深入浅出硬盘分区表

本文适合中级读者

深入浅出硬盘分区表

作者:武汉市中国地质大学 印涛,秦剑

人们在使用电脑时,有时由于异常操作,有时由于病毒侵袭,会导致某个分区消失或硬盘无法启动。究其原因,就是硬盘分区表受损。硬盘分区表可以说是支持硬盘 正常工作的骨架.操作系统正是通过它把硬盘划分为若干个分区,然后再在每个分区里面创建文件系统,写入数据文件.本文主要讲述的是分区表的位置,结构以及 各个分区表是如何链接起来的.当掌握了这些知识后,即使分区表受到破坏,一样也可以根据残存的数据手工修复分区表,从而修复分区。

一.分区表的位置及识别标志
分区表一般位于硬盘某柱面的0磁头 1扇区.而第1个分区表(也即主分区表)总是位于
(0柱面,1磁头,1扇区),剩余的分区表位置可以由主分区表依次推导出来.分区表有64个字节,占据其所在扇区的[441-509]字节.要判定是不是分区表,就看其后紧邻的两个字节(也即[510-511])是不是 “55AA”,若是,则为分区表.

二.分区表的结构
分区表由4项组成,每项16个字节.共4×16 = 64个字节.每项描述一个分区的基本信息.每个字节的含义如下:
分区表项含义

字节 含义
0 Activeflag.活动标志.若为0x80H,则表示该分区为活动分区.若为0x00H,则表示该分区为非活动分区.
1,2,3 该分区的起始磁头号,扇区号,柱面号磁头号 — 1字节, 扇区号 — 2字节低6位,柱面号 — 2字节高2位 + 3字节
4 分区文件系统标志:
分区未用: 0x00H.
扩展分区: 0x05H, 0x0FH.
FAT16分区: 0x06H.
FAT32分区: 0x0BH, 0x1BH, 0x0CH, 0x1CH.
NTFS分区: 0x07H.
5,6,7 该分区的结束磁头号,扇区号,柱面号,含义同上.
8,9,10,11 逻辑起始扇区号。表示分区起点之前已用了的扇区数.
12,13,14,15 该分区所占用的扇区数.

分区表项有几个字节比较重要,下面分别阐述之:

1、(1,2,3)字节
    磁头号由(1)字节8位表示,其范围为(0 -- 28 - 1),也即(0 磁头-- 254磁头)。
扇区号由(2)字节低6位表示,其范围为(0 -- 26 - 1),由于扇区号从1开始,所以其范围是(1扇区-- 63扇区)。
柱面号由(2)字节高2位 + (3)字节,共10位表示,其范围为(0 --2 10 - 1),也即(0 柱面-- 1023柱面)。
当柱面号超过1023时,这10位依然表示成1023,需要注意。
(5,6,7)字节含义同上。
2、(8, 9, 10, 11)字节
    如果是主分区表,则这4 个字节表示该分区起始逻辑扇区号与逻辑0扇区(0柱面,0磁头,1扇区)之差。如果非主分区表,
    则这4 个字节要么表示该分区起始逻辑扇区号与扩展分区起始逻辑扇区号之差,要么为63。详细情况在后面有所阐述。

注意:

1、扇区上的字节是按左边低位,右边高位的顺序排列的。所以在取值时,需要把字节再反一下,让高位字节在左边,低位字节在右边,
这一点在读取逻辑起始扇区号和分区大小时需要注意。举个例子:第一项的逻辑起始扇区为(3F 00 00 00),转换为十进制前要先反一下字
节顺序,为(00 00 00 3F)然后在转换为十进制,即63 .同理分区大小为(3F 04 7D 00),先反为(00 7D 04 3F)再转换为十进制,
即8193087。
2、逻辑扇区号与(柱面,磁头,扇区)的相互转换:
令L = 逻辑扇区号,C = 柱面号,H = 磁头号,S = 扇区号。
每道扇区数 =  63
每柱面磁头数 = 255
每柱面扇区数 = 每道扇区数* 每柱面磁头数
                 = 63 × 255
       			 = 16065
柱面号下标从0开始。磁头号[0 -- 254],扇区号[1 -- 63]。
逻辑扇区号下标也从0开始。
(柱面,磁头,扇区)转换成逻辑扇区号的公式为:
L = C×16065 + H ×63 + S - 1 ;
比如(1柱面,1磁头,1扇区),其逻辑扇区号为:
L = 1×16065 + 1×63 + 1 - 1
= 16128
逻辑扇区号转换成(柱面,磁头,扇区) 公式为:
C = L / 16065
H = (L % 16065) / 63
S = (L % 16065) % 63 + 1
比如逻辑扇区号 16127:
C = 16127 / 16065 = 1
H = (16127 % 16065) / 63 = 0
S = (16127 % 16065) % 63 + 1 = 63
即(1柱面,0磁头,63扇区)
3、分区表上有四项,每一项表示一个分区,所以一个分区表最多只能表示4个分区。主分
区表上的4项用来表示主分区和扩展分区的信息。因为扩展分区最多只能有一个,所以硬盘
最多可以有四个主分区或者三个主分区,一个扩展分区。余下的分区表是表示逻辑分区的。
这里有必要阐述一点:逻辑区都是位于扩展分区里面的,并且逻辑分区的个数没有限制。
4、分区表所在扇区通常在(0磁头,1扇区),而该分区的开始扇区通常位于(1磁头,1扇区),中间隔了63 个隐藏扇区。

三.分区表链的查找
分区表链实际上相当于一个单向链表结构。第一个分区表,也即主分区表,可以有一项 描述扩展分区。而这一项就相当于指针,指向扩展分区。然后我们根据该指针来到扩展分 区起始柱面的0头1扇区,找到第二个分区表。对于该分区表,通常情况下:第一项描述了 扩展分区中第一个分区的信息,第二项描述下一个分区,而这第二项就相当于指向第二个分 区的指针,第三项,第四项一般均为0。我们可以根据该指针来到扩展分区中第二个分区起 始柱面的0头1扇区,找到第三个分区表。以此类推,只到最后一个分区表。而最后一个分 区表只有第一项有信息,余下三项均为0.相当于其指针为空.所以只要找到了一个分区表就可 以推导找出其后面所有分区表。不过该分区表前面的分区表就不好推导出来了。但令人高兴 的是这个链表的头节点,也即主分区表的位置是固定的位于(0柱面, 0磁头, 1扇区)处, 我们可以很轻易的找到它,然后把剩下的所有分区表一一找到。
以笔者的硬盘为例:一个主分区(C盘), 一个扩展分区.扩展分区中有两个逻辑分区(D盘,E盘)其分区表链示意图如下:

图一 分区表链示意图

(一).读取(0柱面,0磁头,1扇区)处C盘的主分区表:

 [80 01 01 00 0B FE 7F FD 3F 00 00 00 3F 04 7D 00 ]
 [00 00 41 FE 0F FE FF FF 7E 04 7D 00 1F 2C B4 00 ]

[00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ]

    [00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ]
第一项:
(80)(01 01 00)(0B)(FE 7F FD )(3F 00 00 00 )(3F 04 7D 00)
描述的是C盘的情况。
1.(80):表示C盘为活动分区。即系统会从C盘启动。
2.(01 01 00):表示C盘的起始扇区为(0柱面,0磁头,1扇区)。
3.(0B):表示C盘的文件系统为FAT32。
4.(FE 7F FD):
(FE) 16  =  (254) 10  (7F) 16  =  (0111 1111) 2  (FD) 16  =  (1111 1101) 2
磁头号:(254) 10;
扇区号:(11 1111) 2  =  (63) 10.
柱面号:(01 1111 1101) 2  =  (509) 10
故C盘结束扇区为(509柱面,254磁头,63扇区)。
5.(3F 00 00 00):
反向,(00 00 00 3F) 16  =  (63) 10,为C盘起始逻辑扇区号与逻辑0扇区号之差。表示C盘前面已有63个扇区,这63个扇区为系统隐藏扇区。
6. (3F 04 7D 00):
反向,(00 7D 04 3F) 16  =  (8193087) 10。表明C盘有8193087个扇区。即(0柱面,1磁头,1扇区)至(509柱面,254磁头,63扇区)
共有8193087个扇区。
第二项:
(00)(00 41 FE)(0F)(FE FF FF)(7E 04 7D 00)(1F 2C B4 00)
描述的是扩展分区的情况。
1. (00): 表示该分区不是活动分区。
2. (00 41 FE):
(00) 16  =  (0) 10  (41) 16  =  (0100 0001) 2  (FE) 16  =  (1111 1110) 2
磁头号:(0) 10;
扇区号:(00 0001) 2  =  (1) 10.
柱面号:(01 1111 1110) 2  =  (510) 10
所以扩展分区的起始扇区为(510柱面,0磁头,1扇区)。
3. (0F): 表示该分区为扩展分区。
4. (FE FF FF):
(FE) 16  =  (254) 10  (FF) 16  =  (1111 1111) 2  (FF) 16  =  (1111 1111) 2;
磁头号:(254) 10;
扇区号:(11 1111) 2  =  (63) 10.
柱面号:(11 1111 1111) 2  =  (1023) 10
但这是不准确的,因为当柱面号的真实值超过1023时,表示柱面号的10位也依然是1023。

5. (7E 04 7D 00):
反向,(00 7D 04 7E) 16  =  (8193150) 10. 表示扩展分区的起始扇区号为8193150,即(510 柱面,0磁头,1扇区)。这是真实准确的,
我一般都用这一项来定位分区起点。
6. (1F 2C B4 00):
反向, (00 B4 2C 1F) 16  =  (11807775) 10. 表示扩展分区共有11807775个扇区。通过上面得到的起点和分区的大小,
可以推导出扩展分区的结束位置:8193150 + 11807775 = 20000925号扇区,即(1244 柱面,254磁头,63扇区)。

二.查找D盘分区表  根据上面的信息,第二个分区表,也即D盘分区表在(510柱面,0磁头,1扇区)处。读取该扇区,得到分区表如下:

[00 01 41 FE 0B FE FF 7B 3F 00 00 00 BF A3 5D 00 ]

 [00 00 C1 7C 05 FE FF FF FE A3 5D 00 21 88 56 00 ]

 [00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ]

 [00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ]
第一项:
(00)(01 41 FE)(0B)(FE FF 7B)(3F 00 00 00 )(BF A3 5D 00)
  描述的是D盘的情况。
1.(00):表示D盘不是活动分区。
2.(01 41 FE):
  (01) 16  =  (1) 10  (41) 16  =  (0100 0001) 2  (FE) 16  =  (1111 1110) 2.
磁头号:(1) 10;
扇区号:(00 0001) 2  =  (1) 10.
柱面号:(01 1111 1110) 2  =  (510) 10;
故D盘开始扇区为(510柱面,1磁头,1扇区)。
3.(0B):表示D盘的文件系统为FAT32。
4.(FE FF 7B):
(FE) 16  =  (254) 10 。 (FF) 16  =  (1111 1111) 2  (7B) 16  =  (0111 1011) 2.
磁头号:(254) 10;
扇区号:(11 1111) 2  =  (63) 10.
柱面号:(11 0111 1011) 2  =  (891) 10
故D盘结束扇区为(891柱面,254磁头,63扇区)。
5.(3F 00 00 00):
反向,(00 00 00 3F)16  =  (63)10,为D盘起始逻辑扇区号(510柱面,1磁头,1扇区)与扩展分区起始逻辑扇区号
(510柱面,0磁头,1扇区)之差。表示D盘前面已有63个扇区,这63个扇区为系统隐藏扇区。
6. (BF A3 5D 00):
反向,(00 5D A3 BF) 16  =  (6136767) 10。表明D盘有6136767个扇区。
通过上面得到的起点和分区的大小,可以推导出D盘的结束位置:8193150 + 63 + 6136767 = 14329980号扇区。
即(891柱面,254磁头,63扇区)。与上面的正好吻合。
第二项:
(00)(00 C1 7C)(05)(FE FF FF)(FE A3 5D 00)(21 88 56 00)
描述的是E盘的情况。
1. (00): 表示E盘不是活动分区。
2. (00 C1 7C):
(00) 16  =  (0) 10  (C1) 16  =  (1100 0001) 2  (7C) 16  =  (0111 1100) 2
磁头号:(0) 10
扇区号:(00 0001) 2  =  (1) 10
柱面号:(11 0111 1100) 2  =  (892) 10
所以E盘的起始扇区为(892柱面,0磁头,1扇区)。
3. (05): 表示E盘的在扩展分区里面。
4.(FE FF FF):
(FE) 16  =  (254) 10  (FF) 16  =  (1111 1111) 2  (FF) 16  =  (1111 1111) 2
磁头号:(254) 10
扇区号:(11 1111) 2  =  (63) 10
柱面号:(11 1111 1111) 2  =  (1023) 10
但这是不准确的,原因同上。

5.(FE A3 5D 00):
 反向,(00 5D A3 FE) 16  =  (6136830) 10. 这一项非常重要,它定位了E盘分区表所在扇区。其值为E盘分区表所在扇区号
 与扩展分区起始扇区号之差。所以,E盘分区表所在扇区号为:
8193150 + 6136830 = 14329980。即(892柱面,0磁头,1扇区)。

6.(21 88 56 00):
反向,(00 56 88 21) 16  =  (5670945) 10.表示E盘共有11807775个扇区。通过上面得到的起点和分区的大小,可以推导出E
盘的结束位置:14329980 + 5670945 = 20000925号扇区,即(1244 柱面,254磁头,63扇区)。

三.查找E盘分区表 根据上面的信息,第三个分区表,也即E盘分区表在(892柱面,0磁头,1扇区)处。读取该扇区,得到分区表如下:

[00 01 C1 7C 0B FE FF FF 3F 00 00 00 E2 87 56 00]

[ 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ]

[00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ]

[00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ]

该分区表第二项全为0,说明没有下一个分区表了。该分区表就是分区表链的最后一个节点。
第一项:
(00)(01 C1 7C)(0B)(FE FF FF)(3F 00 00 00 )(E2 87 56 00)
该项与D盘分区表的第二项描述的都是E盘的情况,但它们在某些细节上又有所区别。
1.(00):表示E盘不是活动分区。
2.(01 C1 7C):
  (01) 16  =  (1) 10  (C1) 16  =  (1100 0001) 2  (7C) 16  =  (0111 1100) 2.
磁头号:(1) 10
扇区号:(00 0001) 2  =  (1) 10
柱面号:(11 0111 1100) 2  =  (892) 10
故E盘起始扇区为(892柱面,1磁头,1扇区)。
3.(0B):表示E盘的文件系统为FAT32。
4.(FE FF FF):
(FE) 16  =  (254) 10 。 (FF) 16  =  (1111 1111) 2  (FF) 16  =  (1111 1111) 2.
磁头号:(254) 10;
扇区号:(11 1111) 2  =  (63) 10.
柱面号:(11 1111 1111) 2  =  (1023) 10
但这是不准确的,原因同上。
5.(3F 00 00 00):
反向,(00 00 00 3F) 16  =  (63) 10.这一项与D盘分区表相应项有所不同.为E盘起始逻辑
扇区号(892柱面,1磁头,1扇区)与(892柱面,0磁头,1扇区)之差。表示E盘前面已有63个扇区, 这63个扇区为系统隐藏扇区。
操作系统无法对这些扇区进行读写,所以可以把自己的秘密信息写在这里.
6. (E2 87 56 00):
反向,(00 56 87 E2) 16  =  (5670882) 10。表明E盘有5670882个扇区。而D盘分区表相应项为5670945. 5670945 - 5670882 = 63.
正好等于63个隐藏扇区.这是因为D盘分区表描述的是(892柱面,0磁头,1扇区) 到 (1244 柱面,254磁头,63扇区) 之间的扇区数。
而E盘分区表描述的是(892柱面, 1磁头,1扇区) 到 (1244 柱面,254磁头,63扇区) 之间的扇区数。

四.结束语
至此,我们已经打通了整个分区表链.以后在某个链节点数据受损时,也可以根据上下节点的信息而手工定位并修复之。
修复工具可采用可读写磁盘的Winhex.

通信地址:
E-mail: yt_5000@sohu.com
邮政编码: 430074
湖北省武汉市中国地质大学硕2000-11班 印涛,秦剑

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原文中的评论有下面一条,有参考意义
写得非常详细明白。
有两处不知是否笔误,还请赐教:
(一).读取(0柱面,0磁头,1扇区)处C盘的主分区表:
这里似乎应该是:
(一).读取(0柱面,1磁头,1扇区)处C盘的主分区表:

2.(01 01 00):表示C盘的起始扇区为(0柱面,0磁头,1扇区)。
这里似乎应该是:
2.(01 01 00):表示C盘的起始扇区为(0柱面,1磁头,1扇区)。

谢谢!
( jerry 发表于 2002-11-1 13:46:00)

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from http://www.vckbase.com/document/viewdoc/?id=443




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3 条评论。

  1. 关于“原文中的评论有下面一条,有参考意义”,原文对的,评论理解有误,01 01 00=00 01 01,24位,磁对柱面扇区所占的位数不一样,以前研究过,再在忘了,google

  2. 01 01 00=00 01 01=00000000 0000 0001 0000 0001,扇区最多63扇,高位占不了几位的

  3. 01 01 00=00 01 01=00000000 0000 0001 0000 0001,每个参数占的位数不一样,扇区最多63扇,高位占不了几位的

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