磁盘分区分析

Posted 2022-01-15 扶磐

今天在给安装CentOS虚拟机时，突然开始思考制作U盘启动盘的原理，一直想不明白有了iso文件为什么还要工具制作启动盘，后来发现因为iso是磁盘的整个镜像文件，说到底他也只是个文件，如果直接拷贝的话，文件系统会把它放到一个不知道的地方，而我们需要这个磁盘镜像从第一个扇区完完整整的写入磁盘，其实u盘启动盘制造工具起了Linux中dd命令的作用，因此要用工具刻入，而不能直接复制进去。后面又心血来潮想复习一下MBR和GPT的知识，顺便看一眼自己的磁盘情况。

环境

• Windows10
• 1块470G的磁盘
• Windows自带的磁盘管理
• winhex（试用版）

前置知识

UEFI与BIOS、GPT与MBR的区别 CSDN

MBR与GPT 知乎 老狼

探索之旅

可以看到本机上有一整块的磁盘，总大小为476.92GB，共有如下五个分区：

• 100MB的EFI系统分区
• 226GB的C盘
• 100GB的E盘
• 150GB的D盘
• 505MB的恢复分区

根据微软官方给出的解释，EFI系统分区用来存放启动操作系统的启动代码，恢复分区用来存放一些特殊工具，在系统出错时可以帮助你恢复Windows，而C盘、E盘和D盘用来存放数据，其中Windows操作系统数据存放在C盘。

可是你的电脑真的只有五个分区吗？

Winhex是一款强大的磁盘分析工具，可以从传送门下载，之前自己在取证课上用到过，了解的不是很深，但也够用了。下面简单给出winhex使用步骤

1. 使用管理员权限打开winhex.exe

2. 点击file，创建新的case

   

3. 创建完成后再次点击file，点击add medium，然后选择整块磁盘

   

4. 查看结果

   

可以看到这块GPT分区的磁盘共有六个分区，但Partition 2他的文件系统是未知的。其他五个分区分别对应着上面说的五个分区，这时候也能明白下图中磁盘分区1和磁盘分区6的意义了。

继续分析，我们来看一下起始扇区，GPT的第一个sector被称为PMBR，第二个扇区是表头，接着32个扇区是分区表，剩下的是数据。

其中第一个扇区，在原始MBR分区表中，分区类型使用EE来表明是GPT分区，范围从LBA 0x01到0xFFFFFFFF，识别不了该标志的legacy BIOS此时就会启动操作系统失败，而不会乱写入数据破坏分区；可以指别GPT分区的UEFI或legacy BIOS可以明白这是一个GPT分区而不是MBR分区。

第二扇区存放GPT表头，定义了硬盘的可用空间以及组成分区表的项的大小和数量。在使用64位Windows Server2003的机器上，最多可以创建128个分区，即分区表中保留了128个项，其中每个都是128字节。

起始字节	偏移量	内容
0	16	分区类型GUID
16	16	分区GUID
32	8	起始LBA（小端格式）
40	8	末尾LBA
48	8	分区属性
56	72	分区名字

后面的三十二个扇区都为分区表，由于本电脑上只有六个分区，因此只需要看前两个扇区就好。

我们先来分析分区1

可以从分区名字上看出，分区1为EFI system partition（ESP），他的分区类型GUID其实也证明了这一点。

该分区属性中63位为1，表示不自动挂载，也就是不自动分配盘符，这就是为什么我们只能看到C、D、E分区而看不到该分区的原因。

EFI System Partition分区存放着系统启动文件，可以看到里面都是UEFI相关的文件。

前面我们看到这个分区的文件系统是FAT32，为什么是FAT文件系统呢？osdev中有这么一段话：

UEFI firmware loads an arbitrary sized UEFI application (a relocatable PE executable file) from a FAT partition on a GPT-partitioned boot device to some address selected at run-time.

这里面的PE格式文件就是我们看到的后缀为.EFI文件，上面这段话很好的解释了需要FAT32文件系统的原因。

分区2从名字和分区类型GUID中都可以看出为微软保留分区，值得一提的是，该分区未在磁盘管理中出现。使用windows自带工具diskpart，发现当list volume时五个volume，此时看不到分区2，list partition时便可以看到分区2了，因此猜测，可能是微软不将保留分区视为volume，所以在磁盘管理上才看不见的。

分区2的属性同样是不自动挂载，同理分区6属性中63位也为1，表示不自动挂载，需要注意的是它的第0位也为1，表示为系统分区，磁盘分区工具必须将此分区保持原样，不得做任何修改。

分区3、4、5皆为Basic data partition分区，他们的文件系统类型需要去分区内第一个扇区中获得。

到这里就分析完了，感觉自己对文件系统和UEFI启动还不是特别了解，因此后面有机会还是要去探索一番。