Pourquoi avons-nous besoin d’un nouveau système de fichiers?

Jusqu’à Windows NT, Microsoft était satisfait de son ancien et éprouvé système de fichiers, le FAT. Avec l’avènement du système d’exploitation basé sur serveur et poste de travail appelé Windows NT, Microsoft a introduit un nouveau système de fichiers, le NTFS. Avions-nous besoin d’un autre système de fichiers? Quels sont les avantages du NTFS par rapport au FAT, et tout le monde devrait-il commencer à l’utiliser sur leurs appareils? Essayons de le découvrir.

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NTFS: Le système de fichiers de nouvelle technologie

FAT a été conçu il y a longtemps en pensant aux disquettes. Il ne s’est pas bien adapté à l’évolution des besoins et a atteint ses limites dans de nombreux domaines. La taille maximale des fichiers limitée à seulement 4 Go, la limitation de la longueur des chemins d’accès, l’absence de fonctionnalités de sécurité et de récupération, et bien d’autres choses encore ont incité Microsoft à concevoir un nouveau système de fichiers à partir de zéro.

Lors de la conception de NTFS, Microsoft a emprunté certains détails techniques à ses anciens systèmes de fichiers, FAT et HPFS (un système de fichiers OS/2). La société souhaitait créer un système de fichiers robuste, extensible et pérenne, en mettant l’accent sur les performances élevées, la fiabilité et la sécurité. C’est ainsi qu’est né NTFS.

NTFS est un système de fichiers unique qui repose sur… des fichiers. C’est exact: tout dans NTFS est un fichier, y compris le système de fichiers lui-même. Le journal du système de fichiers, la table des fichiers principale (MFT) et de nombreuses autres structures système sont stockés sous forme de fichiers dans NTFS. Cette propriété unique fait de NTFS le seul et unique système de fichiers orienté objet; aucun autre système de fichiers ne partage cette propriété avec NTFS, et il en existe littéralement des dizaines d’autres.

Alors, qu’est-ce qui rend NTFS si génial? Voyons voir.

Scalabilité

Microsoft a développé NTFS à une époque où un gigaoctet était une taille énorme pour un disque dur. Cependant, l’entreprise a anticipé la croissance rapide des technologies de stockage, rendant son nouveau système de fichiers compatible avec des volumes énormes (la taille maximale théorique d’un volume NTFS est de (2^64)?1 clusters, chaque cluster pouvant atteindre une taille de 64 Ko). La taille d’un fichier unique est limitée à 16 exaoctets. Pour référence, un exaoctet équivaut à un million de téraoctets, ou un milliard de gigaoctets. Avec de tels chiffres, NTFS est l’un des systèmes de fichiers les plus évolutifs et les plus adaptés à l’avenir.

Fiabilité

La fiabilité n’a jamais été un point fort du système de fichiers FAT. Une seule corruption dans la table d’allocation des fichiers peut, avec le temps, entraîner une perte de données considérable. Avec des systèmes de stockage plus importants, Microsoft a souhaité éviter ce type de problèmes. La société a abordé la question de la fiabilité en introduisant plusieurs techniques: un journal du système de fichiers et une copie d’ombre du volume.

Le journal du système de fichiers utilise le fichier journal NTFS ($LogFile) pour enregistrer les modifications apportées au volume du disque. Le journal permet de garantir que le système de fichiers reste cohérent même en cas de plantage du système d’exploitation lors d’une opération d’écriture. La journalisation permet de mettre en œuvre des écritures basées sur des transactions. Si un système d’exploitation doit écrire quelque chose sur le disque, il ajoutera d’abord une entrée dans le journal du système de fichiers, effectuera l’opération d’écriture, puis marquera l’opération comme étant validée dans le fichier journal. Si Windows plante pendant l’opération d’écriture, ou s’il y a une coupure de courant soudaine, le système pourra facilement annuler les modifications non validées lors du démarrage de Windows.

Une autre mesure de fiabilité dans NTFS est la copie d’ombre du volume, un service qui conserve les versions historiques des fichiers et des dossiers sur les volumes NTFS en copiant les anciennes données écrasées. Ce service permet aux utilisateurs de restaurer d’anciennes versions écrasées de fichiers (tels que des fichiers et des paramètres système, des programmes, des sauvegardes, des documents, etc.) longtemps après leur suppression. Il est intéressant de noter qu’une copie d’ombre du volume peut être stockée sur un disque séparé.

Sécurité

Le système de fichiers FAT32 ne dispose d’aucune sécurité. Aucune gestion des permissions, aucun chiffrement du système de fichiers et aucun chiffrement au niveau utilisateur ne sont disponibles. NTFS offre tout cela, et bien plus encore.

La sécurité au niveau du système d’exploitation comprend des listes de contrôle d’accès pour la gestion des permissions. Chaque objet NTFS (fichier ou dossier) possède une liste de permissions qui lui est attachée. Cette liste détaillée spécifie quels utilisateurs ou groupes (locaux ou réseau) peuvent lire, écrire, exécuter et modifier les permissions de l’objet. Les permissions peuvent être héritées par les fichiers et dossiers imbriqués.

Évidemment, ces permissions ne sont appliquées que par le système d’exploitation qui les prend en charge. Les outils de récupération de données tels que NTFS Recovery Software ignorent avec succès les permissions NTFS afin de récupérer les fichiers supprimés. Cependant, deux autres mesures de sécurité sont disponibles pour protéger les informations précieuses.

NTFS est livré avec un chiffrement au niveau utilisateur, par objet. Chaque fichier et dossier peut avoir l’attribut « Chiffré » défini. Lorsque cet attribut est activé, Windows chiffre le contenu des fichiers et dossiers avec une clé de chiffrement forte dépendant du mot de passe du compte Windows de l’utilisateur. Si le mot de passe est modifié par l’utilisateur de manière légitime, les fichiers chiffrés resteront accessibles. Cependant, si le mot de passe est simplement réinitialisé par l’administrateur (ou un pirate), Windows ne pourra pas calculer la clé de déchiffrement correcte pour les fichiers chiffrés, et l’accès à ces fichiers sera perdu à jamais.

Curieusement, les fichiers chiffrés sont toujours des fichiers stockés dans le système de fichiers NTFS. Les fichiers chiffrés supprimés peuvent être récupérés aussi facilement et de manière aussi fiable que les fichiers non chiffrés avec NTFS Recovery Software ou Partition Recovery Software.

Le chiffrement NTFS peut être utilisé pour protéger les fichiers et dossiers entre les utilisateurs Windows sur le même ordinateur. Cependant, Windows dispose d’un mécanisme de chiffrement encore plus fort et plus complet appelé BitLocker.

BitLocker offre un chiffrement complet du disque au niveau système. BitLocker est efficace contre les attaques hors ligne où le disque est retiré de l’ordinateur d’origine et inséré dans un autre PC. Sans une clé de déchiffrement appropriée, les volumes BitLocker resteront sécurisés et chiffrés.

Il est important de noter que BitLocker est un schéma de chiffrement au niveau système. Une fois que le volume est déverrouillé, les données chiffrées deviennent accessibles à tous les utilisateurs de l’ordinateur Windows particulier. C’est la différence entre le chiffrement complet du disque BitLocker et le chiffrement NTFS au niveau utilisateur.

Que se passe-t-il si un volume chiffré BitLocker est endommagé et ne peut pas être monté même si vous disposez de la clé de secours? La procédure devient alors beaucoup plus compliquée. Elle est trop longue et complexe pour être décrite dans cet article; veuillez vous référer à http://www.eightforums.com/tutorials/21714-bitlocker-repair-tool-recover-drive-windows-7-8-a.html pour un guide complet. Vous aurez besoin d’un outil de réparation BitLocker de Microsoft pour réparer le volume, que vous pouvez obtenir directement depuis le site de Microsoft https://www.microsoft.com/en-au/download/details.aspx?id=17294.

Compression

NTFS a la capacité de compresser de manière transparente le contenu des fichiers et des dossiers pour économiser de l’espace disque. La compression est activée en activant l’attribut « Compressé » et est effectuée par Windows en temps réel. L’algorithme de compression est optimisé pour un accès aléatoire, ce qui signifie que vous pouvez facilement lire quelques octets de données au milieu d’un long clip vidéo sans que le système ait à décompresser l’intégralité du fichier.

Les fichiers compressés sont peu différents des fichiers normaux du point de vue de NTFS. Par conséquent, les fichiers compressés qui ont été supprimés peuvent être récupérés aussi facilement et de manière fiable que les fichiers non compressés en utilisant un logiciel de récupération NTFS ou un logiciel de récupération de partition.

Flux de données alternatifs

Les flux de données alternatifs sont une fonctionnalité peu connue et plutôt complexe de NTFS. Cette fonctionnalité permet aux fichiers d’avoir des flux de données parallèles supplémentaires associés à eux. Ces flux de données sont invisibles pour la plupart des applications de gestion de fichiers telles que l’Explorateur Windows. Bien que cette fonctionnalité ait été initialement développée pour permettre la compatibilité avec Services pour Macintosh, elle ne remplit plus son objectif initial car SFM a été abandonné il y a longtemps. Aujourd’hui, la seule utilisation pratique des flux de données alternatifs est l’ajout de marques d’identification de zone aux fichiers téléchargés par Internet Explorer (et d’autres navigateurs) à partir de sites Web externes. La marque peut être utilisée pour identifier les fichiers qui pourraient être dangereux à exécuter. Vous avez probablement déjà vu cette fenêtre de dialogue de Windows plus d’une fois si vous avez déjà téléchargé un fichier depuis Internet; maintenant vous savez que les données sont en réalité stockées dans un flux alternatif.

Les flux de données alternatifs ne sont pas accessibles depuis l’Explorateur Windows. Leur taille n’apparaît pas dans la taille du fichier. Par conséquent, les flux de données alternatifs ont été exploités par de nombreux virus informatiques et chevaux de Troie pour se cacher. Pas d’inquiétude, car tous les principaux antivirus vérifient ces emplacements lors d’une analyse de disque.

Microsoft a publié un outil appelé Streams pour permettre de visualiser le contenu des flux de données alternatifs. Alternativement, vous pouvez utiliser la ligne de commande pour accéder au contenu de ces flux de données en utilisant la syntaxe suivante: ?nomdufichier:nomduflux? (par exemple?MonFichierTelecharge.exe:fluxsupplementaire?).

Le logiciel de récupération NTFS prend en charge pleinement les flux de données alternatifs et les récupère lors de la réparation des volumes NTFS.

Fichiers épars

Une autre fonctionnalité intéressante et très inhabituelle de NTFS est appelée fichiers épars. Dans les fichiers épars, les zones inutilisées (vides) sont représentées par des métadonnées sans occuper d’espace physique sur le disque dur.

En quoi cela est-il utile? Imaginez une énorme base de données avec un fichier principal de plusieurs téraoctets. Un fichier de cette taille peut facilement occuper tout le disque dur. Pour créer réellement un tel fichier sur le disque dur, le système devrait écrire de nombreux zéros sur plusieurs téraoctets d’espace disque. Cela prendrait beaucoup de temps. Pour gagner du temps et alléger la charge du disque, NTFS permet d’indiquer les zones inutilisées dans un fichier avec de simples références de métadonnées. Grâce à cette fonctionnalité, une application de base de données peut créer instantanément des fichiers de base de données énormes; le système n’écrira que les données réelles sur le disque, tout en laissant les régions inutilisées vides sans y écrire quoi que ce soit.

Points de reparse

La dernière fonctionnalité intéressante de NTFS que nous allons aborder aujourd’hui s’appelle les points de reparse. Avec cette fonctionnalité, les utilisateurs peuvent créer des liens physiques et des jonctions NTFS (https://msdn.microsoft.com).

Les liens physiques et les jonctions (« liens symboliques ») permettent de lier des répertoires situés sur le même volume local ou sur des volumes différents de l’ordinateur pour pointer vers un certain dossier. Par exemple, vous pouvez créer un lien du répertoire « C:Downloads » vers un chemin beaucoup plus long de « c:UsersNomUtilisateurDownloads ». À partir de là, vous pouvez simplement utiliser le répertoire « C:Downloads » au lieu du chemin plus long. Tout fichier enregistré dans « c:UsersNomUtilisateurDownloads » apparaîtra automatiquement sous le répertoire lié « C:Downloads ».

Tous les outils de récupération de données, y compris le logiciel de récupération NTFS, gèrent les points de reparse NTFS.

Questions fréquemment posées

Les problèmes du système de fichiers actuel qui nécessitent un nouveau système de fichiers incluent la fragmentation des fichiers, la limitation de la taille maximale des fichiers, la lenteur des opérations de lecture et d'écriture, la vulnérabilité aux pannes de système et la difficulté de gérer de grandes quantités de données. Un nouveau système de fichiers pourrait résoudre ces problèmes en offrant une meilleure gestion de l'espace disque, une meilleure performance, une plus grande résilience et une meilleure extensibilité.

Un nouveau système de fichiers pourrait apporter plusieurs avantages par rapport à l'ancien. Il pourrait être plus rapide et efficace dans la gestion des fichiers, offrir une meilleure sécurité et protection des données, permettre une plus grande capacité de stockage, faciliter la recherche et l'organisation des fichiers, et être compatible avec de nouvelles technologies et fonctionnalités. En général, un nouveau système de fichiers vise à améliorer les performances et la convivialité par rapport à l'ancien système.

Les fonctionnalités et améliorations spécifiques attendues du nouveau système de fichiers peuvent varier en fonction des besoins et des attentes des utilisateurs. Cependant, certaines fonctionnalités couramment souhaitées incluent une meilleure gestion de l'espace de stockage, une meilleure résistance aux pannes et aux erreurs, une meilleure performance de lecture et d'écriture, une prise en charge de fichiers de plus grande taille, une meilleure sécurité des données, une meilleure compatibilité avec différents systèmes d'exploitation, et une meilleure gestion des métadonnées.

Le nouveau système de fichiers pourrait résoudre les problèmes de performance en optimisant la manière dont les données sont stockées et accédées, en réduisant les temps de recherche et en améliorant la vitesse de lecture et d'écriture. En termes de sécurité, le nouveau système pourrait offrir des fonctionnalités de cryptage des données, de contrôle d'accès plus granulaire et de détection des intrusions. En ce qui concerne la gestion des données, le nouveau système pourrait permettre une organisation plus efficace, une meilleure gestion des versions et une récupération plus facile des données en cas de panne ou de corruption.