NTFS文件系统解析 PPT课件

• $MFT 主文件表（在DBR里30~37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）
• 跳转到上边的扇区数，就是文件记录。开头一定是File开头（46 49 4C 45） 这就是 $MFT的开始位置 。
• 30属性是6行半（就是文件名属性$MFT）因 为$MFT也是以文件形式存储的，那么$MFT
• 在这个MFT项中，0x00~0x37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
字节偏移（十六进制） 00-02 03-0A 0B-0C 0D 0E-0F 15 18-19 1A-1B 1C-1F 24-27 28-2F 30-37 38-3F 40 41-43 44 45-47 48-4F 50-53 54-1FD 1FE-1FF
字节数 3 8 2 1 2 1 2 2 4 4 8 8 8 1 3 1 3 8 4 426 2
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DBR
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。
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。30~37H的数值上体现） • $MFTMirr我们在DBR里的38~3F 的数值上能体现出来。 • 镜像应该跟$MFT是一样的，但是他跟FAT32不一样，所以备份也不一定是完
• 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。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39~42 号簇中，则第三个簇流起始于39号簇，流 长度为4。如图：
• 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（0x 08 8F 9F）号簇。簇流长度为12（0x0C）个簇
• 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，属性流中VCN的0~4号簇对 应于LCN的30~34号簇，VCN的5,6号簇对应于LCN 的66,67号簇，VCN的7~10号簇对应于LCN的39~42 号簇。
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0x 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？
其他属性
• 0x60 卷名属性（$VOLUME_NAME）用来记 录卷名。最长为127个unicode字符。
• 0x90 索引根属性（$INDEX_ROOT）为实现 B+树设置的根节点。
• 0xA0 索引分配属性（$INDEX_ALLOCATION） 用于存放索引项。索引分配属性总是非常 驻属性，由一个个的索引记录组成。索引 记录存储在MFT之外的簇空间中，每个索引 记录有固定的大小，并包含一个分类树中 的节点，大小通常为4096字节。
属性头
• 属性头主要用于说明该属性的类型、大小 及名字，同时包含压缩、加密等标志。
• 常驻属性的属性头
非常驻属性头结构
• 常驻属性等很小的属性与其属性头一起存 放在MFT中，内容跟在属性头后面。
• 非常驻属性则另外存储在MFT以外的簇空间 中，并在MFT中的属性描述项中记录它的簇 地址。
• 大文件或大目录的所有属性，就不可能都常驻在 MFT中。如果一个属性（如文件数据属性）太大 而不能存放在只有1KB的MFT文件记录中，那么 NTFS将从MFT之外分配区域。这些区域通常称为 一个运行（run）或一个盘区（extent），它们可 用来存储属性值，如文件数据。如果以后属性值 又增加，那么NTFS将会再分配一个运行，以便用 来存储额外的数据。值存储在运行中而不是在 MFT文件记录中的属性称为非常驻属性 （nonresident attribute）。NTFS决定了一个属性 是常驻还是非常驻的；而属性值的位置对访问它 的进程而言是透明的。
数据属性
• 即（$DATA,0x80）。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
• 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30~37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 • $badclus 坏簇的列表，在格式化的时候，NTFS发现坏的簇会做标记。防止系统访问他，
• 0xB0 位图属性（$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。
• 0xC0 重解析点属性
• 0x100 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
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”。
• 以上引导扇区最为关键的字节数是0B-0C（ 每扇区字节数） 0B-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）
全一样的。镜像只是前4个元文件的文件记录的备份。 • 1、 $MFT • 2、 $MFTMirr • 3、日志文件 • 4、卷标 • 四个元文件之后，就没有备份了。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 • $mftmirr只有4K，占用8个扇区。
标准属性实例
• 0x00~0x1F字节处32个字节分为4个8字节部 分，分别为文件的建立时间、最后修改时 间、MFT改变时间和最后访问时间。
• 0x20~0x23处4个字节为标志，这个文件的标 志为0x22，则为“存档、隐藏”
文件名属性
• 文件名属性（$FILE_NAME）的类型值为 0x30。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。
• 因此LCN与VCN的对应关系及簇流列表中真正的记 录如图：
ห้องสมุดไป่ตู้
常 规 属 性 值 及 其 含 义
标准信息属性0x10
• 标准属性（$STANDARD_INFOMATION）的类 型值为0x10，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。
含义 跳转指令 OEM名（“明文NTFS”） 每扇区字节数 每簇扇区数 保留扇区数 介质描述符 每磁道扇区数（不检查此项） 每柱面磁头数（不检查此项） 隐含扇区数（不检查此项） 总是80008000（不检查此项） 文件系统扇区总和 MFT起始簇号 MFT备份的起始簇号 每MFT项大小 未使用 每个索引的簇数 未使用 序列号 校验和 引导代码 签名55AA标记