Windows-Dateisysteme Showdown: FAT16, FAT32, NTFS und ReFS

Moderne Microsoft-Betriebssysteme unterstützen mehrere Windows-Dateisysteme, einschließlich FAT16, FAT32, NTFS und ReFS. Jedes dieser Dateisysteme hat seine eigenen einzigartigen Fähigkeiten und Anwendungsfälle.

Trotz ihres Alters haben einige der älteren Windows-Dateisysteme noch Wert in bestimmten IT-bezogenen Situationen.

FAT16

FAT16, das ursprünglich einfach als FAT bekannt war, kann seine Wurzeln bis in die 1970er Jahre zurückverfolgen. FAT ist ein Akronym für File Allocation Table und die 16 steht für ein 16-Bit-Dateisystem. Das Dateisystem wurde ursprünglich für die Verwendung auf Disketten entwickelt, funktionierte aber auch für Festplatten, wenn diese Hardware verfügbar war.

Da FAT16 vor so langer Zeit erstellt wurde, weist es inhärente Einschränkungen auf, die es für die Verwendung auf modernen Betriebssystemen weitgehend ungeeignet machen. Als 16-Bit-Dateisystem kann FAT16 maximal 65.526 Cluster zuordnen. Wie die meisten Windows-Dateisysteme unterstützt FAT16 eine Vielzahl von Clustergrößen, sodass es auf Festplatten verwendet werden kann, die so klein wie 16 MB oder so groß wie 2 GB sind. Eine spätere Überarbeitung des Dateisystems ermöglichte die Unterstützung von Volumes bis zu 4 GB.

Die frühesten SD-Kartenprodukte wurden routinemäßig mit dem FAT16-Dateisystem formatiert, da es Windows-, Mac-, Linux- und OS / 2-Betriebssysteme unterstützt.

FAT32

Das FAT32-Dateisystem wurde in Windows 95 OEM Service Release 2 eingeführt, das zu dieser Zeit als Windows 95 OSR2 bekannt war. Das FAT32-Dateisystem bot zwei wesentliche Verbesserungen gegenüber FAT16. Erstens unterstützt FAT32 als 32-Bit-Dateisystem viel größere Festplatten als das FAT16-Dateisystem. FAT16 unterstützt eine maximale Volumegröße von 4 GB, während FAT32 auf Volumes bis zu 16 TB verwendet werden kann.

Es ist erwähnenswert, dass, obwohl das FAT32-Dateisystem auf Multi-Terabyte-Volumes verwendet werden kann, die 16-TB-Grenze die Fähigkeiten einiger Windows-Betriebssysteme übersteigt. Beispielsweise hat Windows XP eine maximale FAT32-Volumegröße von 32 GB festgelegt. Die Windows XP-, Vista-, ME- und 2000-Versionen der Datenträgerverwaltungskonsole beschränkten FAT32-Volumes ebenfalls auf maximal 32 GB. Modernere Windows-Betriebssysteme wie Windows 10 unterstützen ein FAT32-Volume mit einer Größe von bis zu 2 TB, das immer noch weit unter der maximalen Volumengröße von 16 TB liegt.

Die zweite wesentliche Verbesserung des FAT32-Dateisystems ist die Unterstützung langer Dateinamen. Das FAT16-Dateisystem erfordert, dass Dateinamen der 8.3-Namenskonvention entsprechen, dh Dateinamen sind auf acht Zeichen begrenzt, gefolgt von einem Punkt und einer dreistelligen Erweiterung. Im Gegensatz dazu erlaubt FAT32 Dateinamen mit einer Länge von bis zu 255 Zeichen.

Eine der Haupteinschränkungen des FAT32-Dateisystems besteht darin, dass die maximale Dateigröße auf einem FAT32-Volume 4 GB beträgt. Die meisten modernen SD-Karten sind mit FAT32 formatiert, weshalb Consumer-Geräte wie GoPro-Kameras Videoaufnahmen in 4-GB-Dateien aufteilen. Aufgrund seiner Flexibilität und breiten Unterstützung für mehrere Betriebssysteme ist FAT32 häufig das Dateisystem der Wahl für die Fehlerbehebung bei Flash-Laufwerken, die von Anbietern bereitgestellt werden.

NTFS

Das NT-Dateisystem wurde 1993 in Windows NT eingeführt, wird aber auch von nachfolgenden Windows-Versionen wie Windows 2000, Windows XP, Windows 7, Windows 8 und Windows 10 unterstützt. NTFS ist das am häufigsten verwendete Dateisystem auf Windows Server und auf Windows Desktop-Systemen.

Im Gegensatz zu FAT16 und FAT32 ist NTFS ein Journaling-Dateisystem. Transaktionen werden in einem Dateisystemjournal protokolliert, wodurch es möglich ist, Windows-Dateidienstprogramme wie CHKDSK zu verwenden, um Datenbeschädigungen zu reparieren und das Dateisystem in einen konsistenten Zustand zu versetzen.

Eines der Hauptziele bei der Entwicklung von NTFS war die Verbesserung der Sicherheit des Dateisystems. Zu Beginn konnte nur Windows NT eine mit NTFS formatierte Festplatte lesen, wodurch ein Angreifer gestoppt werden konnte, selbst wenn er physischen Zugriff auf die Festplatte hatte. Heute kann jedoch jedes unterstützte Windows-Betriebssystem NTFS-Festplatten lesen.

Microsoft hat eine weitere Sicherheitsverbesserung in NTFS durch die Unterstützung von NT-Dateisystemberechtigungen hinzugefügt. Das Unternehmen hat NTFS in Windows 2000 aktualisiert, um die Verschlüsselung auf Dateisystemebene einzubeziehen, die Microsoft als EFS oder Encrypting File System bezeichnet. EFS verwendet symmetrische Multikey-Verschlüsselung, um Dateisysteminhalte zu schützen.

NTFS-Kapazitätsbeschränkungen haben sich im Laufe der Jahre erheblich weiterentwickelt. Die Windows NT-Version des Dateisystems könnte theoretisch Festplatten mit bis zu 256 TB und einzelne Dateien mit bis zu 16 TB verarbeiten. Im Gegensatz dazu kann die Version von NTFS in Windows 10 auf Volumes mit einer Größe von bis zu 8 PB verwendet werden.

ReFS

ReFS steht für Resilient File System. Es debütierte in Windows Server 2012. Microsoft hat dieses Dateisystem als Ersatz für NTFS der nächsten Generation entwickelt. obwohl ReFS technisch auf NTFS basiert. ReFS verwendet Integritätsströme und Allocate-on-Write-Technologie, um die auf dem Volume gespeicherten Daten zu erhalten. ReFS führt auch eine proaktive Fehlerkorrektur durch, indem es einen integrierten Scrubber verwendet, um nach Datenbeschädigungen zu suchen und diese automatisch zu beheben. Microsoft hat ein Tool namens ReFSUtil entwickelt, um Daten von beschädigten ReFS-formatierten Volumes wiederherzustellen, die auch gefundene Dateien auf eine andere Festplatte kopieren.

ReFS bringt auch eine enorme Kapazitätssteigerung gegenüber NTFS. Das Dateisystem hat eine theoretische Volumengrößenbeschränkung von 1 Yottabyte – oder ungefähr 1 Billion TB – mit einer maximalen Dateigröße von 16 Exabyte, was etwa 16 Millionen TB entspricht.

In der ersten Version fehlten ReFS einige der am häufigsten verwendeten NTFS-Funktionen, einschließlich nativer Verschlüsselung und Deduplizierung. Die Datendeduplizierung wurde jedoch zu ReFS in Windows Server Version 1709 hinzugefügt. Trotzdem fehlen ReFS noch einige Funktionen in NTFS, einschließlich Dateisystemkomprimierung und Dateisystemverschlüsselung, und es kann nicht zum Booten eines Laufwerks verwendet werden.