NTFS文件系统解析课件.ppt

1、NTFS文件系统解析 1、基本概念 元文件：NTFS包括几个系统文件，从NTFS卷来看，它们都是隐藏的。文件系统用系统文件来存放元数据并实现文件系统。系统文件是用Format程序放在卷上的。MFT 属性：NTFS中所有与数据相关信息都称之为“属性”，甚至文件内容也被称为“数据属性”。NTFS与其他文件系统最大不同在于，大多数文件系统是对文件内容进行读写，而NTFS则是对包含文件内容的属性进行读写$MFT 主文件表（在DBR里3037表示。数值不是扇区号，而是簇号。在看簇大小0D偏移，就是说：簇号X8=扇区数）$MFTMirr MFT的镜像$LOGFILE 日志文件，这个是删不掉的。（元文件不能

2、被删除，因为系统下不可访问）$volume 见文件，记录号，创建时间$attrdef 属性定义列表$bitmap 位图文件$root 根目录文件$badclus 坏簇的列表，在格式化的时候，NTFS发现坏的簇会做标记。防止系统访问他，或者读取它。$boot 引导文件$quota 磁盘配额信息$secure 安全文件$upcase 大小写字母的转换$extend metadata directry 扩展元文件目录$extend$reparse 解析文件$extend$usnjrnl 加密日志文件$extend$quota 配额管理文件$extend$objid 对象ID文件 NTFS的的DBR

3、NTFS的引导扇区也位于文件系统的0号扇区，这是它与FAT文件系统在布局 上的唯一相同之处。数据结构如下图，当格式化一个NTFS卷时，格式化程序分配开始的16个扇区给引导扇区和自举代码。在NTFS卷上，BPB后面的数据字段构成扩展BPB。启动过程中，这些字段中的数据可以使NTLDR(NT loader程序)找到主文件表(MFT)。在NTFS卷上，MFT不会放在特定的预定义扇区上(和FAT16或FAT32不一样)，因此，如果MFT通常的位置有坏扇区，它可以移动。但是，如果数据遭到破坏，MFT无法定位，则Windows NT/2000就认为该卷未格式化。字节偏移（十六进制）字节数含义00-023跳

4、转指令03-0A8OEM名（“明文NTFS”）0B-0C2每扇区字节数0D1每簇扇区数0E-0F2保留扇区数151介质描述符18-192每磁道扇区数（不检查此项）1A-1B2每柱面磁头数（不检查此项）1C-1F4隐含扇区数（不检查此项）24-274总是80008000（不检查此项）28-2F8文件系统扇区总和30-378MFT起始簇号38-3F8MFT备份的起始簇号401每MFT项大小41-433未使用441每个索引的簇数45-473未使用48-4F8序列号50-534校验和54-1FD426引导代码1FE-1FF2签名55AA标记 以上引导扇区最为关键的字节数是0B-0C（每扇区字节数）0B

5、-0C（每扇区字节数）0D（每簇扇区数）28-2F（文件系统扇区总和）30-37（MFT起始簇号）38-3F（MFT备份的起始簇号）40（每MFT项大小）44（每个索引的簇数），但数据发生不可预料的损坏时，可以根据以上信息重建分区表，定位数据区，恢复MFT，重建DBR，这些关键字节码的用处不言而喻。$MFT 主文件表（在主文件表（在DBR里里3037表示。数值不是扇区号，而是簇号。在看簇大小表示。数值不是扇区号，而是簇号。在看簇大小0D偏移，就是说：簇号偏移，就是说：簇号X8=扇区数）扇区数）跳转到上边的扇区数，就是文件记录。开头一定是跳转到上边的扇区数，就是文件记录。开头一定是File开头（

6、开头（46 49 4C 45）这就是这就是$MFT的开始位置的开始位置。30属性是6行半（就是文件名属性$MFT）因为$MFT也是以文件形式存储的，那么$MFT的第一个文件记录就是他的本身。实际上$MFT是个数据库。向后边翻上两个扇区，就到了$MFTMirr MFT的镜像$MFT我们在DBR里也能看到他在什么地方。3037H的数值上体现）$MFTMirr我们在DBR里的383F 的数值上能体现出来。镜像应该跟$MFT是一样的，但是他跟FAT32不一样，所以备份也不一定是完全一样的。镜像只是前4个元文件的文件记录的备份。1、$MFT2、$MFTMirr3、日志文件4、卷标四个元文件之后，就没有备

7、份了。所以向下搜索是搜索不到的，只有4个浏览文件 点击WINHEX浏览文件$mft和$mftmirr在系统下是看不到的，只能在这里看到。$mft本身是一个文件大小会有变化，这里有32K$mftmirr只有4K，占用8个扇区。MFT属性 属性的结构：每个MFT项大小为1024字节，分为两部分，MFT头和属性列表。属性有许多类型，每种属性都有自己的内部结构：属性头和属性内容。由于属性有常驻属性和非常驻属性之分，所以属性头也有差别，但不管是常驻还是非常驻，它们属性头的前16个字节是相同的结构。（如下图）在这个MFT项中，0 x000 x37是MFT的头部。后面为属性列表。共有4个属性，前三个是常驻属

8、性，最后一个为非常驻属性。深色部分则是每个属性的属性头。图中可看出，前三个属性（常驻）属性头一样大小，最后一个要大一些。NTFS将文件作为属性/属性值的集合来处理，这一点与其他文件系统不一样。文件数据就是未命名属性的值，其他文件属性包括文件名、文件拥有者、文件时间标记等。下图显示了一个用于小文件的MFT记录属性头 属性头主要用于说明该属性的类型、大小及名字，同时包含压缩、加密等标志。常驻属性的属性头非常驻属性头结构 常驻属性等很小的属性与其属性头一起存放在MFT中，内容跟在属性头后面。非常驻属性则另外存储在MFT以外的簇空间中，并在MFT中的属性描述项中记录它的簇地址。大文件或大目录的所有属性

9、，就不可能都常驻在MFT中。如果一个属性（如文件数据属性）太大而不能存放在只有1KB的MFT文件记录中，那么NTFS将从MFT之外分配区域。这些区域通常称为一个运行（run）或一个盘区（extent），它们可用来存储属性值，如文件数据。如果以后属性值又增加，那么NTFS将会再分配一个运行，以便用来存储额外的数据。值存储在运行中而不是在MFT文件记录中的属性称为非常驻属性（nonresident attribute）。NTFS决定了一个属性是常驻还是非常驻的；而属性值的位置对访问它的进程而言是透明的。当一个属性为非常驻时，如大文件的数据，它的头部包含了NTFS需要在磁盘上定位该属性值的有关信息。

10、下图显示了一个存储在两个运行中的非常驻属性 非常驻属性被存储在簇流中。簇流是一组连续的扇区。簇流用它的起始簇号和流长度加以说明。如，一个属性分为3部分，第一部分存储在簇号为30,31,32,33,34的簇中，则该簇流起始簇号为30，流长度为5。第二部分存储在66,67号中，则第二个簇流起始于簇66，长度为2。第三部分存储在3942号簇中，则第三个簇流起始于39号簇，流长度为4。如图：NTFS中对文件或文件的某一部分进行位置描述时用两种地址：LCN（逻辑簇号）和VCN（虚拟簇号）。通过VCN到LCN的映射来描述非常驻属性流。LCN是文件系统的逻辑簇号，VCN则是一个文件内容的内部编号。因此，属性

11、流中VCN的04号簇对应于LCN的3034号簇，VCN的5,6号簇对应于LCN的66,67号簇，VCN的710号簇对应于LCN的3942号簇。因此LCN与VCN的对应关系及簇流列表中真正的记录如图：常规属性值及其含义标准信息属性0 x10 标准属性（$STANDARD_INFOMATION）的类型值为0 x10，它总是常驻属性。它包含一个文件或目录的基本元数据，如时间、所有权和安全信息等。所有文件和目录必须有这个属性。标准属性实例 0 x000 x1F字节处32个字节分为4个8字节部分，分别为文件的建立时间、最后修改时间、MFT改变时间和最后访问时间。0 x200 x23处4个字节为标志，这个

12、文件的标志为0 x22，则为“存档、隐藏”文件名属性 文件名属性（$FILE_NAME）的类型值为0 x30。任何文件和目录在它的MFT项中至少有一个文件名属性。该属性用于存储文件名，还包含文件大小、时间等信息。数据属性 即（$DATA,0 x80）。这个属性存放文件的内容。常驻数据属性，可以看到，常驻数据属性的内容直接跟着属性头之后，一起存储在MFT中。非常驻数据属性 一个簇流项合一分为以下三部分：1、第一个字节为第一部分，分为高4bit和低4bit，其中低4bit说明第二个部分的字节数。高4bit说明第三部分的字节数 2、第二部分从第二个字节开始，长度为第一部分的低4bit描述的字节数，用

13、以说明簇流的长度，即该簇流包含的簇数。3、第三部分跟着第二部分，长度为第一部分高4bit描述的字节数，用以说明簇流起始簇号。可以看到，簇流起始位置为561055（0 x 08 8F 9F）号簇。簇流长度为12（0 x0C）个簇其他属性 0 x60 卷名属性（$VOLUME_NAME）用来记录卷名。最长为127个unicode字符。0 x90 索引根属性（$INDEX_ROOT）为实现B+树设置的根节点。0 xA0 索引分配属性（$INDEX_ALLOCATION）用于存放索引项。索引分配属性总是非常驻属性，由一个个的索引记录组成。索引记录存储在MFT之外的簇空间中，每个索引记录有固定的大小，并

14、包含一个分类树中的节点，大小通常为4096字节。0 xB0 位图属性（$BITMAP）用于描述索引或$MFT的分配情况。对于索引，它用1bit描述索引的一个VCN，对于$MFT，用1bit描述一个MFT项的分配情况。0 xC0 重解析点属性 0 x100 安全属性NTFS文件存储的定位 1、在G盘根目录创建文件2、打开G盘查看其DBR表将文件名另存为16进制格式在winhex中打开找到G盘的MFT查找“测试文件”对应的16进制字串解析这一部分的结构可知：1、该文件占用了6个簇 2、该文件起始位置 LCN为0 x 62 4F=25167（？扇区）定位并复制文件数据 请思考，为什么两次操作后文件的实际大小不一致？