NTFS: Was ist das New Technology File System?

Das Kürzel „NTFS “ steht für „New Technology File System“ (auf Deutsch etwa: Technologisch neues Dateisystem). NTFS ist ein, dank der Microsoft-Dominanz, weit verbreitetes Dateisystem für die Organisation von Daten auf Festplatten und anderen Datenträgern. Seit der Einführung von Windows XP im Jahre 2001 ist das Dateisystem der unangefochtene Standard von Windows-Betriebssystemen. Wie genau es funktioniert, welche Vorteile es mit sich bringt und wie es sich von anderen Systemen – wie beispielsweise FAT – unterscheidet, erfahren Sie in den nachfolgenden Abschnitten.

Merkmale und Funktionsweise von NTFS

Die maximale Größe einer Partition liegt beim Dateisystem NTFS bei ca. 2 Terabyte. Für eine einzelne Datei gibt es dabei keine Größenbeschränkungen, weshalb es theoretisch möglich wäre, eine Datei mit nahezu 2 Terabyte Größe auf einem NTFS-formatierten Datenträger abzulegen. Gegenüber klassischen Dateisystemen wie FAT32 wurde die sogenannte „Clustergröße“ in NTFS noch einmal deutlich erweitert und liegt nun näherungsweise bei 16×10^18. Beim Dateisystem FAT32 sind es dagegen „lediglich“ 4.294.967.296. Ein Dateiname darf nach dem NTFS-Standard maximal 255 Zeichen lang sein.

NTFS folgt dem Konzept „Alles ist in einer Datei“. Andere Dateisysteme, zum Beispiel bei Unix-Betriebssystemen, arbeiten hingegen nach dem Prinzip „Alles ist eine Datei“. Bei NTFS werden alle Informationen zu allen gespeicherten Dateien im MFT, dem Master File Table abgelegt. Dieser Index enthält unter anderem Informationen dazu, welche Blöcke auf dem Speichermedium zu welcher Datei gehören und welche Zugriffsberechtigungen und Attribute einer bestimmten Datei zugeordnet sind. Beim Dateisystem NTFS speichert der Master File Table unter anderem Attribute wie Dateityp, Dateigröße sowie das Datum der Erstellung und der letzten Änderung. Der MFT genießt entsprechend auf NTFS-formatierten Datenträgern eine Sonderstellung. Dieser feste Platz belegt in der Regel 12,5 % der Partitionsgröße und kann nicht von anderen Dateien belegt werden. Die Fragmentierung des Datenträgers beginnt, sobald der MFT komplett mit Daten gefüllt ist.

In den vergangenen drei Jahrzehnten hat Microsoft seinen proprietären Dateisystem-Standard in aller Regelmäßigkeit überarbeitet. Von den verschiedenen veröffentlichten NTFS-Versionen sind die meisten aufgrund der veralteten Betriebssysteme, denen sie zugeordnet waren, heute allerdings nicht mehr relevant. Die folgende Tabelle fasst die Kerninfos der einzelnen Varianten zusammen:

Seit Windows XP kommt NTFS bevorzugt in Microsoft-Systemen zum Einsatz, seit Windows Vista ist eine NTFS-Formatierung der Festplatte, die das Betriebssystem enthält, sogar obligatorisch. Dies ist auch nachvollziehbar, denn gegenüber FAT-Vorgängern wie FAT32 oder gar FAT16 hat NTFS einige handfeste Vorteile.

Generell ist das NTFS-Dateisystem besonders gut für den Einsatz in Netzwerken geeignet. Es kann dort seine gut organisierte Struktur inklusive der praktischen Zugriffskontrolle von Lese- und Schreibrechten der Nutzer ausspielen. Gegenüber dem Vorläufer-Standard FAT32, der für bestimmte Zwecke auch heute noch im Einsatz ist, bietet NTFS weitere Vorteile: die maximale Größe einer Partition ist deutlich größer und beträgt nun rund 16 Terabyte. Dies ist eine Speichergröße, die auch heute (Stand 2020) bislang nur von wenigen handelsüblichen Festplatten erreicht wird, egal ob klassisch-mechanische HDD-Festplatte oder moderner SSD-Flashspeicher. Um die Bedeutung des Dateisystems noch besser zu veranschaulichen, folgt ein Blick auf die Vor- und Nachteile von NTFS für Privat- und Business-Anwender.

Kleinere Dateien kann NTFS wesentlich schneller schreiben als ein Dateisystem wie FAT32. Darüber hinaus ist die Dateigröße nicht begrenzt. Durch eine intelligente Auswahl der zu beschreibenden Sektoren vermindert das Dateisystem das Problem der Fragmentierung und minimiert den Bedarf an dauernder Defragmentierung. Es kommt unter NTFS auch seltener zu Dateiverlusten, weil das Dateisystem beschädigte Sektoren schneller erkennt und die dort abgelegten Dateien entfernt.

Dank NTFS können zusätzlich zum Dateinamen noch weitere Informationen gespeichert werden, und zwar mit einer Größe von 64 Kibibyte (KiB).

Die so gespeicherten Metadaten zeigen beispielsweise eindeutig, mit welchem Programm eine Datei geöffnet werden kann. Dazu haben die Metadaten den positiven Nebeneffekt, dass unter NTFS die Angabe der Dateiendung nicht mehr zwingend erforderlich ist. Über alle Metadaten wird ein sogenanntes Journal geführt. Dabei wird eine geplante Aktion zuerst in das Journal eingetragen, bevor der tatsächliche Schreibzugriff erledigt und anschließend das Journal aktualisiert werden. Inkonsistenzen lassen sich dadurch weitgehend vermeiden, denn selbst bei einem Absturz oder Stromausfall muss lediglich das Journal korrigiert werden.

Seit Windows Vista ist NTFS das obligatorische Dateisystem für Windows-Systeme. Auf mobilen Speichermedien wie externen HDDs oder SDDs, USB-Sticks oder Speicherkarten spielt das Dateisystem dagegen keine Rolle. Diese Datenträger sind die Domäne von Dateisystemen mit klassischem File Allocation Table (FAT) wie beispielsweise FAT32 und dessen Nachfolger exFAT.

Die Frage „Was ist NTFS?“ stellt sich für Nutzer von Apple-Computern nur selten, denn der proprietäre Microsoft-Standard ist mit der Technik des Konkurrenten nicht kompatibel. Der Datenaustausch zwischen Mac und PC findet entsprechend über Datenträger statt, die mit kompatiblen Dateisystemen wie FAT32 oder exFAT formatiert sind. Auch Multimedia-Endgeräte wie Spielkonsolen oder Player fordern in der Regel FAT-Datenträger, damit die Daten erkannt, angezeigt und dann auch abgespielt werden können.