FAT16文件系统的DBR分析

DBR开始于FAT16文件系统的第一个扇区，计算机启动时首先由BIOS读入主引导盘MBR的内容，以确定各个逻辑驱动器及其起始地址，然后调入活动分区的DBR，将控制权交给DBR，由DBR来引导操作系统。

FAT16文件系统的DBR由5部分组成，分别为跳转指令、OEM代号、BPB、引导程序和结束标志，图4-222是一个完整的FAT16文件系统的DBR。

图4-222　FAT16文件系统的DBR

跳转指令

跳转指令本身占用2字节，它将程序执行流程跳转到引导程序处。例如，当前DBR中的“EB 3C”，就是代表汇编语言的“JMP 3C”。需要注意该指令本身占用2字节，计算跳转目标地址时以该指令的下一字节为基准，所以实际执行的下一条指令应该位于3E。紧接着跳转指令的是一条空指令NOP（90H）。

OEM代号

OEM代号部分占8字节，其内容由创建该文件系统的OEM厂商具体安排，例如微软的Windows 95将此处设置为“MSWIN4.0”，Windows 98则设置为“MSWIN4.1”，Windows 2000以上的操作系统设置为“MSDOS5.0”。当前DBR中的OEM代号为“MSDOS5.0”，说明这个FAT16分区是由微软的Windows 2000以上的操作系统格式化创建的。

使用WinHex可以很轻易地改变这个OEM代号，不过即使改动也并不影响文件系统的使用。

BPB（BIOS Parameter BIock，BIOS参数块）

BPB是BIOS Parameter Block的缩写，其含义为BIOS参数块。BPB从第DBR的第12（0BH偏移处）字节开始，占用51字节，记录了有关该文件系统的重要信息，其中各个参数的含义见表4-20。

表4-20　FAT16的BPB参数

这些参数也可以使用WinHex中的模板来查看。WinHex的模板管理器中提供FAT16的DBR模板。打开WinHex的模板管理器，选择FAT16的DBR模板，如图4-223所示。

图4-223　选择FAT16的DBR模板

双击模板后就可以查看FAT16的DBR信息了，如图4-224所示。

图4-224　FAT16的DBR模板

下面对这些参数做详细分析。

1）每扇区字节数：每扇区字节数记录每个逻辑扇区的大小，其常见值为512字节，但512并不是固定值。该值可以由程序定义，合法值包括512、1024、2048和4096字节。

2）每簇扇区数：每簇扇区数记录着文件系统的簇大小，即由多少个扇区组成一个簇。

“簇”是FAT12、FAT16以及FAT32文件系统下数据的最小存储单元，一个“簇”由一组连续的扇区组成，簇所含的扇区数必须是2的整数次幂，如1、2、4、8、16、32、64或128。在Windows 2000系统之前，簇的最大值为64扇区；从Windows 2000系统开始，簇的最大取值可以达到128扇区。

在FAT文件系统中，所有的簇从2开始进行编号，每个簇都有一个自己的地址编号，但所有的簇都位于数据区内，在数据区之前是没有簇的。

3）DBR保留扇区数：DBR保留扇区数是指DBR本身占用的扇区以及其后保留扇区的总和，也就是DBR到FAT1之间的扇区总数，或者说是FAT1的开始扇区号。

对于FAT16文件系统来说，DBR保留扇区数的取值范围是1扇区到8扇区之间。

4）FAT个数：FAT个数描述了该文件系统中有几个FAT表，一般在FAT文件系统中都有两个FAT，即FAT1和FAT2，FAT2是FAT1的备份。但依照微软的规定，一些小的存储介质可以只有一个FAT表。

5）根目录项数：根目录项数是指在FAT16的FDT中最大所能容纳的目录项数，这个数值一般都是512，也就是说FDT中只能存放512个目录项，而每个目录项的大小为32字节（目录项的结构后面会详细分析），这样算下来FDT的扇区数为32个。

6）分区总扇区数：小于32MB的分区记录在这里，因为这个位置只有2字节，也就是16位，所以能管理的最大分区为216×512＝33 554 432Byte＝32MB。对大于32MB的分区，用32位记录在20H～23H偏移处。

7）介质描述符：介质描述符是描述磁盘介质的参数，根据磁盘性质的不同，取不同的值。具体取值见表4-21。

表4-21　磁介质描述符

8）每FAT扇区数：每FAT扇区数是指每个FAT表包含的扇区数，FAT2是FAT1的镜像，两个FAT一样大。

9）每磁道扇区数：这是逻辑C/H/S中的一个参数，其值一般为63。

10）磁头数：这也是逻辑C/H/S中的一个参数，其值一般为255。

11）隐藏扇区数：隐藏扇区数是指本分区之前使用的扇区数，该值与分区表中所描述的该分区的起始扇区号一致，对于主磁盘分区来讲，是MBR到该分区DBR之间的扇区数；对于扩展分区中的逻辑驱动器来讲，是其EBR到该分区DBR之间的扇区数。

12）分区总扇区数：对大于32MB的分区，其扇区总数记录在这个位置。

13）BIOS驱动器号：这是BIOS 的INT 13H所描述的设备号码，一般把硬盘定义为8xH。

14）扩展引导标记：扩展引导标记用来确认后面的三个参数是否有效，一般值为29H。

15）卷序列号：卷序列号是格式化程序在创建文件系统时生成的一组随机数值。曾经的Windows 98是把文件系统的创建时间中的月、日、时、分、秒和十分之一秒值都换算成一字节的十六进制值，把年份换算成两字节的十六进制值，将时和分组成一个二字节数值，时为高位，分为低位，然后将这个数值与年的二字节值相加，得到的十六进制值作为32位卷序号的高16位。将月和日组成一个二字节十六进制值，时为高位，日为低位；将秒和十分之一秒组成一个二字节十六进制值，秒为高位，十分之一秒为低位，然后将这两个值相加，得到的十六进制值作为卷序号的低16位，最后就产生了一个4字节的卷序列号。但是从Windows 2000以后，卷序列号就不再这样计算了。

16）卷标：卷标是由用户在创建文件系统时指定的一个卷的名称。原来的系统把卷标记录在这个地址处，现在的系统已经不再使用这个地址记录卷标，而是由一个目录项来管理卷标。

17）文件系统类型：BPB的最后一个参数，直接用ASCII码记录下当前分区的文件系统类型。

引导程序

FAT16的DBR引导程序占用448字节（3EH～1FDH）。在Windows 98之前的系统之下，这段代码负责完成DOS三个系统文件的装入；在Windows 2000之后的系统中，其负责完成将系统文件NTLDR装入。对于一个没有安装操作系统的分区来讲，这段程序没有用处。

结束标志

DBR的结束标志与MBR、EBR的结束标志都相同，为“55 AA”。

以上5个部分共占用512字节，正好是一个扇区，因此称它为DOS 引导扇区。该部分的内容中除了第5部分结束标志是固定不变之外，其余4个部分都不是完全确定的，因操作系统版本的不同而不同，也因硬盘的逻辑盘参数的变化而变化。