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NTFS文件系统结构探索
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NTFS 文件系统
结构探索
李佳伦
第
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目录
前言.....................................................................................................................................................6
第一章 NTFS 概述以及 BPB 参数表.............................................................................................. 7
1.1 硬盘的构成..........................................................................................................................8
1.2 一个基于 NTFS 的分区的构成..........................................................................................8
1.3 PBS 扇区与 BPB 参数表.....................................................................................................8
第二章 MFT 结构的基本概述........................................................................................................11
2.1 目录的 MFT 构成概述..................................................................................................... 13
2.1.1 目录索引项的添加过程........................................................................................ 15
2.1.2 目录索引项的删除过程........................................................................................ 18
2.2 文件的 MFT 构成概述..................................................................................................... 20
2.3 数据运行............................................................................................................................21
第三章 记录头.................................................................................................................................24
第四章 属性.....................................................................................................................................30
4.1 标准属性头........................................................................................................................32
4.1.1 常驻,无属性名的属性的属性头........................................................................ 32
4.1.2 常驻,有属性名的属性的属性头........................................................................ 33
4.1.3 非常驻,无属性名的属性的属性头.................................................................... 34
4.1.4 非常驻,有属性名的属性的属性头.................................................................... 36
4.2 标准信息属性(0x10)....................................................................................................37
4.3 文件名属性(0x30)........................................................................................................40
4.4 索引根属性(0x90)........................................................................................................43
4.4.1 索引根部分.............................................................................................................43
4.4.2 根索引区.................................................................................................................44
4.4.3 索引项的数据结构.................................................................................................45
4.5 索引分配属性(0xA0)...................................................................................................49
4.5.1 索引记录(子节点)的数据结构........................................................................ 50
4.6 位图属性(0xB0)........................................................................................................... 54
4.7 数据属性(0x80)............................................................................................................55
4.8 属性列表属性(0x20)....................................................................................................58
第五章 元文件.................................................................................................................................67
5.1 $MFT(0).........................................................................................................................68
5.2 $MFTMirr(1)................................................................................................................. 73
5.3 $LogFile(2).................................................................................................................... 75
5.4 $Root(5).........................................................................................................................76
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5.5 $Bitmap(6).....................................................................................................................79
5.6 $Secure(9)......................................................................................................................81
5.7 $Boot(7).........................................................................................................................88
第六章 添加一个文件的过程.........................................................................................................93
6.1 寻找欲添加的分区............................................................................................................93
6.2 寻找应添加的父目录......................................................................................................104
6.3 添加文件内容到硬盘并创建 MFT................................................................................ 108
6.4 添加文件索引项..............................................................................................................109
图 1.1 PBS 扇区....................................................................................................................11
图 2.1 $MFT 的内容............................................................................................................ 13
图 2.2 目录 MFT 的结构..................................................................................................... 14
图 2.3 文件 MFT 构成......................................................................................................... 20
图 3.1 扩展文件记录与基本文件记录............................................................................... 28
图 3.2 Windows 2000 系统的$Root 文件记录的记录头.................................................. 28
图 3.3 Windows XP 系统的 system32 文件记录的记录头...............................................29
图 4.1 常驻,无属性名的属性的属性头........................................................................... 33
图 4.2 常驻,有属性名的属性的属性头........................................................................... 34
图 4.3 非常驻,无属性名的属性的属性头....................................................................... 36
图 4.4 非常驻,有属性名的属性的属性头....................................................................... 37
图 4.5 标准信息属性(0x10)............................................................................................39
图 4.6 文件名属性(0x30)................................................................................................42
图 4.7 图 4.6 所示文件在其父目录中的索引项................................................................ 48
图 4.8 含有子节点的索引项................................................................................................48
图 4.9 空索引项....................................................................................................................49
图 4.10 索引根属性的完整例子..........................................................................................49
图 4.11 索引分配属性(0xA0).........................................................................................50
图 4.12 索引记录区..............................................................................................................52
图 4.13 位图属性(0xB0).................................................................................................55
图 4.14 常驻数据属性(0x80)..........................................................................................56
图 4.15 图 4.14 所示的文件的内容.................................................................................... 56
图 4.16 非常驻数据属性(0x80)..................................................................................... 57
图 4.17 图 4.16 所示的非常驻数据属性的第一簇的内容................................................ 57
图 4.18 图 4.16 所示的文件的开头部分内容.................................................................... 58
图 4.19 属性列表属性(0x20)..........................................................................................60
图 4.20 扩展 MFT 记录....................................................................................................... 61
图 5.1 $MFT 的 MFT 记录内容.......................................................................................... 69
图 5.2 图 5.1 所属的 NFTS 分区的 BPB 参数表...............................................................70
图 5.3 0x1D 号 MFT 的内容............................................................................................... 70
图 5.4 图 5.1 所示的$MFT 的比特图属性所指向的硬盘区域.........................................71
图 5.5 添加一个目录后的$MFT 比特图属性所指向的硬盘区域....................................71
图 5.6 经过扩展后的$MFT 的 MFT 记录内容..................................................................72
图 5.7 扩展后的$MFT 的比特图属性指向的硬盘区域....................................................72
图 5.8 删除文件后的$MFT 的 MFT 记录的内容..............................................................73
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图 5.9 删除文件后的$MFT 的比特图属性指向的硬盘区域............................................73
图 5.10 $MFTMirr 的 MFT 记录的内容.............................................................................74
图 5.11 备份的$MFT 的 MFT 记录内容............................................................................ 75
图 5.12 $Root 的 MFT 记录的内容.................................................................................... 77
图 5.13 根目录的索引记录区..............................................................................................79
图 5.14 $Bitmap 的 MFT 记录的内容................................................................................ 80
图 5.15 $Bitmap 的数据流起始部分...................................................................................81
图 5.16 $SDH,$SII 和$SDS 的关系.................................................................................... 82
图 5.17 $Boot 的 MFT 记录的内容.................................................................................... 88
图 6.1 MBR 扇区内容..........................................................................................................93
图 6.2 表格 6.1 中系统 ID 的含义...................................................................................... 95
图 6.3 图 6.1 所示硬盘的第一个分区的首扇区的内容.................................................... 96
图 6.4 硬盘结构....................................................................................................................98
图 6.5 图 6.1 所示硬盘的第一扩展引导记录的内容........................................................ 99
图 6.6 图 6.1 所示硬盘的第一扩展分区的首扇区的内容.............................................. 100
图 6.7 图 6.1 所示硬盘的第二扩展引导记录的内容...................................................... 101
图 6.8 图 6.1 所示硬盘的第二扩展分区的首扇区的内容.............................................. 102
图 6.9 图 6.1 所示硬盘的第三扩展引导记录的内容...................................................... 103
图 6.10 图 6.1 所示硬盘的第四扩展分区的首扇区的内容............................................ 104
图 6.11 e 盘的逻辑零簇内容.............................................................................................104
图 6.12 e 盘的$MFT 的 MFT 记录的内容....................................................................... 105
图 6.13 e 盘的$Root 的 MFT 记录的内容........................................................................106
图 6.14 e 盘根目录的第一级索引记录区的内容............................................................ 107
图 6.15 e 盘的根目录的第二辑索引记录区的内容........................................................ 108
图 6.16 FIRST 目录的 MFT 记录的内容......................................................................... 110
图 6.17 FIRST 目录项的索引记录区的内容....................................................................112
表格 1.1 NTFS 构成...............................................................................................................8
表格 1.2 BPB 参数表........................................................................................................... 10
表格 2.1 元文件(保留记录)............................................................................................12
表格 3.1 记录头的构成........................................................................................................26
表格 3.2 fixup 的建立过程.................................................................................................. 27
表格 3.3 USA 的建立与 USN 写入扇区结尾的过程........................................................ 27
表格 4.1 NTFS 定义的各种属性.........................................................................................31
表格 4.2 表格 4.1 中的标志项的含义................................................................................ 31
表格 4.3 常驻,无属性名的属性的属性头数据结构....................................................... 33
表格 4.4 表格 4.3 种标志项的含义.................................................................................... 33
表格 4.5 常驻,有属性名的属性的属性头的数据结构................................................... 34
表格 4.6 非常驻,无属性名的属性的属性头的数据结构............................................... 35
表格 4.7 非常驻,有属性名的属性的属性头的数据结构............................................... 37
表格 4.8 标准信息属性(0x10)的数据结构................................................................... 38
表格 4.9 DOS 文件许可的含义...........................................................................................39
表格 4.10 文件名属性(0x30)的数据结构..................................................................... 41
表格 4.11 文件参考的构成..................................................................................................41
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表格 4.12 索引根属性(0x90)的索引根部分的数据结构............................................. 44
表格 4.13 表格 4.12 中的排列规则项的含义.................................................................... 44
表格 4.14 索引根属性(0x90)的索引头部分的数据结构............................................. 45
表格 4.15 表格 4.14 中的标志项的含义............................................................................ 45
表格 4.16 索引项的数据结构..............................................................................................47
表格 4.17 空索引项的数据结构..........................................................................................49
表格 4.18 索引分配属性(0xA0)的数据结构................................................................ 50
表格 4.19 索引记录区的头部分数据结构......................................................................... 54
表格 4.20 位图属性(0xB0)的数据结构.........................................................................54
表格 4.21 数据属性(0x80)的数据结构......................................................................... 55
表格 4.22 属性列表属性(0x20)的属性记录的数据结构............................................. 59
表格 5.1 各个元文件及其 MFT 编号................................................................................. 68
表格 5.2 $MFT 的数据结构................................................................................................ 69
表格 5.3 $MFTMirr 的数据结构.........................................................................................74
表格 5.4 $LogFile 的数据结构............................................................................................75
表格 5.5 $Root 的数据结构.................................................................................................76
表格 5.6 $Bitmap 的数据结构.............................................................................................80
表格 5.7 $Secure 的数据结构..............................................................................................83
表格 5.8 $Boot 的数据结构.................................................................................................88
表格 6.1 MBR 扇区的分区表的数据结构......................................................................... 94
表格 6.2 扩展分区表的第一个记录的数据结构............................................................... 97
表格 6.3 扩展分区表的第二个记录的数据结构............................................................... 97
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