14A51B74C91B741C 卷标
0x50 双字 0x00000000 检验和

MFT中的文件记录大小一般是固定的，不管簇的大小是多少，均为1KB。文件记录在MFT文件记录数组中物理上是连续的，且从0开始编号，所以，NTFS是预定义文件系统。MFT仅供系统本身组织、架构文件系统使用，这在NTFS中称为元数据（metadata，是存储在卷上支持文件系统格式管理的数据。它不能被应用程序访问，只能为系统提供服务）。其中最基本的前16个记录是操作系统使用的非常重要的元数据文件。这些元数据文件的名字都以“$”开始，所以是隐藏文件，在Windows 2000/XP中不能使用dir命令（甚至加上/ah参数）像普通文件一样列出。在WINHEX中带有NFI.EXE，用此工具可以显示这些记录与文件的对应关系，下一次再详细解释。

这些元数据文件是系统驱动程序管理卷所必需的，Windows 2000/XP给每个分区赋予一个盘符并不表示该分区包含有Windows 2000/XP可以识别的文件系统格式。如果主文件表损坏，那么该分区在Windows 2000/XP下是无法读取的。为了使该分区能够在Windows 2000/XP下能被识别，就必须首先建立Windows 2000/XP可以识别的文件系统格式即主文件表，这个过程可通过高级格式化该分区来完成。Windows以簇号来定位文件在磁盘上的存储位置，在FAT格式的文件系统中，有关簇号的指针包含在FAT表中，在NTFS中，有关簇号的指针则包含在$MFT及$MFTMirr文件中。

NTFS使用逻辑簇号（Logical Cluster Number，LCN）和虚拟簇号（Virtual Cluster Number，VCN）来对簇进行定位。LCN是对整个卷中所有的簇从头到尾所进行的简单编号。用卷因子乘以LCN，NTFS就能够得到卷上的物理字节偏移量，从而得到物理磁盘地址。VCN则是对属于特定文件的簇从头到尾进行编号，以便于引用文件中的数据。VCN可以映射成LCN，而不必要求在物理上连续。

在NTFS卷上，跟随在BPB后的数据字段形成一个扩展BPB。这些字段中的数据使得 Ntldr能够在启动过程中找到主文件表MFT（Master File Tabl ）。在NTFS卷上，MFT并不象在FAT 16卷和FAT 32卷上一样，被放在一个预定义的扇区中。由于这个原因，如果在MTF的正常位置中有坏扇区的话，就可以把MFT移到别的位置。但是，如果该数据被破坏，就找不到MFT的位置，Windows 2000假设该卷没有被格式化。
因此，如果一个ntfs的卷提示未格式化，可能并未破坏MFT,依据BPB的各字段的意思是可以重建BPB的。

NTFS的缺省簇的大小

卷大小 每簇的扇区 缺省的簇大小
小于等于512MB 1 512字节
513MB~1024MB(1GB) 2 1024字节(1KB)
1025MB~2048MB(2GB) 4 2048字节(2KB)
大于等于2049MB 8 4KB

从上面可以看出，也就是说不管驱动器多大 NTFS 簇的大小不会超过 4KB

NTFS文档：文档属性定义

每个文档属性都由以下部分组成：

一个由该属性的实际值组成的被称为“流”的重要的字节序列，元数据可访问该流。

文件中的每个文件属性都可能会有一个名字：在这种情况下，在命令行方式下可以通过语法“文件名：属性名”来访问该流（这也是文件名中不能使用“：”的原因）。Windows NT® 使用以下在元数据文件$AttrDef中预定义的文件属性列表（一般会有一个未命名流，为缺省流，未命名流只能有一个，而命名流可以有多个，NTFS支持多流文件）：

10 $STANDARD_INFORMATION （标准信息）

20 $ATTRIBUTE_LIST （属性列表）

30 $FILE_NAME （文件名）

40 $VOLUME_VERSION （卷版本）

50 $SECURITY_DEscriptOR （安全描述符）

60 $VOLUME_NAME （卷名）

70 $VOLUME_INFORMATION （卷信息）

80 $DATA （数据）

90 $INDEX_ROOT （索引根）

A0 $INDEX_ALLOCATION （索引分配）

B0 $BITMAP （位图）

C0 $SYMBOLIC_LINK（符号链接）

D0 $EA_INFORMATION （？信息）

E0 $EA

属性流结构

每个文件属性都分为两部分：尽管这两部分属性在文件记录的属性列表中以倒序方式进行记录,但是为了更好的理解它，让我们按下面的顺序进行介绍：

内容部分：

它的结构总是以属性名开始（N字节长），在属性名之后定义该属性是否为常驻属性。当文件属性的数据流就存储在其属性名后时，它就是常驻属性，这样，对于那些流较小且不会增长的文件属性就可以提供更佳的访问次数。如果一个文件属性是非常驻的，那么其流就存储在一个或多个扩展或称为运行中。运行是一个在逻辑簇号上连续的区域。为访问这些运行，NTFS紧跟在文件属性名后存储有一个称为运行列表的表。

头部：

从头部开始的偏移长度描述：

0 4 Type （类型）

4 4 Length （长度）

8 1 Non-resident flag （非常驻标志）

9 1 N=Name length （文件名长度）

A 2 Offset to the content part （相对内容部分的偏移值）

C 2 Compressed flag （压缩标志）

E 2 Identificator （标识）

文件名长度：

00 表示文件属性没有命名。

压缩标志:在NTFS中,数据压缩是在文件属性级别上实现的，这就意味着，如果出现意外，你也不会释放出很多的数据。这样，尽管只是对文件进行压缩，但压缩文件同时就意味着其属性数据也一样被压缩。从现在开始， 其头部的安排依赖文件的常驻属性：

对一个常驻属性来说，从头部开始的偏移描述如下：

10 4 Length of the stream （流长度）

14 2 Offset to the stream （流偏移）

16 2 Indexed flag （索引标志）

索引标志：

文件属性通过一个索引入口进行索引。

对于一个非常驻的文件属性，从头部开始的偏移描述如下：

10 8 Starting VCN （起始VCN）

18 8 Last VCN （结束VCN）

20 2 Offset to the runlist （运行列表偏移）

22 2? Number of compression engine ? （压缩引擎号）

28 8 Allocated size of the stream （为流分配的单元大小）

30 8 Real size of the stream （实际的流大小）

38 8 Initialized data size of the stream （流已初始化大小）

VCN ：Virtual Cluster Number（虚拟簇号）的缩略词。VCN是一个与非常驻属性相关联的概念。VCN从文件属性流的第一个运行的第一个簇（VCN 0）到最后一个运行的最后一个簇进行编号。 当某个运行列表非常大，文件属性不能放在一个文件记录中时，描述文件的文件属性就会存储在几个文件记录中，运行列表也分成几个小片。起始VCN域和结束VCN域都用于定位其文件记录指示—即运行列表—运行所指定的VCN 。

注：如果属性可以放在一个文件记录内，则结束VCN域（这种情况下没有使用）可能是“00 00 00 00 00 00 00 00”。

压缩引擎的数量：

为达到最好的压缩比率，NTFS可以根据不同类型的数据使用不同的压缩引擎。当前的压缩引擎使用值04。

为流分配的单元大小：它几倍于卷上用来存储文件属性流所描述的分配空间。

如果流没有压缩，它就是数倍于簇空间大小的实际大小，相反，则比较小。

流的实际大小：
文件属性流在压缩前的大小。
流的初始化大小：
这是文件属性流的压缩后的大小（总是低于分配大小）。如果此流未被压缩，就是它的实际大小 。
注意:
常驻文件属性从不被压缩（也没有压缩引擎号域），因为它的流太小。

信息是足够的：名字长+内容部分的偏移值 =到流的偏移值(常驻属性)或者到运行列表的偏移值(非常驻悔改)。