Perché abbiamo avuto bisogno di un nuovo sistema di file

Fino a Windows NT, Microsoft era soddisfatta del suo vecchio e collaudato sistema di file, il FAT. Con l’avvento del sistema operativo basato su server e workstation chiamato Windows NT, Microsoft ha introdotto un nuovo sistema di file, l’NTFS. Avevamo bisogno di un altro sistema di file? Quali sono i vantaggi di NTFS rispetto a FAT e tutti dovrebbero iniziare a usarlo nei loro dispositivi? Cerchiamo di scoprirlo.

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NTFS: Il Nuovo File System di Tecnologia

FAT è stato progettato molto tempo fa con i dischetti in mente. Non si è adattato bene alle nuove esigenze e ha già raggiunto limitazioni in molte aree. La dimensione massima dei file di soli 4 GB, la limitazione della lunghezza del percorso, la mancanza di funzionalità di sicurezza e ripristino e molte altre cose hanno spinto Microsoft a progettare un nuovo file system da zero.

Nel progettare NTFS, Microsoft ha preso in prestito alcuni dettagli tecnici dai suoi vecchi file system, FAT e HPFS (un file system OS/2). L’azienda voleva creare un file system robusto, estensibile e pronto per il futuro, con elevate prestazioni, affidabilità e sicurezza come punti più importanti. Così hanno creato NTFS.

NTFS è un file system unico che si basa sui file. Esatto: tutto in NTFS è un file, persino il file system stesso. Il journal del file system, la tabella dei file principale (MFT) e molte altre strutture di sistema sono memorizzate come file all’interno di NTFS. Questa proprietà unica rende NTFS l’unico vero file system orientato agli oggetti; nessun altro file system condivide questa proprietà con NTFS, e ce ne sono letteralmente decine in giro.

Quindi, cosa rende NTFS così eccezionale? Vediamo.

Scalabilità

Microsoft ha sviluppato NTFS durante un periodo in cui un gigabyte rappresentava una dimensione enorme per un hard disk. Tuttavia, l’azienda ha previsto la rapida crescita delle tecnologie di archiviazione, rendendo il suo nuovo sistema di file in grado di supportare volumi enormi (la dimensione massima teorica di un volume NTFS è (2^64)-1 cluster, mentre ogni cluster può avere una dimensione fino a 64KB). La dimensione di un singolo file è limitata a 16 exabyte. Solo a titolo di riferimento, un exabyte corrisponde a un milione di terabyte o un miliardo di gigabyte. Con numeri del genere, NTFS è uno dei sistemi di file più scalabili e futuristici in circolazione.

Affidabilità

L’affidabilità non è mai stata un punto di forza del sistema di file FAT. Una singola corruzione nella tabella di allocazione dei file potrebbe nel tempo trasformarsi in una enorme perdita di dati. Con sistemi di archiviazione più grandi, Microsoft ha voluto evitare questo tipo di problemi. L’azienda ha affrontato il problema dell’affidabilità introducendo diverse tecniche: un registro del file system e una copia ombra del volume.

Il registro del file system utilizza il file di log NTFS ($LogFile) per registrare le modifiche al volume del disco. Il registro è lì per garantire che il file system rimanga consistente anche se il sistema operativo si blocca durante un’operazione di scrittura. Il registro aiuta a implementare scritture basate su transazioni. Se un sistema operativo deve scrivere qualcosa sul disco, prima aggiungerà una voce nel registro del file system, eseguirà l’operazione di scrittura e quindi segnerà l’operazione come confermata nel file di log. Se Windows si blocca durante l’operazione di scrittura, o se c’è un’interruzione improvvisa di corrente, il sistema sarà in grado di ripristinare facilmente le modifiche non confermate durante l’avvio di Windows.

Un’altra misura di affidabilità in NTFS è la Copia ombra del volume, un servizio che conserva versioni storiche di file e cartelle su volumi NTFS copiando i dati vecchi sovrascritti. Questo servizio consente agli utenti di ripristinare vecchie versioni sovrascritte di file (come file e impostazioni di sistema, programmi, backup, documenti, ecc.) anche molto tempo dopo che sono stati eliminati. Curiosamente, una Copia ombra del volume può essere archiviata su un disco separato.

Sicurezza

FAT32 non offre alcuna sicurezza. Non sono disponibili gestione dei permessi, crittografia del file system e crittografia a livello utente. NTFS offre tutto questo e molto altro.

La sicurezza a livello di sistema operativo include le Liste di Controllo degli Accessi per la gestione dei permessi. Ogni oggetto NTFS (file o cartella) ha una lista di permessi associata ad esso. La lista dettagliata specifica quali utenti o gruppi (locali o di rete) possono leggere, scrivere, eseguire e modificare i permessi dell’oggetto. I permessi possono essere ereditati da file e cartelle nidificate.

Ovviamente, questi permessi sono applicati solo dal sistema operativo che li supporta. Gli strumenti di recupero dati come il Software di Recupero NTFS ignorano con successo i permessi NTFS al fine di recuperare file eliminati. Tuttavia, sono disponibili altre due misure di sicurezza per proteggere informazioni preziose.

NTFS offre la crittografia a livello utente per oggetto. Ogni file e cartella può avere l’attributo “Crittografato” impostato. Quando questo attributo è abilitato, Windows crittografa il contenuto dei file e delle cartelle con una chiave di crittografia forte dipendente dalla password dell’account Windows dell’utente. Se la password viene cambiata dall’utente in modo legittimo, i file crittografati rimarranno accessibili. Se, tuttavia, la password viene semplicemente reimpostata dall’amministratore (o da un hacker), Windows non sarà in grado di calcolare la corretta chiave di decrittazione per i file crittografati e l’accesso a tali file andrà perso per sempre.

Curiosamente, i file crittografati sono comunque file memorizzati all’interno di NTFS. I file crittografati eliminati possono essere recuperati con la stessa facilità e affidabilità dei file non crittografati utilizzando il Software di Recupero NTFS o il Software di Recupero Partizioni.

La crittografia NTFS può essere utilizzata per proteggere file e cartelle tra utenti Windows sullo stesso computer. Tuttavia, Windows offre un meccanismo di crittografia ancora più forte e completo chiamato BitLocker.

BitLocker fornisce la crittografia a livello di sistema per l’intero disco. BitLocker è efficace contro gli attacchi offline in cui il disco viene estratto dal computer originale e inserito in un altro PC. Senza una corretta chiave di decrittazione, i volumi BitLocker rimarranno criptati in modo sicuro.

È importante notare che BitLocker è uno schema di crittografia a livello di sistema. Una volta sbloccato il volume, i dati crittografati diventano accessibili a tutti gli utenti del particolare computer Windows. Questa è la differenza tra la crittografia a livello di sistema di BitLocker e la crittografia a livello utente di NTFS.

Cosa succede se si desidera recuperare file memorizzati su un volume crittografato con BitLocker? Sarà necessario sbloccare e montare il volume crittografato prima di tentare il recupero dei dati. Se si è spostato un volume BitLocker su un altro computer, sarà assolutamente necessario inserire una Chiave di Recupero BitLocker (chiave di escrow).

Cosa succede se un volume crittografato con BitLocker diventa danneggiato e non può essere montato anche se si dispone della chiave di escrow? La procedura diventa molto più complicata. È troppo lunga e complessa da descrivere in questo articolo; si prega di consultare http://www.eightforums.com/tutorials/21714-bitlocker-repair-tool-recover-drive-windows-7-8-a.html per una guida completa. Sarà necessario un BitLocker Repair Tool di Microsoft per riparare il volume, che è possibile ottenere direttamente da Microsoft https://www.microsoft.com/en-au/download/details.aspx?id=17294.

Compressione

NTFS ha la capacità di comprimere in modo trasparente il contenuto di file e cartelle per risparmiare spazio su disco. La compressione viene impostata abilitando l’attributo “Compresso” ed è eseguita da Windows al volo. L’algoritmo di compressione è ottimizzato per l’accesso casuale, il che significa che è possibile leggere facilmente alcuni byte di dati nel mezzo di un lungo video senza che il sistema debba decomprimere l’intero file.

I file compressi sono poco diversi dai file regolari dal punto di vista di NTFS. Di conseguenza, i file compressi che sono stati eliminati possono essere recuperati con la stessa facilità e affidabilità dei file non compressi utilizzando software di ripristino NTFS o software di ripristino delle partizioni.

Flussi di dati alternativi

I flussi di dati alternativi sono una funzionalità poco conosciuta e piuttosto complicata di NTFS. Questa funzionalità consente ai file di avere flussi di dati paralleli aggiuntivi associati ad essi. Questi flussi di dati sono invisibili alla maggior parte delle applicazioni di gestione dei file come Windows Explorer. Sebbene questa funzionalità sia stata inizialmente sviluppata per consentire la compatibilità con Services for Macintosh, non servono più allo scopo originale poiché SFM è stato interrotto molto tempo fa. Oggi, l’unico uso pratico dei flussi di dati alternativi è l’aggiunta di marcatori di identificazione di zona ai file scaricati da Internet Explorer (e altri browser) da siti Web esterni. Il marcatore può essere utilizzato per identificare i file che potenzialmente non sono sicuri da eseguire. Probabilmente hai visto quella finestra di dialogo di Windows più di una volta se hai mai scaricato un file da Internet; ora sai che i dati sono effettivamente memorizzati in un flusso alternativo.

I flussi di dati alternativi non sono accessibili da Windows Explorer. La loro dimensione non appare come parte della dimensione del file. Di conseguenza, i flussi di dati alternativi sono stati sfruttati da molti virus informatici e trojan per nascondersi. Non preoccuparti, poiché tutti i principali antivirus controllano questi luoghi durante la scansione del disco.

Microsoft ha rilasciato uno strumento chiamato Streams per consentire la visualizzazione del contenuto dei flussi di dati alternativi. In alternativa, è possibile utilizzare la riga di comando per accedere al contenuto di questi flussi di dati utilizzando la seguente sintassi: ?nomefile:nomedelflusso? (ad esempio, ?MioFileScaricato.exe:flussoextra?).

Il software di ripristino NTFS supporta completamente i flussi di dati alternativi e li recupera durante la riparazione dei volumi NTFS.

File Sparse

Un’altra caratteristica interessante e altamente insolita di NTFS è chiamata file sparse. Nei file sparsi, le aree inutilizzate (vuote) sono rappresentate con metadati senza occupare alcuno spazio fisico sull’hard disk.

Come può essere utile? Immagina un enorme database con un file principale di diversi terabyte. Un file di tale dimensione può facilmente occupare l’intero hard disk. Per creare effettivamente un tale file sull’hard disk, il sistema dovrebbe scrivere molti zeri su diversi terabyte di spazio su disco. Ciò richiederebbe molto tempo. Per risparmiare tempo e carico del disco, NTFS ha reso possibile indicare le aree inutilizzate in un file con semplici riferimenti ai metadati. Grazie a questa funzionalità, un’applicazione di database può creare istantaneamente file di database enormi; il sistema scriverà solo i dati effettivi sul disco, lasciando le regioni inutilizzate vuote senza scrivere nulla al loro interno.

Punti di riparsazione

L’ultima interessante caratteristica di NTFS che tratteremo oggi si chiama punti di riparsazione. Con questa funzionalità, gli utenti possono creare cosiddetti collegamenti rigidi e giunzioni NTFS (https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/aa365006%28v=vs.85%29.aspx?f=255&MSPPError=-2147217396).

I collegamenti rigidi e le giunzioni (?collegamenti soft?) consentono di collegare directory situate sullo stesso o su diversi volumi locali del computer per puntare a una determinata cartella. Ad esempio, è possibile creare un collegamento dalla directory ?C:Downloads? a un percorso molto più lungo come ?c:UsersUserNameDownloads?. Da quel momento in poi, è possibile utilizzare semplicemente la directory ?C:Downloads? invece del percorso più lungo. Qualsiasi file salvato in ?c:UsersUserNameDownloads? apparirà automaticamente nella directory collegata ?C:Downloads?.

Tutti gli strumenti di recupero dati, inclusi Software di recupero NTFS, gestiranno i punti di riparsazione NTFS.

Domande frequenti

Le principali ragioni che hanno reso necessario l'introduzione di un nuovo sistema di file possono includere l'aumento delle dimensioni dei file e la necessità di gestire grandi quantità di dati, l'evoluzione delle tecnologie di archiviazione e la necessità di migliorare l'efficienza e la velocità di accesso ai file. Altre ragioni possono includere la necessità di supportare nuove funzionalità e requisiti di sicurezza, nonché la necessità di adattarsi ai cambiamenti nell'ambiente informatico e alle esigenze degli utenti.

Il sistema di file precedente potrebbe aver avuto problemi come la limitata capacità di archiviazione, la lentezza nell'accesso ai file, la mancanza di sicurezza dei dati, la difficoltà nel gestire file di grandi dimensioni o la mancanza di funzionalità avanzate come la condivisione dei file in tempo reale. Questi problemi potrebbero aver reso urgente l'adozione di un nuovo sistema di file più efficiente e avanzato.

Il nuovo sistema di file offre diversi vantaggi e miglioramenti rispetto al precedente. Alcuni di questi includono una maggiore velocità di accesso ai file, una migliore gestione dello spazio di archiviazione, una maggiore sicurezza dei dati e una maggiore affidabilità nel recupero dei file. Inoltre, il nuovo sistema di file potrebbe offrire funzionalità aggiuntive come la compressione dei dati, la deduplicazione e la gestione avanzata dei permessi di accesso ai file. Complessivamente, il nuovo sistema di file migliora l'efficienza e l'esperienza complessiva dell'utente nell'utilizzo dei file.

Il nuovo sistema di file affronta le sfide o le esigenze specifiche dell'ambiente di archiviazione attuale attraverso una serie di caratteristiche e funzionalità. Ad esempio, potrebbe offrire una maggiore capacità di archiviazione per gestire grandi quantità di dati, una maggiore velocità di accesso ai file per migliorare le prestazioni, una maggiore sicurezza per proteggere i dati sensibili e una maggiore flessibilità per adattarsi alle esigenze in continua evoluzione dell'ambiente di archiviazione.