Besitzer und Dateirechte¶

Die Dateisysteme kontrollieren den Zugriff auf die in ihnen enthaltenen Dateien in konzeptionell höchst unterschiedlicher Art und Weise:

• Linux-Dateisysteme wie beispielsweise ext2/3/4 verwenden die auf Benutzer und Benutzergruppen bezogenen UNIX-Dateirechte und ggf. zusätzlich POSIX ACLs.

• Die Dateisysteme FAT12/16/32 und exFAT kennen hingegen überhaupt keine Besitzer für Dateien und daher auch keine für Benutzer individuellen Dateirechte.

• NTFS verwendet die für Windows konzipierten, völlig anders strukturierten SIDs ggf. mit eigenen, nicht zu Linux kompatiblen ACLs.

• Alle Windows-Dateisysteme kennen aber die unter Linux so nicht verwendeten Attribute READONLY, HIDDEN, SYSTEM und ARCHIV. Diese vom jeweiligen Benutzer unabhängigen Attribute sind unter Linux nicht oder nur sehr eingeschränkt zugreifbar.

Die Rechteverwaltung von Linux auf Windows-Dateisystemen funktioniert daher nicht bzw. wird durch feste Regeln ersetzt. Für diese Ersetzung gibt es die anschließend besprochenen Methoden. Die effektiv wirksamen Dateiberechtigungen hängen ab von den konkreten Verhältnissen beim Einhängen.

Datum und Uhrzeit¶

Die Dateisysteme erlauben die Protokollierung von bestimmten Zeitpunkten während der Existenz einer Datei wie beispielsweise Erzeugung, letzte Änderung ihres Inhalts, letzte Änderung ihrer Verwaltungsdaten, letztes Lesen; allerdings verfügen die unterschiedlichen Dateisysteme über höchst unterschiedliche Möglichkeiten dafür und sind sich auch nicht einig, welche Ereignisse in welchem Zeitstempel (die je nach Autor Namen wie u.a. ctime, mtime, atime, crtime, btime tragen) zu erfassen sind. Dazu kommen noch je nach Betriebssystem unterschiedliche Auffassungen zum Gebrauch dieser Zeitstempel.

Beim Kopieren von Dateien zwischen Dateisystemen unterschiedlicher Typen oder Anzeige der Dateieigenschaften in verschiedenen Betriebssystemen können daher merkwürdige Effekte auftreten. Relativ häufig findet man Abweichungen von einer Stunde oder zwei Stunden, weil Windows mit Ortszeit (in der EU: MEZ bzw. MESZ) arbeitet und speichert, Linux aber intern immer mit der Weltzeit (UTC) arbeitet und speichert und nur zur Anzeige die Zeiten wandelt.

Grundsätzlich (und nicht nur beim Umgang mit Windows-Dateisystemen) sollte man die Zugriffszeit (atime) möglichst selten speichern, da deren häufige Speicherung die Lebensdauer von Flash-Speicher wie SSDs oder USB-Sticks reduziert ohne einen nutzbaren Vorteil zu bieten. Die meistens per Standard verwendete Mount-Option relatime verhindert unnötig häufige Speicherung der Zugriffszeit und sollte daher nur in besonderen Fällen verändert werden.

Bei Backup-Programmen (z.B. rsync oder FreeFileSync) können die Unterschiede bei den Zeitstempeln zwischen Dateisystemen unterschiedlicher Typen erhebliche Probleme verursachen.

• Die Abkürzung VFS meint das "Virtual File System" des Linux-Kernels

• Die Abkürzung JW steht für Jahreswechsel.

• Die Dateisysteme FAT und exFAT verwenden zur Speicherung der Zeiten strukturierte Felder; deshalb läßt sich bei diesen der jeweils mögliche Zeitraum leicht auf Jahresbasis exakt angeben. Die anderen Dateisysteme zählen einfach Ticks der jeweiligen Dauer ab dem Bezugszeitpunkt in einer 32- oder 64-bitigen Ganzzahl; bei einer Umrechnung in Jahre erfolgte aus praktischen Gründen eine Rundung.

• Zeitstempel lassen sich natürlich manipulieren; unter Linux z.B. mit dem Befehl touch. Dieses Programm arbeitet z.B. bei NTFS fehlerhaft, da es manche zulässigen Zeiten nicht akzeptiert und manche unzulässigen Zeiten annimmt.

Datei- und Ordnernamen¶

Die verschiedenen Dateisysteme realisieren Dateinamen für Ordner und Dateien (und ggf. weitere Dateitypen) auf unterschiedliche Art und Weise; daher gibt es für die zulässigen Dateinamen jeweils unterschiedliche Anforderungen, Eigenschafte und Einschränkungen.

• Bei einem für UNIX-artige Betriebssysteme vorgesehenen Dateisystem wie beispielsweise ext können Dateinamen bis zu 255 Byte lang sein; dabei sind außer dem Wert 0 und dem Wert 0x2f (das ASCII-Zeichen /) jeder andere Wert zulässig. Das Dateisystem selbst interpretiert diese Bytefolgen in keiner Weise, sondern das geschieht erst durch das Betriebssystem gemäß der jeweils wirksamen Lokalisierung, die bei Ubuntu normalerweise auf UTF-8 basiert.

• In Dateisystemen des Typs FAT (FAT12/16/32) gibt es üblicherweise für jede Datei einen oder zwei Dateinamen:

  • Jede Datei muss einen 8.3-Namen haben. Für diese maximal 11 Byte sind alle Zeichen aus einem einstellbaren 1-Byte-pro-Zeichen-Zeichensatz wie z.B. ISO-8859-1 außer den folgenden 14 Werten zulässig: . " / \ [ ] : ; | = , * ? und der Wert 0x20 (Leerzeichen). Außerdem muss der Name mit einem Buchstaben oder einer Zahl beginnen, und die Namen CON, AUX, COM1, COM2, COM3, COM4, LPT1, LPT2, LPT3, PRN, NUL sind unzulässig in allen Varianten bzgl. Groß- und Kleinbuchstaben. Wenn man einen Dateinamen verwendet, der nicht in dieses 8.3-Korsett passt, wird ein anschließend beschriebener langer Dateiname gespeichert und aus diesem nach einem festen, aber vom Betriebssystem abhängigen Algorithmus ein zulässiger 8.3-Name abgeleitet.

  • Jede Datei (ausgenommen in sehr alten Versionen) kann einen weiteren Namen bis zu 255 Zeichen bzw. 510 Byte langen Namen aus Unicode-Zeichen in der Codierung UTF-16LE (früher: UCS-2) haben. Jedes Zeichen belegt 2 oder in seltenen Fällen 4 Byte.

• In Dateisystemen des Typs exFAT hat jede Datei genau einen bis zu 255 Zeichen bzw. 510 Byte langen Namen. Die Bytefolge wird als Folge von Unicode-Zeichen in der Codierung UTF-16LE (veraltet: UCS-2) interpretiert. Mit jedem Namen gelten aber auch alle durch unterschiedliche Groß-/Kleinschreibung aus diesem ableitbaren Synonyme als zulässige Namen für dieselbe Datei, d.h. für die Praxis: Man kann zwar Dateinamen in gemischter Groß-Kleinschreibung verwenden, aber zwei solche Synonyme können nicht gleichzeitig verwendet werden. Außerdem sind bestimmte Zeichen in Dateinamen generell unzulässig, und zwar die 9 Unicode-Zeichen " * / : < > ? \ | und die 32 Unicode-Positionen 0x0000 - 0x00iF.

• In Dateisystemen des Typs NTFS müssen Dateien einen Namen und können beliebig viele weitere Namen haben. Jeder Name besteht aus bis zu 255 Unicode-Zeichen in der Codierung UTF-16LE. Lediglich die beiden Werte 0000 und 0x002f (das Zeichen /) dürfen diese Namen nicht enthalten. NTFS kennt aber auch eine optionale Betriebsart, in der einige von Windows unerwünschte Zeichen in Dateinamen unzulässig sind. Unter Windows ist diese Betriebsart immer aktiviert, unter Linux ist sie standardmäßig ausgeschaltet.

Unter Linux gelten die beschriebenen Einschränkungen des jeweiligen Dateisystemtyps, aber nicht notwendigerweise die Einschränkungen, welche Windows zusätzlich beachtet:

• Linux unterscheidet auch bei einem Windows-Dateisystem konsequent Groß- und Kleinschreibung. Erika.JPG und erika.jpg sind in Linux zwei voneinander unabhängige Dateinamen, die im selben Ordner nebeneinander verwendet werden dürfen. In Windows ist dies nicht zulässig. Auch wenn Groß- und Kleinbuchstaben angezeigt werden, gelten in Windows beide Namen dennoch als identisch.

• Windows verbietet bestimmte Sonderzeichen und weigert sich, diese in Dateinamen zu verwenden.

• Windows verbietet die Dateinamen CON, AUX, COM1, COM2, COM3, COM4, LPT1, LPT2, LPT3, PRN, NUL.

Wenn man ein Windows-Dateisystem zum Datenaustausch zwischen Linux und Windows verwenden möchte, sollte man die zusätzlichen Einschränkungen von Windows beachten. Zur Erzwingung der Verwendung Windows-kompatibler Dateinamen dient unter NTFS die Mount-Option windows_names, welche UDisks^[6] standardmäßig aktiviert, mount^[1] jedoch nicht.

⚓︎ Zur Anpassung der unterschiedlichen Zeichensätze gibt es spezielle Mount-Optionen:

Ausführbare Dateien¶

Linux und Windows haben unterschiedliche Methoden zur Kennzeichnung einer ausführbaren Datei:

• Unter Linux kann jede Datei gestartet werden, welche gleichzeitig diese Voraussetzungen erfüllt:

  1. Sie stammt von einem Dateisystem, welches mit der Option exec eingebunden wurde,

  2. und sie gibt über ihre Rechte dem sie startenden Benutzer das Ausführungsrecht x.

• Unter Windows ist jede Datei startfähig, wenn ihr Dateiname mit einem Suffix .bat, .com oder .exe endet.

Natürlich sollte jede als „ausführbar“ angezeigte Datei auch tatsächlich ein Skript oder Binärcode enthalten; anderenfalls endet der Startversuch mit einem Fehler.

Beim Einbinden eines Windows-Dateisystems unter Linux gelten natürlich die Regeln von Linux, jedoch besteht bei Windows-Dateisystemen die Besonderheit, dass die Dateirechte ja gar nicht existieren, sondern temporär simuliert werden. Dadurch können, je nach den konkreten Verhältnissen beim Einbinden, Nebeneffekte entstehen:

• Dateien werden mit dem Recht „ausführbar“ angezeigt, obwohl sie kein Skript und auch keinen Binärcode enthalten.

• Dateien werden mit dem Recht „ausführbar“ angezeigt, können aber trotzdem nicht gestartet werden.

• Dateien mit tatsächlich ausführbarem Inhalt werden nicht als „ausführbar“ dargestellt.

Bereits in Windows installierte Programme können in der Regel unter Wine oder CrossOver ohne Neuinstallation nicht gestartet werden. Dagegen lassen sich portable Windows-Programme oftmals direkt durch einen Doppelklick auf die .exe-Datei mittels Wine oder CrossOver öffnen, was i.d.F. effektiv starten bedeutet.

Einem Dateisystem, welches als „nicht ausführbar“ eingebunden (Option noexec) wurde, fehlt in jedem Fall die Möglichkeit zur direkten Ausführung einer von ihr stammenden Datei. Um dies zu ändern, muss man das Dateisystem aushängen und erneut mit der Option exec einhängen (s.u.); Abziehen und erneutes Einstecken des Datenträgers reicht nicht aus.

Verknüpfungen¶

Die Dateisysteme FAT12/16/32 und exFAT kennen abseits der in ihnen eingebauten Mechanismen für mehrdeutige Dateinamen immer nur einen Dateinamen pro Datei und unterstützen daher keine Hardlinks. Sie unterstützen auch keine symbolischen Verknüpfungen (Symlinks).

Das Dateisystem NTFS kennt dagegen mehrere Arten von Verknüpfungen:

• Hardlinks sind zusätzliche, zum ersten Dateinamen gleichberechtigte Dateinamen. Sie können unter Linux mit dem Befehl ln angelegt werden und auch unter Linux wie gewohnt benutzt werden.

• Softlinks bzw. Junctions unter Windows können unter Linux nicht kontrolliert angelegt werden. Unter Verwendung des Treibers ntfs3 mit einem Dateimanager wie z.B. Nautilus oder auf der Kommandozeile mit dem Befehl ln -s angelegte symbolische (!) Links scheinen technisch nicht den unter Linux üblichen Symlinks zu entsprechen, sondern verkappte (defekte?) Junctions ("reparse points") zu sein.

• Symlinks können unter Linux sowohl bei Verwendung des Treibers ntfs3 als auch ntfs-3g auf der Kommandozeile mit dem Befehl ln -s angelegt werden und funktionieren unter Linux wie symbolische Links, sind aber abhängig vom Treiber und funktionieren mit dem anderen Treiber unter Linux nicht, und auch nicht unter Windows.

Symbolische Verknüpfungen aus einem anderen Dateisystem, welches diesen speziellen Dateityp kennt (wie z.B. ext) zu Zielen in Windows-Dateisystemen sind uneingeschränkt erlaubt.

Die unter Windows üblichen Verknüpfungen über Dateien mit der Namenserweiterung lnk sind keine Eigenschaft des Dateisystems, sondern eine spezielle Arbeitsweise des Windows-Desktops. Im Dateisystem entsprechen diese Verknüpfungen normalen Dateien mit auf lnk endenden Dateinamen. Unter Linux kann man mit solchen Dateien gar nichts anfangen; außer man benutzt sie in einer sich wie Windows verhaltenden Shell wie Wine oder CrossOver – in diesen können sie je nach Dateiinhalt wie beabsichtigt funktionieren oder auch nicht.

Sonstiges¶

Ein weiteres Problem kann die Interpretation von Ziffern in der Ordnungsstruktur sein. Während Windows auch Zahlen alphabetisch ordnet, ordnet sie Linux numerisch. Dateien können deshalb in Windows und Linux verschieden angeordnet erscheinen.

Automatisches Einhängen¶

Beim automatischen Einhängen mittels UDisks ohne eigene Konfiguration gelten die in der Datei /etc/udisks2/mount.options.conf.example aufgeführten Standards; in der Praxis (getestet mit Ubuntu 20.04, 22.04 und 24.04) ergeben sich diese Ergebnisse:

• bei Nutzung eines Treibers im Kernel (vfat, exfat, ntfs3):
  

  SOURCE    TARGET                   FSTYPE VFS-OPTIONS              FS-OPTIONS
  /dev/sdb2 /media/klaus/USB-FAT     vfat   rw,nosuid,nodev,relatime rw,uid=1000,gid=1000,fmask=0022,dmask=0022,codepage=437,iocharset=iso8859-1,shortname=mixed,showexec,utf8,flush,errors=remount-ro
  /dev/sdb3 /media/klaus/USB-exFAT   exfat  rw,nosuid,nodev,relatime rw,uid=1000,gid=1000,fmask=0022,dmask=0022,iocharset=utf8,errors=remount-ro
  /dev/sdb4 /media/klaus/USB-NTFS    ntfs3  rw,nosuid,nodev,relatime rw,uid=1000,gid=1000,windows_names,iocharset=utf8

  Der einbindende Benutzer bzw. der angemeldete Benutzer (meist mit der UID 1000) wird zum temporären Besitzer von Dateien und kann diese auch lesen und in sie schreiben, andere haben nur lesenden Zugriff. Bei NTFS werden aber bereits den Dateien zugeordnete Linux-Besitzer, -Gruppe und -Dateirechte übernommen.

• bei Nutzung eines FUSE-Programms (exFAT-fuse, ntfs-3g):
  

  SOURCE    TARGET                   FSTYPE  VFS-OPTIONS              FS-OPTIONS
  /dev/sdb3 /media/klaus/USB-exFAT   fuseblk rw,nosuid,nodev,relatime rw,user_id=0,group_id=0,default_permissions,allow_other,blksize=4096
  /dev/sdb4 /media/klaus/USB-NTFS    fuseblk rw,nosuid,nodev,relatime rw,user_id=0,group_id=0,default_permissions,allow_other,blksize=4096

  Auch hierbei wird der einbindende Benutzer bzw. der angemeldete Benutzer zum temporären Besitzer der Dateien. Anders als bei den Kernel Modulen erhalten aber auch alle anderen Vollzugriff. Siehe: Temporär simulierte Dateirechte. Allerdings werden beim Zugriff auf eine Datei ja auch noch die Zugriffsrechte auf die Order im Pfad beachtet, wodurch z.B. bei Verwendung eines benutzerspezifischen Einbindepunktes unter /media/$USER/ in der Praxis nur der einbindende Benutzer zugreifen kann.

Manuelles Einhängen¶

Beim Einhängen durch Bedienung in der GUI gelten ohne eigene Konfiguration die vorstehenden Ausführungen ebenfalls.

Eine Einbindung durch Bedienung im Terminal^[4] kann man verschiedene Programme verwenden, empfohlen wird udisksctl mount^[6]. Beispiel:

udisksctl mount -b /dev/sdb3 

Einzelheiten siehe UDisks (Abschnitt „Dienstprogramm-udisksctl“)

Beim manuellen Einhängen kann man die hier anschließend verwendeten minimalen Mount-Optionen ergänzen um weitere allgemeine Optionen für die Datei fstab^[2] und durch spezielle Optionen für den jeweiligen Typ, siehe dazu die in Tabelle 1 genannten speziellen Artikel. In der Praxis sind oft die in Tabelle 3 genannten Optionen zur Anpassung der Behandlung von Dateinamen wichtig.

Man kann für manuelles Einhängen als normaler Benutzer (siehe Non-superuser mounts in der Manpage von mount) optional eine Konfigurationszeile in der Datei fstab^[2] ähnlich folgenden Beispielen verwenden:

• bei Nutzung eines Treibers im Kernel (vfat, exfat, ntfs3):
  

  /dev/sdb1	/media/NTFS	ntfs3	noauto,nodev,noexec,dmask=0770,fmask=0771
  /dev/sdb2	/media/FAT	vfat	noauto,users
  /dev/sdb3	/media/exFAT	exfat	noauto,users
  /dev/sdb4	/media/tmp	ntfs3	noauto,users

  Diese liefern bei einer Bedienung in der GUI oder mit dem Befehl udisksctl diese Ergebnisse:
  

  SOURCE    TARGET       FSTYPE VFS-OPTIONS                     FS-OPTIONS
  /dev/sdb1 /media/NTFS  ntfs3  rw,nodev,noexec,relatime        rw,uid=0,gid=0,dmask=0770,fmask=0771,iocharset=utf8
  /dev/sdb2 /media/FAT   vfat   rw,nosuid,nodev,noexec,relatime rw,uid=1000,gid=1000,fmask=0022,dmask=0022,codepage=437,iocharset=iso8859-1,shortname=mixed,errors=remount-ro
  /dev/sdb3 /media/exFAT exfat  rw,nosuid,nodev,noexec,relatime rw,uid=1000,gid=1000,fmask=0022,dmask=0022,iocharset=utf8,errors=remount-ro
  /dev/sdb4 /media/tmp   ntfs3  rw,nosuid,nodev,noexec,relatime rw,uid=1000,gid=1000,iocharset=utf8

  • Die Optioen nodev und noexec (impliziert nosuid) oder wenigstens nosuid schließen Scheunentore für Schadsoftware und sollten daher immer angegeben werden; auf die explizite Angabe kann verzichten, wer user oder users angibt, da user die Optionen nodev,nosuid,noexec impliziert.

  • Die Beispiele zu NTFS zeigen zwei unterschiedliche Methoden, um dem die Einbindung auslösenden Benutzer Lese- und Schreibrechte zu geben:

    • Mit der Option user oder users (wie bei sdb4) wird der die Einbindung auslösende Benutzer auch zum die Einbindung durchführenden Benutzer und damit zum temporären Besitzer der Dateien.

    • Ohne eine solche Option (wie bei sdb1) erfolgt die Einbindung durch root und dieser wird zum Besitzer aller Dateien. Zusätzlich bestimmt man über Umask-Werte für Ordner und Dateien explizit die Dateirechte für „alle anderen“. Diese Methode ist auch bei Dateisystemen der Typen FAT und exFAT möglich.

    • Die Angaben user & Co. sind keine Mount-Optionen, sondern Anweisungen an das Programm mount und weitere Programme, welche die Datei fstab auswerten. Sie modifizieren die Arbeitsweise dieser Programme und der von diesen aufgerufenen Funktionen. Außerdem sind ihre Nebenwirkungen relevant für das Ergebnis des Prozesses.

  • Die VFS-Option relatime entspricht einer Vorgabe und ist in den meisten Fällen zweckmäßig. Dies gilt ebenso für die für den Dateisystemtyp spezifischen Optionen zur Übersetzung der Dateinamen.

• Die oben vorgestellten Zeilen in der Datei fstab kann man auch mit dem Programm mount^[1] verwenden.

• Für die FUSE-Programme kann man in der Datei fstab ähnliche Konfigurationszeilen verwenden:
  

  /dev/nvme0n1p7		/media/NTFS	ntfs-3g		noauto,nodev,noexec
  /dev/nvme0n1p19		/media/exFAT	exfat-fuse	noauto,nodev,noexec

  
  

  Hinweis:

  Dabei kann man hier auf die Angabe einer Option user verzichten und sollte auch darauf verzichten, denn mit ntfs-3g wurden mit user Fehlfunktionen berichtet.

  Diese Konfigurationszeilen führen bei einer Bedienung in der GUI oder über das Kommandozeilenprogramm udisksctl zu diesen Ergebnissen:
  

  SOURCE          TARGET       FSTYPE  VFS-OPTIONS              FS-OPTIONS
  /dev/nvme0n1p19 /media/exFAT fuseblk rw,nosuid,nodev,relatime rw,user_id=0,group_id=0,default_permissions,allow_other,blksize=4096
  /dev/nvme0n1p7  /media/NTFS  fuseblk rw,nodev,noexec,relatime rw,user_id=0,group_id=0,allow_other,blksize=4096

  • Der Dateisystemtreiber von exfat-fuse ignoriert die meisten (außer ro alle?) über die Datei fstab gesetzten Optionen und ersetzt sie durch eigene.

  • Alle Dateien gehören root, aber alle anderen können sie lesen und in sie schreiben.

  • Die Angabe user ändert nichts bei exfat-fuse, führt aber bei ntfs-3g zum Scheitern.

Die o.g. Konfigurationszeilen für ntfs-3g und exfat-fuse funktionieren nicht bei einer Verwendung mit mount als normaler Benutzer (non-superuser mount), aber natürlich in Kombination mit sudo und auch beim Rechnerstart. Experten können die speziellen für FUSE-Programme benötigten Berechtigungen einstellen, obwohl diese die Sicherheit des Systems reduzieren.

Für die meisten Anwender ist sinnvoller, bei der Verwendung von FUSE-Programmen auf die Einbindung per mount durch normale Benutzer zu verzichten.

Statisches Einhängen¶

Dafür benötigt man eine Zeile in der Datei fstab, dies kann man ableiten aus den im Abschnitt Manuelles Einhängen genannten Beispielen, wenn man die Mount-Option noauto durch nofail ersetzt.

⚓︎

Interne Artikel¶

• Partitionierung – Erstellen und Verändern von Partitionen

• MS-Windows Integration: Hinweise zum Parallel-Betrieb von Linux und Windows auf einem Rechner oder in einem Netzwerk.

• Externe Laufwerke statisch einbinden – Einbindung per UUID oder Label

• Linux-Partitionen unter Windows – Der umgekehrte Weg: Linux-Partitionen in Windows verwenden.

Ergänzende Informationen¶

• vfat-tipps: 🇩🇪 Pro-Linux: Tipps zum vfat-Dateisystem unter Linux mit praktischen Anwendungsbeispielen vom 17.01.2005

• NTFS-3G in Wikipedia

• https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/fileio/filesystem-functionality-comparison 🇬🇧

• FAT 🇬🇧 – Technische Referenz (Microsoft FAT)

• Linux Kernel VFS documentation 🇬🇧

• Linux Kernel VFAT documentation 🇬🇧

• Linux Kernel ntfs3 documentation 🇬🇧