Структура раздела - общий взгляд

Как и любая другая система, NTFS делит все полезное место на кластеры - блоки данных, используемые единовременно. NTFS поддерживает почти любые размеры кластеров - от 512 байт до 64 Кбайт.

Свободное место диска, однако, включает в себя всё физически свободное место - незаполненные куски MFT-зоны туда тоже включаются.

MFT и его структура

Самый главный файл на NTFS называется MFT, или MasterFileTable - общая таблица файлов. Именно он размещается в MFT зоне и представляет собой централизованный каталог всех остальных файлов диска, и, как не парадоксально, себя самого. MFT поделен на записи фиксированного размера (обычно 1 Кбайт), и каждая запись соответствует какому либо файлу (в общем смысле этого слова). Первые 16 файлов носят служебный характер и недоступны операционной системе - они называются метафайлами, причем самый первый метафайл - сам MFT.

Метафайлы

Первые 16 файлов NTFS (метафайлы) носят служебный характер. Каждый из них отвечает за какой-либо аспект работы системы.

Метафайлы находятся корневом каталоге NTFS диска - они начинаются с символа имени "$", хотя получить какую-либо информацию о них стандартными средствами сложно.

Каталоги

Каталог на NTFS представляет собой специфический файл, хранящий ссылки на другие файлы и каталоги, создавая иерархическое строение данных на диске. Файл каталога поделен на блоки, каждый из которых содержит имя файла, базовые атрибуты и ссылку на элемент MFT, который уже предоставляет полную информацию об элементе каталога. Внутренняя структура каталога представляет собой бинарное дерево.

Вывод - для поиска одного файла среди 1000, например, FAT придется осуществить в среднем 500 сравнений (наиболее вероятно, что файл будет найден на середине поиска), а системе на основе дерева - всего около 12-ти (2^10 = 1024).

Функции, которые поддерживающие файловой системой NTFS

Ø Разреженные файлы. Это файлы, очень большие логически, но занимающие на диске только необходимый объем.

Ø Журнал изменений. Служит для регистрации всех изменений файлов на томе. Используется службой каталогов ActiveDirectory.

Ø Поддержка коротких имен. Это необходимо для совместимости с MS-DOS-программами.

Ø Компрессия файлов и каталогов. NTFS обеспечивает динамическое, прозрачное для приложений сжатие файлов и каталогов. Атрибут Сжатый можно установить как для всего тома, так и для отдельных файлов и каталогов.

Ø Многопоточные файлы. Один и тот же файл может содержать несколько именованных потоков, содержащих разную информацию.

Ø Жесткие связи. Для одного и того же файла можно создать несколько имен внутри тома. При этом не увеличивается количество файлов, а лишь делается своеобразный ярлык.

Ø Точки переопределения. Это способ представления имен системой ввода/вывода. Простейший пример: Диск D: монтируется в каталог C:Disks D.

Ø Переходы NTFS. Позволяют спроецировать каталог-адресат в другой подкаталог.

Ø Динамическое отслеживание ярлыков. Отслеживает перемещение файлов, на которые указывают ярлыки, соответственно изменяя ссылку на эти файлы в ярлыках.

Ø Управление избирательным доступом. Можно гибко разграничивать доступ к файлам и папкам. Можно работать как с отдельными пользователями, так и с группами.

Ø Аудит доступа. Данная функция обеспечивает запись в журнал аудита все действия пользователя или группы аудита, предпринятые к указанному файловому объекту.

Ø Квотирование дискового пространства. Чтобы пользователи не заполняли диски своими файлами, для каждого из них можно создать квоту на используемое пространство диска.

Журналирование

NTFS - отказоустойчивая система, которая вполне может привести себя в корректное состояние при практически любых реальных сбоях.

Пример 1: осуществляется запись данных на диск. Вдруг выясняется, что в то место, куда мы только что решили записать очередную порцию данных, писать не удалось - физическое повреждение поверхности. Поведение NTFS в этом случае довольно логично: транзакция записи откатывается целиком - система осознает, что запись не произведена. Место помечается как сбойное, а данные записываются в другое место - начинается новая транзакция.

Журналирование - средство существенно сократить число ошибок и сбоев системы. Вряд ли рядовой пользователь NTFS хоть когда-нибудь заметит ошибку системы или вынужден будет запускать chkdsk - опыт показывает, что NTFS восстанавливается в полностью корректное состояние даже при сбоях в очень загруженные дисковой активностью моменты. Вы можете даже выполнять операции по оптимизации диска и нажать reset - вероятность потерь данных даже в этом случае будет очень низка. Важно понимать, однако, что система восстановления NTFS гарантирует корректность файловой системы, а не ваших данных. Если вы производили запись на диск и получили аварию - ваши данные могут и не записаться.

Сжатие

Файлы NTFS имеют один довольно полезный атрибут - "сжатый". Дело в том, что NTFS имеет встроенную поддержку сжатия. Сжатие осуществляется блоками по 16 кластеров и использует так называемые "виртуальные кластеры" - опять же предельно гибкое решение, позволяющее добиться интересных эффектов - например, половина файла может быть сжата, а половина - нет.

Видно, что сжатый файл имеет "виртуальные" кластеры, реальной информации в которых нет.

12. Протокол IP v4: представление адреса.

IP-адрес представляет собой 32-разрядное двоичное число, разделенное на группы по 8 бит, называемых октетами, например:

00010001 11101111 00101111 01011110

Обычно IP-адреса записываются в виде четырех десятичных октетов и разделяются точками. Таким образом, приведенный выше IP-адрес можно записать в следующей форме: 17.239.47.94.

Следует заметить, что максимальное значение октета равно 111111112 (двоичная система счисления), что соответствует в десятичной системе 25510. Поэтому IP-адреса, в которых хотя бы один октет превышает это число, являются недействительными. Пример: 172.16.123.1 – действительный адрес, 172.16.123.256 – несуществующий адрес, поскольку 256 выходит за пределы допустимого диапазона.

IP-адрес состоит из двух логических частей – номера подсети (ID1 подсети) и номера узла (ID хоста) в этой подсети. При передаче пакета изодной подсети в другую используется ID подсети. Когда пакет попал вподсеть назначения, ID хоста указывает на конкретный узел в рамках этойподсети.
13. Протокол IP v4: классы.

Существует пять классов IP-адресов: A, B, C, D и E. За принадлежность к тому или иному классу отвечают первые биты IP-адреса. Деление сетей на классы описано в RFC 791 (документ описания протокола IP).

Характеристики адресов разных классов представлены в таблице.

Существует два основных способа решения этой проблемы:

Ø более эффективная схема деления на подсети с использованием масок (RFC 950);

Ø применение протокола IP версии 6 (IPv6).

IP-адрес представляет собой последовательность из 32 битов. Причем старшие (левые) биты этой последовательности отводятся для адреса сети, а младшие (правые) – для адреса хоста в этой сети.

Количество бит, отведенных для адреса сети и адреса хоста, определяется моделью адресации. Существует две модели адресации: классовая и бесклассовая.

Рис. 2.4.2. Форматы IP-адресов в классовой моделиадресации

Таблица 2.4.1 Бесклассовая междоменная маршрутизация– CIDR (ClasslessInter-DomainRouting). CIDR позволяет произвольным образом назначать границу сетевой и хостовой части IP-адреса. Для этого каждому из них прилагается 32-битовая маска, которую часто называют маской сети (netmask) или маской подсети (subnetmask).
13. Протокол IP v4: особые IP-адреса, частные и публичные IP-адреса

Все пространство IP-адресов разделено на 2 части: публичные адреса, которые распределяются между Интернет-провайдерами и компаниями международной организацией InternetAssignedNumbersAuthority (сокращенно IANA), и приватные адреса, которые не контролируются IANA и могут назначаться внутрикорпоративным узлам по усмотрению сетевых администраторов. Если какая-либо компания приобрела IP-адреса в публичной сети, то ее сетевые узлы могут напрямую маршрутизировать сетевой трафик в сеть Интернет и могут быть прозрачно доступны из Интернета. Если внутрикорпоративные узлы имеют адреса из приватной сети, то они могут получать доступ в Интернет с помощью протокола трансляции сетевых адресов (NAT, NetworkAddressTranslation) или с помощью прокси-сервера. В простейшем случае с помощью NAT возможно организовать работу всей компании с использованием единственного зарегистрированного IP-адреса.

Механизм трансляции 87адресов NAT преобразует IP-адреса из частного адресного пространства IP (эти адреса еще называют "внутренние", или "серые IP") в зарегистрированное открытое адресное пространство IP. Обычно эти функции (NAT) выполняет либо маршрутизатор, либо межсетевой экран (firewall) — эти устройства подменяют адреса в заголовках проходящих через них IP-пакетов.

На практике обычно компании получают через Интернет-провайдеров небольшие сети в пространстве публичных адресов для размещения своих внешних ресурсов — web-сайтов или почтовых серверов. А для внутрикорпоративных узлов используют приватные IP-сети.

Пространство приватных IP-адресов состоит из трех блоков:

10.0.0.0/8 (одна сеть класса A);

172.16.0.0/12(диапазон адресов, состоящий из 16 сетей класса B — от 172.16.0.0/16 до 172.31.0.0/16);

192.168.0.0/16(диапазон адресов, состоящий из 256 сетей класса C — от 192.168.0.0/24 до 192.168.255.0/16).

Кроме данных трех блоков имеется еще блок адресов, используемых для автоматической IP-адресации (APIPA, AutomaticPrivate IP Addressing). Автоматическая IP-адресация применяется в том случае, когда сетевой интерфейс настраивается для автоматической настройки IP-конфигурации, но при этом в сети отсутствует сервер DHCP. Диапазон адресов для APIPA — сеть класса B 169.254.0.0/16.

Особые IP-адреса

Некоторые IP-адреса являются особыми, они не должны применятьсядля идентификации обычных сетей.

Если первый октет ID сети начинается со 127, такой адрес считаетсяадресом машины-источника пакета. В этом случае пакет не выходит в сеть, авозвращается на компьютер-отправитель. Такие адреса называются loopback(«петля», «замыкание на себя») и используются для проверкифункционирования стека TCP/IP.

Если все биты IP-адреса равны нулю, адрес обозначает узел-отправитель и используется в некоторых сообщениях ICMP.

Если все биты ID сети равны 1, адрес называется ограниченнымшироковещательным (limitedbroadcast), пакеты, направленные по такомуадресу рассылаются всем узлам той подсети, в которой находитсяотправитель пакета.

Если все биты ID хоста равны 1, адрес называетсяшироковещательным (broadcast), пакеты, имеющие широковещательныйадрес, доставляются всем узлам подсети назначения.

Если все биты ID хоста равны 0, адрес считается идентификаторомподсети (subnet ID).

Наличие особых IP-адресов объясняет, почему из диапазона доступныхадресов исключаются два адреса – это случаи, когда все биты ID хоста равны1 или 0. Например, в сети класса С не 256 (2⁸), а 254 узлов.