Организация жесткого диска

HDD компьютера состоит из магнитных пластин вращающихся на одной оси и имеющие зазоры для прохождения головок чтения-записи. Чем больше таких пластин, тем больше ёмкость HDD. На пластинах информация располагается по концентрическим окружностям, именуемым дорожками, а сами дорожки в свою очередь делятся на сектора. Количество секторов на дорожку варьируется для разных типов HDD. Основными параметрами HDD являются количество цилиндров, (цилиндром называется совокупность дорожек расположенных на одинаковом расстоянии от оси на разных поверхностях) дорожек и секторов на дорожку. Современные HDD содержат информацию о своих параметрах в так называемом инженерном цилиндре. Логическая организация диска зависит от типа используемой файловой системы. Операция разметки диска под определенную ОС называется форматированием.

ОС семейства Windows используют файловую систему типа FAT. Данная система организована следующим образом: на диске имеются строго определённые специальные области в которые помещается информация.

1. Главная загрузочная запись МБР, предназначена для хранения информации о диске (физические параметры, адреса логических дисков и др.) размер 1 сектор;

2. Собственно FAT. Это цепочки бит указывающие какими именно файлами заняты кластеры с данными. На диске имеются две копии FAT для надежности;

3. корневой каталог;

4. собственно область с данными. Сектора с данными группируются в блоки, называемые кластерами, в зависимости от размера HDD.

При использовании FAT невозможно ограничить доступ пользователя на диск, так как эта файловая система не имеет такой возможности. Данная файловая система имеет несколько модификаций, а именно FAT 12,16 и 32.

Каталоги для такой ФС, это всего лишь файлы специального назначения, содержащие информацию о других файлах, а именно наименование, расширение, время создания, стартовый адрес и атрибуты файла. В ФС FAT атрибутов всего четыре — архивный, только для чтения, системный и скрытый.

Обычно недостатки FAT можно сформулировать в виде одной фразы: не высокие показатели эффективности и обеспечения безопасности.

В операционных системах типа Windows 2К или ХР применяются файловые системы NTFS (что в достаточно вольном переводе можно назвать как файловая система новых технологий). Файловая система NTFS использует функцию MFT (Master file Table – главная таблица файлов), которая опирается на таблицу, в первом приближении напоминающую таблицу FAT. Функция MFT предусматривает применение ряда записей (подобно базе данных), при этом у каждого хранимого файла или папки имеется набор параметром, в том числе адрес, имя, список управления доступом (Access Control List – ACL) и другие данные.

FAT имеет и другой недостаток, поскольку не обеспечивает «интеллектуального» взаимодействия с файлами. Так эта ФС ищет первое попавшееся свободное место на диске и сразу после его обнаружения инициирует режим записи, причём она никогда не «задумывается» о размерах выбранной области памяти, необходимости фрагментации файла и тех трудностях, которые будут возникать в дальнейшем при работе с ним. Другими словами, все усилия сосредотачиваются на собственно самой записи файла, а проблемы его последующего считывания совершенно не рассматриваются. Подобный подход часто приводит к появлению проблем с фрагментацией и заметному ухудшению характеристик всей компьютерной системы.

И наконец, хорошо известно, что даже начинающий пользователь может считать данные с диска FAT и тем самым создать серьёзную проблему. На практике человек может не только заинтересоваться информацией, но и разрушить её. ФС NTFS, в отличие от FAT, позволяет предпринять необходимые меры защиты информации. FAT обеспечивает лишь относительно простую защиту каталога, предлагая простейшие атрибуты для сохранности файлов: создание скрытых файлов и файлов предназначенных только для чтения (просмотра). Доступ к таким файлам открыт практически любому. Существующая ФС NTFS обеспечивает заметно лучшие показатели надёжности и скорости доступа, чем FAT.

В ОС Windows ХР есть новая функция – шифрованная файловая система (Encrypted File System – EFS), предоставляющая коллективный доступ к зашифрованным файлам. Следует отметить, что ОС Windows 2K подобная функция есть, но её может задействовать только один пользователь, которому разрешается шифрование своих файлов. ОС Windows 9х таких возможностей не имеют вовсе.

Удаление информации в разных ФС происходит по разному. Так в ФС FAT удаление означает специальную отметку в каталоге, физическая перезапись информации происходит только когда используемое дисковое пространство будет занято другим файлом. Таким образом можно восстановить информацию после её удаления в первозданном виде. Для гарантированного уничтожения информации применяются специальные программы перезаписывающие все занимаемое файлом пространство символом «00» или другим. Для конфиденциальной информации применятся аналогичный метод с той лишь разницей, что операция заполнения «00» дополняется аналогичной но с заполнением символами «FF» и все это повторяют трижды. Считается, что после таких операций восстановить информацию без специальных средств невозможно.

В ФС NTFS, если не установлено противное, файлы после удаления попадают в специальный каталог, из которого могут быть восстановлены пользователем.

Описанная выше процедура уничтожения информации применима к обоим файловым системам.