_{Original file}

крис касперски

сегодня мы продолжим говорить о восстановлении данных, сосредоточив свое внимание на загрузочных секторах, таблицах разделов, динамических дисках и всех сопутствующих им служебных структурах.

Первые жесткие диски были небольшого (даже по тем временам) размера и форматировались практически так же, как и дискеты, однако их объемы стремительно росли и MS-DOS уже не могла их целиком адресовать. Для преодоления этого ограничения был введен механизм разделов (partitions), разбивающий один физический диск на несколько логических, каждый из который имел свою собственную файловую систему и форматировался независимо от других. За счет чего это достигается?

В первом секторе физического диска (цилиндр 0/головка 0/сектор 1) хранится специальная структура данных – maserbootrecord (главная загрузочная запись) или сокращенно MBR. Она состоит из двух основных частей – первичного загрузчика (master boot code) и таблицы разделов (partitiontable), описывающей схему разбиения и геометрию каждого из логических дисков. В конце сектора по смещению 1FE находится сигнатура 55h AAh, по которой BIOS определяет признак «загрузочности» сектора. Даже если вы не хотите дробить свой винчестер на части и форматируете его как один диск, присутствие maserbootrecord обязательно.

Рисунок 1 схематичное представление разбитого диска

При старте компьютера, BIOS выбирает загрузочный винчестер (обычно PrimaryMaster, но порядок загрузки в большинстве BIOS'ов можно изменять, а самые продвинутые из них при удержании ESC по время прохождения post'а (процесса начального тестирования оборудования) даже выводят интерактивное меню), считывает первый сектор (цилиндр 0/головка 0/сектор 1) в память по адресу 0000h:7C00h, проверяет наличие сигнатуры 55h AAh в его конце и если такая сигнатура действительно обнаруживается передает управление на 0000h:7C000h. В противном случае анализируется следующее загрузочное устройство, а если таковое отсутствует – выдается ругательное сообщение.

Первичный загрузчик, получив управление, сканирует partitiontable (которая уже загружена в память!), находит активный раздел (Boot Indicator === 80h), извлекает номер стартового сектора раздела, так же называемого boot-сектором, загружает его в память по адресу 0000h:7C00h (предварительно переместив свое тело в другое место, чтобы избежать затирания), убеждается в наличие сигнатуры 55h AAh, передавая управление по 0000h:7C00h, в противном случае выдается ругательное сообщение и после нажатия на клавишу компьютер перезагружается. Некоторые загрузчики поддерживают несколько активных разделов, последовательно перебирая их один за другим, но это уже отсебятина разработчиков, выходящих за стандартные спецификации Microsoft, что, впрочем, никого не смущает.

Если первичный загрузчик поврежден, то BIOS не сможет запустить операционную систему с такого диска, однако, при подключении его «вторым» (или загрузке с дискеты) все логические диски будут доступны. Как минимум они должны быть «видны», т. е. команды C:, D:, . E: выполняются нормально, правда работоспособность команды dir уже не гарантируется. Во-первых, для этого файловая система соответствующего раздела должна быть известна загруженной операционной системе и не повреждена, а, во-вторых, должен быть цел boot-сектор (но об этом позже).

PartitionTable, которую анализирует masterbootcode, а чуть позже – драйвер логических дисков операционной системы, состоит из четырех 10h записей, расположенных по смещению 1BEh, 1CEh, 1DEh, 1EEh байт от начала диска соответственно. Каждая из них описывает свой логический раздел, задавая его стартовый и конечный сектора, записанные в CHS-формате (да! даже если диск работает в LBA-режиме, патриции все равно адресуются через CHS!). Поле относительное смещение раздела, отсчитываемое от начала таблицы разделов, является вспомогательным и его избыточность очевидна. Тоже самое относится и полю с общим количеством секторов на диске – как будто это нельзя вычислить на основе стартового и конечного секторов! Одни операционные системы и загрузчики игнорируют вспомогательные поля, другие же их активно используют, поэтому они должны соответствовать действительности.

Поле идентификатора диска содержит уникальную 32-разрядную последовательность, помогающую операционной системе отличить один смонтированный диск от другого и автоматически копирующую в следующий ключ реестра: HKLM\SYSTEM\MountedDevices. На самом деле, Windows свободно обходится и без него, поэтому содержимого этого поля некритично.

Поле Boot ID содержит идентификатор файловой системы, установленной на разделе, который в случае NTFS равен 07h. За динамическими дисками, согласно фирменной спецификации, закреплен идентификатор 42h. На самом деле, это справедливо лишь для тех из них, что получены путем обновления (update) обычного раздела до динамического. Сведения об остальных динамических дисках в таблице разделов не хранятся, а содержатся в последнем мегабайте физического диска в LDM-базе, и для стандартных дисковых менеджеров они не видны. При установке операционной системы семейства Windows 9х или UNIX на винчестер, содержащий динамические диски, они могут быть необратимо утеряны, поскольку согласно таблице разделов занятое ими пространство отмечено как свободное. Тем не менее, загрузочный логический диск (независимо от того динамический он или нет) в обязательном порядке должен присутствовать в partitiontable, иначе BIOS не сможет его загрузить.

Четырех записей partitiontable, обеспечивающих всего четыре логических диска, явно не хватало, но расширять таблицу разделов было уже некуда – последняя запись упиралась в конец сектора, а использовать следующий сектор разработчиком не хотелось, поскольку его активно использовали многие вирусы и нестандартные драйвера, к тому же это все равно не решало проблемы, а лишь оттягивало конец. Тогда инженеры нашли другое решение, предложив концепцию расширенных разделов (Extendedpartition). Если boot ID некоторого раздела равен 05h или 0Fh, он трактуется как «виртуальный физический диск»¹⁾, со своей собственной partitiontable, расположенной в его начале, на которую и указывает стартовый сектор расширенного раздела. Короче говоря, таблица разделов получается вложенной и уровень вложения ограничен разве что свободным местом жесткого диска и количеством стековой памяти загрузчика (при условии, что он использует рекурсивный алгоритм сканирования). Таблица разделов как бы размазывается вдоль винчестера. Большинство утилит резервирования сохраняют лишь первый сектор, чего явно недостаточно (впрочем, первый сектор гибнет намного чаще других, так что даже плохая политика резервирования лучше, чем совсем ничего).

Рисунок 2 расширенная таблица разделов

Штатные утилиты разбивки (FDISK.EXE, DiskManager) в каждой таблице разделов создает один основной и один расширенный раздел. Т. е. если при разбиении винчестера на четыре логических диска, на нем образуется четыре partitiontable (см. листинг 4), хотя в данном случае можно было бы обойтись и одной. Штатный загрузчик FDISK'а требует, чтобы активный раздел находится в первом секторе partitiontable, «благодаря» чем операционная система может грузиться только с диска C:. Нестандартные менеджеры, анализирующие всю цепочку разделов, позволяют загружаться с любого из разделов. Самые честные из них создают в первой partitiontable еще один раздел (благо если диск был разбит FDISK'ом свободное место там всегда есть), назначают его активным и помещают в него свое тело. Другие же внедряются непосредственно в MBR, замещая первичный загрузчик, что создает очевидные проблемы совместимости.

Если таблица разделов повреждена, логические диски скорее всего будут полностью недоступны – они отсутствуют в «Моем Компьютере», не появился в панели «Driver» файлового менеджера FAR'а, а команда C: вызывает ошибку. Искажение таблицы разделов не приводит к немедленному изменению объема уже отформатированных томов (т. к. он храниться в boot-секторе и картах свободного пространства), но при последующим переформатировании произойдет затирание данных из соседнего раздела, или же текущий раздел окажется усечен. Кстати говоря, если расширенный раздел указывает сам на себя или на один из предшествующих разделов в цепочке, все известные мне операционные системы наглухо зависнут еще на этапе загрузки, даже если диск подключен «вторым». Чтобы исправить ситуацию, необходимо запустить редактор диска или другую утилиту, а для этого необходимо загрузить операционную систему! Существует несколько путей выхода из этой, казалось бы неразрешимой проблемы. Самое простое – горячее подключение диска на ходу с последующей работой с ним через BIOS или порты ввода/вывода. Если ни диск, ни материнская плата не умет (а для IDE-устройств подключение «на лету» представляется довольно жестким испытанием!), вы сможете запустить доктора и работать с диском на физическом уровне. Другой, чисто хакерский, путь – пропатчить MS-DOS, изменив сигнатуру 55h AAh на что-нибудь еще, тогда она не сможет распознать таблицу разделом и стало быть, не станет ее анализировать. Как вариант можно записать в boot-сектор дискеты специально подготовленную программу, которая обнуляет MBR или искажает сигнатуру, расположенную в его конце. Просто загрузитесь с нее и все!

Таблица 1 формат MBR

Таблица 2 формат partition

Таблица 3 возможные значения Boot ID

Sector Inspector Copyright Microsoft Corporation 2003

Target - \\.\PHYSICALDRIVE0

1867 Cylinders

255 Heads

63 Sectors Per Track

512 BytesPerSector

12 MediaType

LBN 0 [C 0, H 0, S 1]

Master Boot Record

LBN 12289725 [C 765, H 0, S 1]

Extended Boot Record

LBN 20482875 [C 1275, H 0, S 1]

Extended Boot Record

LBN 24579450 [C 1530, H 0, S 1]

Extended Boot Record

Листинг 1 примертаблицыразделов, сформированныйпрограммой FDISK

Существуют множество утилит для автоматического восстановления masterbootcode и partitiontable (Get Data Back, Easy Recovery, ActiveDataRecoverySoftware и т. д.). До некоторого времени они вполне успешно справлялись со своей задачей, восстанавливая даже полностью уничтоженные таблицы разделов, однако с появлением емких винтов, преодолевших барьер в 2 Гбайт с помощью всевозможных расширений, они стали часто путаться и потому доверять им нельзя. Если не хотите потерять свои данные – восстанавливайте MBR самостоятельно (тем более, что это достаточно простая операция, не требующая особой квалификации). Восстановление значительно упрощается, если в вашем распоряжении имеется копия таблицы разделов, снятая Sector Inspector'ом или подобными ей утилитами. Однако, чаще всего ее все-таки нет…

Если операционная система отказывается загружаться, а на экране появляется ругательство от BIOS типа «DiskBootfailure, Non-Systemdiskordiskerror… PressEntertorestart», это указывает на разрушение сигнатуры 55h AAh, обычно сопровождаемое смертью первичного загрузчика. Внимание! Очень важно отличать сообщение BIOS от сообщений первичного загрузчика и boot-сектора. Зайдите в BIOS Setup и отключите все загрузочные устройства, оставив активным только диск A: с вытащенной дискетой. А теперь перезагрузитесь и запомните какое сообщение появится на экране. Это и будет ругательством BIOS'а.

Восстановить сигнатуру 55h AAh можно в любом дисковом редакторе. Когда будете это делать, убедитесь, что в начале диска присутствуют осмысленный masterbootcode (если вы испытываете затруднение с дизассемблированием в уме, воспользуйтесь IDA PRO или HIEW'ом). Вы не умеете дизассемблировать? Тогда попробуйте оценить степень «нормальности» первичного загрузчика визуально (однако, для этого опять-таки требуется опыт работы с кодом). В начале более или менее стандартного загрузчика расположено приблизительно 100h байт машинного кода, в котором обнаруживаются последовательности: 00 7С, 1B 7C, BE 07, CD 13, CD 18, CD 10, 55 AA, а затем идут характерные текстовые сообщения: Invalidpartitiontable, Errorloadingoperatingsystem, Missingoperatingsystem….. ну или подобные им. Если загрузчик поврежден, но сигнатура 55 AA цела, то попытка загрузки с такого диска оберется неизменным зависанием.

Восстановить «слетевший» или искореженный первичный загрузчик можно с помощью утилиты FDISK.EXE, запущенной с ключом /MBR, записывающий в главную загрузочную запись первого диска стандартный masterboorcode, или командой FIXMBR консоли аварийного восстановления в Windows 2000 (недокументированный ключ /CMBR, появившийся в MS-DOS 7.0, позволяет выбирать любой из подключенный дисков). Внимание! Если вы использовали нестандартный загрузчик (такой, например, как LILO), то после перезаписи MBR сможете загружаться только с основного раздела, а для запуска операционных систем из других разделов, вам придется переустановить свой мультизагрузочный менеджер (вообще-то, такой менеджер можно написать и самостоятельно, при наличии HIEW'а, а если лучше транслятора ассемблера – работа не займет и получаса).

Как уже говорилось, некоторые загрузчики изменяют схему трансляции адресов жесткого диска и со штатным загрузчиком такой диск будет полностью не работоспособен. Попробуйте переустановить загрузчик с дистрибьютивных дисков – быть может, это поможет. В противном случае, ничего не остается как писать свой собственный загрузчик, определять текущую геометрию диска и соответствующим образом транслировать секторные адреса. Это довольно сложная задача, требующая серьезной подготовки и здесь ее лучше не обсуждать.

Если загрузчик говорит «Invalidpartitiontable», это еще не обозначает, что таблица разделов повреждена, просто ни один из основных разделов не назначен активным. Такое случается при использовании нестандартных загрузчиков, загружающих операционную систему из расширенного раздела. После выполнения команды FDISK /MBR или установке операционной системы, автоматически заменяющий первичный загрузчик своим собственным, он, не обнаружит в пределах досягаемости ни одного активного раздела, и естественно разразится многоэтажным ругательством. Такое поведение в частности характерно для Windows 98. Для решения проблемы либо восстановите прежний загрузчик, либо установите операционную систему на первичный раздел и, запустив FDISK, сделайте его активным.

Загрузитесь с системной дискеты (другого винчестера, CD-диска) и посмотрите – видны ли ваши логические диски или нет. Если да, то смело переходите к следующему пункту, в противном случае соберитесь с духом и приготовьтесь немного поработать руками и головой.

Восстановление основного раздела, созданного FDISK'ом или DiskManager'ом в большинстве случаев осуществляется элементарно, а остальные, как правило, восстанавливать и не требуется, поскольку именно MBR гибнет чаще всего, а расширенные патриции, рассредоточенные по диску дохнут разве что при явном удалении разделов средствами FDISK/Disk Manager.

Адрес стартового сектора первого логического диска всегда равен 0/1/1 (Cylinder/Head/Sector), относительный (Relative) сектор – количеству головок жестка диска уменьшенных на единицу (сведения о геометрии диска можно почерпнуть из любого дискового редактора, в том числе и Sector Inspector'a). Конечный сектор определить несколько сложнее. Если загрузочный сектор цел (см. «загрузочный сектор – техника восстановления»), то узнать количество секторов в разделе патриции (totalsectors) можно и из поля BootRecord.NumberSectors, увеличив его значение на единицу. Тогда конечный цилиндр будет равен LastCyl := TotalSectors/(Heads*SecPerTrack), где Heads – кол-во головок на физическом диске, а SecPerTrack – кол-во секторов на трек. Конечная головка равна LastHead := (Total Sector – (LastCyl*Heads SecPerTrack))/SecPerTrack, а конечный сектор равен LastSec :== (Total Sector – (LastCyl*Heads SecPerTrack)) % SecPerTrack. Пропишите полученные значения в MBR и посмотрите – не находится ли за вычисленным концом раздела следующий раздел? Это должна быть либо расширенная таблица разделов, либо boot-сектор. Если это так, создайте еще одну запись в partitiontable, заполнив его соответствующим образом.

А если boot-сектор отсутствует и не может быть восстановлен – реально ли восстановить таблицу разделов или нет? Да, можно. Необходимо лишь найти boot или partition следующих разделов, в чем вам поможет контекстный поиск. Ищите сектора, содержащие сигнатуру 55h AAh в конце. Отличить boot от partition очень просто (в boot секторе по смещению два байта от его начала расположен идентификатор производителя (NTFS, MSWIN4.1 и т.д.). Логично, что размер текущего раздела на один сектор меньше, а зная размер и геометрию диска можно рассчитать и конечный цилиндр/головку/сектор.

Только учтите, что Windows хранит копию boot сектора, которая в зависимости от версии может быть расположена либо в середине раздела, либо в его конце. Другие копии могут находится в архивных файлах и файле подкачке. Кстати говоря, посмотрите – не содержится ли среди них ничего удобоваримого – Как отличить копию сектора от оригинала? Элементарно, Ватсон! Если это подлинник вслед за ним пойдут служебные структуры файловой системы (в частности, для NTFS таблица MFT, каждая запись которой начинается с легко узнаваемой строки FILE*). Собственно говоря, поскольку служебные структуры файловой системы обычно располагаются на более или менее предсказуемом смещении относительно начала раздела, то отталкиваясь от их «географического» расположения, мы может установить размеры каждого из логических дисков, даже если все-все-все boot/partition уничтожены.

Что произойдет, если границы разделов окажутся определенными неверно? Если мы переборщим, увеличив размер раздела сверх необходимо, все будет нормально работать, поскольку карта свободного пространства хранится в специальной структуре (у NTFS это файл $bitmap, а у FAT13/32 – непосредственно сама FAT-таблица) и «запредельные» сектора будут добавлены только после переформатирования раздела. Если все что нам нужно – это скопировать данные с восстанавливаемого диска на другой носитель, но возиться с подгонкой параметров partitiontable не нужно! Распахните ее на весь физический диск и дело с концом!

Естественно, такой способ восстановления подходит только для первого раздела диска, а для всех последующих нам потребуется определить стартовый сектор. Это определение должно быть очень точным, поскольку все структуры файловой системы адресуются от начала логического диска и ошибка в один-единственный сектор сделает весь этот тонкий механизм полностью неработоспособным. К счастью, некоторые из структур ссылаются сами на себя, давая нам ключ к разгадке. В частности, файлы $mft/$mftmiff содержат номер своего первого кластера. Стоит нам найти первую запись FILE*, как мы узнаем на каком именно секторе мы сейчас находится (конечно, при условии, что сумеем определить количество секторов на кластер, но это уже другая тема – см. загрузочный сектор – базовые концепции).

Главная загрузочная запись жестко держит за собой первый сектор и если он вдруг окажется разрушенным, работа с таким диском станет невозможной. До недавнего времени проблема решалась посекторным копированием винчестера с переносом данных на здоровый жесткий диск с идентичной геометрией с последующий восстановлением MBR.

Сейчас ситуация изменилась. Современные винчестеры поддерживают возможность принудительного замещения плохих секторов из резервного фонда (а некоторые делают это автоматически), поэтому проблема нулевой дорожки, преследующая нас еще со времен гибких дисков и 8-разрядных машин, наконец перестала существовать.

Механизм замещение секторов все еще не стандартизирован и осуществляются утилитами, предоставляемые производителем конкретной модели винчестера. Чаще всего они распространяются бесплатно и могут быть свободно найдены в сети.

0x0000 eb 2e 49 50 41 52 54 20-63 6f 64 65 20 30 30 39 ы.IPART code 009

0x0010 20 2d 20 49 6f 6d 65 67-61 20 43 6f 72 70 6f 72 - Iomega Corpor

0x0020 61 74 69 6f 6e 20 2d 20-31 31 2f 32 33 2f 39 30 ation - 11/23/90

0x0030 fa fc 8c c8 8e d0 bc 00-7c 8e d8 8e c0 b9 00 02 ·№М╚О╨╝.|О╪О└╣..

0x0040 bf 00 7e be 00 7c f3 a4-e9 00 02 fb bd 00 7e 8b ┐.~╛.|єдщ..√╜.~Л

0x0050 fd be be 01 b9 04 00 80-3a 80 74 0b 83 c6 10 e2 ¤╛╛.╣..А:Аt.Г╞►т

0x0060 f6 8b b5 b2 01 eb 51 56-83 c6 10 49 e3 0b 80 3a ЎЛ╡▓.ыQVГ╞►Iу.А:

0x0070 80 75 f5 8b b5 b0 01 eb-3f 5e 56 8a 12 8a 72 01 АuїЛ╡░.ы?^VК↕Кr.

0x0080 8a 4a 02 8a 6a 03 bb 00-7c be 05 00 56 b8 01 02 КJ.Кj.╗.|╛..V╕..

0x0090 cd 13 73 0e 33 c0 cd 13-5e 4e 75 f0 8b b5 b4 01 ═‼s.3└═‼^NuЁЛ╡┤.

0x00a0 eb 16 5e be fe 7d 81 3c-55 aa 74 06 8b b5 b6 01 ы▬^╛■}Б<Uкt.Л╡╢.

0x00b0 eb 06 5e 03 f5 e9 48 fd-e8 1b 00 8b b5 b8 01 e8 ы.^.їщH¤ш←.Л╡╕.ш

0x00c0 14 00 b4 00 cd 16 33 c0-8e c0 26 c7 06 72 04 34 ¶.┤.═▬3└О└&╟.r.4

0x00d0 12 ea f0 ff 00 f0 03 f5-ac 3c 00 74 0b 56 b4 0e ↕ъЁ .Ё.їм<.t.V┤.

0x00e0 bb 07 00 cd 10 5e eb f0-c3 49 6e 76 61 6c 69 64 ╗..═►^ыЁ├Invalid

0x00f0 20 70 61 72 74 69 74 69-6f 6e 20 74 61 62 6c 65 partition table

0x0100 00 44 69 73 6b 20 69 73-20 6e 6f 74 20 62 6f 6f .Disk is not boo

0x0110 74 61 62 6c 65 00 45 72-72 6f 72 20 6c 6f 61 64 table.Error load

0x0120 69 6e 67 20 6f 70 65 72-61 74 69 6e 67 20 73 79 ing operating sy

0x0130 73 74 65 6d 00 4d 69 73-73 69 6e 67 20 6f 70 65 stem.Missing ope

0x0140 72 61 74 69 6e 67 20 73-79 73 74 65 6d 00 0d 0a rating system…

0x0150 52 65 70 6c 61 63 65 20-61 6e 64 20 73 74 72 69 Replace and stri

0x0160 6b 65 20 61 6e 79 20 6b-65 79 20 77 68 65 6e 20 ke any key when

0x0170 72 65 61 64 79 0d 0a 00-00 00 00 00 00 00 00 00 ready………..

0x0180 00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 …………….

0x0190 00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 …………….

0x01a0 00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 45 06 …………..E.

0x01b0 e9 00 01 01 16 01 35 01-4e 01 6a 72 a5 d5 00 00 щ…▬.5.N.jrе╒..

0x01c0 00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 …………….

0x01d0 00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00 …………….

0x01e0 00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 80 01 …………..А.

0x01f0 01 00 06 3f 20 5f 20 00-00 00 e0 ff 02 00 55 aa …? _ …р ..Uк

Листинг 2 внешний вид типичного MBR-сектора

Динамические диски, впервые появившиеся в Windows 2000 – это все тот же программный RAID, призванный преодолеть ограничения стандартных механизмов разбиения с учетом ошибок своего прямого предшественника программного RAID'а Windows NT, хранящего конфигурационную информацию в системном реестре, что во-первых, препятствовало его перемещению с машины на машину, а во-вторых делало очень уязвимым к порче реестра.

простые (simple)практически ничем не отличаются от обычных разделов, за исключением того, при переразбиении диска отпадает необходимость в перезагрузке. Базовый тип для всех остальных динамических дисков.

избыточность:нет

эффективность:низкая

составные (spanned)состоят из одного или нескольких simple-дисков, находящихся в различных разделах или даже устройствах, представленный как один логический диск. Данные на simple-диски пишутся последовательно (классический линейный RAID).

избыточность:нет

эффективность:низкая

чередующиеся (stripped) тоже самое, что и spanned, но данные записываются параллельно на все simple-диски. при условии, что они расположены на различных каналах IDE-контроллера это значительно увеличивает скорость обмена данными. короче говоря, классический RAID уровня 0.

избыточность:нет

эффективность:средняя

зеркальные (mirrored)два simple-диска, расположенные на разных устройствах. данные дублируются на оба носителя (RAID уровня 1).

избыточность:средняя

эффективность:средняя

чередующиеся с контролем четности (stripped withparty): соответствует массиву RAID уровня 5. Состоит из трёх, или более дисков. Представляет из себя stripped volume с контролём ошибок. Данные пишутся на два диска, в два блока, а на третий диск, и в третий блок записывается ECC, код коррекции ошибок, с помощью которого, по информации любого из блоков можно востановить содержимое второго блока.

избыточность:высокая

эффективность:высокая

зеркальный с чередованием (mirroredstriped) соответствует массиву RAID 1+0.

избыточность:средняя

эффективность:высокая

По умолчанию Windows создает базовые диски (см. расшифровку терминов в таблице 5), но всякий базовый диск в любой момент времени может быть обновлен до динамического (это даже не потребует перезагрузки). Динамические диски не пользуются таблицей разделов, а потому и не имеют проблем, связанных с ограничением CHS-разрядности и позволяют создавать тома практически неограниченного размера. Однако, динамические диски, созданные путем обновления основных разделов, все-таки остаются в partitiontable, при этом их BootID меняется на 42h. Если эта информация окажется удалена, система откажется подключать такой динамический диск. Кстати говоря, Windows может быть установлена только на обновленный динамический диск, поскольку BIOS может загружать систему лишь с тех разделов которые перечислены в partitiontable, а динамические диски, созданные «на лету» в нее как раз и не попадают.

Схема разбиения динамических дисков содержаться в Базе Менеджера Логических Дисков – LogicalDiskManagerDatabase или сокращенно LDM. Это протоколируемая (journalled) база данных, поддерживающая транзакции и устойчивая к сбоям. Если в процессе манипуляции с томами неожиданно исчезнет питание, при последующем включении компьютера будет выполнен откат в предыдущее состояние. При переносе винчестера, содержащего один или несколько динамических дисков, на другую систему, они автоматически распознаются и монтируются, как обыкновенные диски.

LMD-база хранится в последнем мегабайте жесткого диска, а для дисков, полученных путем обновления базового раздела до динамического – в последнем мегабайте этого самого раздела, а идентификатор системы BootID соответствующей записи в PartitionTable принимает значение 42h. Так происходит потому, что при стандартном разбиении винчестера в его конце просто не остается свободно места и операционной системе приходится сохранять эту информацию непосредственно в самом обновляемом диске (естественно, для этого в нем должен быть свободен по меньшей мере 1 Мбайт).

Сразу же за таблицей разделов по адресу 0/0/2 расположен приватный заголовок PRIVHEAD, содержащий в себе ссылки на основные структуры LDM (см. рис. 17). Если PRIVHEAD погибнет, Windows не сможет обнаружить и смонтировать динамические диски. А гибнет он удручающее часто. Подавляющее большинство загрузочных вирусов и дисковых менеджеров считают сектор 0/0/2 свободным и используют его для хранения своего тела, необратимо затирая прежнее содержимое. Осознавая значимость PRIVHEAD'а, парни из Microsoft (разработчики) сохранили его аж в двух копиях – одна из которых хранится в хвосте LDM, а другая – в последнем секторе физического диска. Благодаря такой избыточности, PRIVHEAD практически никогда не приходится восстанавливать вручную, но это все-таки потребуется сделать, обратитесь к проекту LINUX-NTFS за подобным описанием его структуры (http://linux-ntfs.sourceforge.net), здесь же оно по соображениям экономии места, не приводится.

Рисунок 3 LMD-база и ее дислокация

Внутреннее устройство LDM-база недокументированно и буквально пышет мощью и сложностью. Наверху иерархии расположено оглавление базы – структура TOCBLOCK (TableOfContentBlock), состоящая из двух секций config и log (вероятно, в будущем их список будет расширен). Секция config содержит информацию о текущем разбиении динамических дисках и сведения о томах, а log хранит журнал изменений схемы разбивки. Это очень мощное средство в борьбе с энтропией! Если удалить один или несколько динамических разделов, информация о старом разбиении сохранится в журнале и утерянные тома могут быть с легкостью восстановлены! Будучи очень важной структурой, оглавление диска защищено от случайного разрушения тремя копиями, одна из которых вплотную примыкает к настоящему TOCBLOCK'у, расположенному в начале LDM-базы, а две других находится в конце диска, между копиями PRIVHEAD.

Внутренне секция config состоит из заголовка (VMDB) и одного или нескольких VBLKs – специальных 128-байтовых структур данных, каждая из которых описывает соответствующий ей том, контейнер, раздел, диск или группу дисков. VMDB-заголовок не имеет копии и нигде не дублируется, однако все его изменения протоколируется в журнале (KLOG) и потому могут быть восстановлены.

Строение VMDB и VBLs подробно документировано «LMDDocumentation», находящейся на сайте LINUX-NTFS и потому описывать его здесь нет никакой необходимости (оно слишком громоздко, к тому же крайне маловероятно, что кому-то потребуется восстанавливать секцию config руками).

Рисунок 4 внутри LDM

Для просмотра LDM-базы и архивирования ее содержимого можно воспользоваться утилитой LDM-dump Марка Руссиновича, бесплатную копию которой можно скачать с его сайта (http://www.sysinternals.com/files/ldmdump.zip). Как вариант – можно зарезервировать последний мегабайт физического диска и последний мегабайт всех патриций чей BootID равен 42h любым подходящим дисковым редактором (например, SectorInspector'ом) и сохранить эту информацию на надежном носителе (Zip'е, СD-R/RW), не забывая так же зарезервировать и TOCBLOCK.

При восстановлении удаленных динамических дисков следует учитывать, что: во-первых, журнал изменений на интерфейсном уровне недоступен и выполнить откат легальными средствами операционной системы невозможно. Во-вторых, boot-сектор удаляемых дисков автоматически очищается и восстанавливать его приходится вручную, о чем мы чуть позже и поговорим.

Если размер и тип удаленного динамического диска вам известен (на NTFS-дисках его можно извлечь из копии boot-сектора), просто зайдите в Менеджер Управления Дисками и воссоздайте его заново, от предложения отформатировать раздел любезно откажитесь и восстановите очищенный boot-сектор по методике, описанной ниже.

Как видно, Microsoft тщательно позаботилась о своих пользователях и занималась проектированием структуры динамических дисков на свежую голову, что для нее вообще говоря нехарактерно.

Таблица 4 терминологическое соответствие динамических и обычных дисков

Первый сектор логического диска носит название загрузочного (boot). Он содержит самозагрузочный код (bootstrapcode) и важнейшие сведения о геометрии диска без которых раздел просто не будет смонтирован! Структура boot-сектора определяется архитектурными особенностями конкретной файловой системы, в частности NTFSbootsector выглядит так:

Таблица 5 строение NTFS boot-сектора

В начале всякого сектора расположена трехбайтовая машинная команда перехода на bootstrapcode (обычно EB 52 90, хотя возможны и вариации). Так происходит потому, что при загрузке boot-сектора в память управление передается на его первый байт, а bootstrap код по туманным историческим соображениям был отодвинут в конец сектора (для NTFS верхняя граница составляет 54h байт), вот и приходится прыгать блохой!

С третьего по одиннадцатый байты (считая от нуля) хранится идентификатор производителя, определяющий тип и версию используемой файловой системы (например, «MSDOS5.0  » для FAT16, «MSWIN4.0»/«MSWIN4.1» для FAT32 и «NTFS    » для NTFS). Если это поле окажется искажено, драйвер не сможет смонтировать диск и даже может посчитать его не отформатированным! (примечание: с FAT-дисками Windows 2000 будет работать даже с запорченным OEM ID, чего не скажешь про NTFS).

Следом за идентификатором расположен 25-бйтовый блок параметров BIOS (BIOSParameterBlock или сокращенно BPB), хранящий сведения о геометрии диска (число цилиндров, головок, секторов, размер сектора, кол-во секторов в кластере и т. д.). Если эта информация окажется утеряна или искажена, нормальное функционирования драйвера файловой системы станет невозможным. Причем, если данные число цилиндров/головок/секторов дублирует информацию, содержащуюся в MBR, а при ее утере элементарно восстанавливается описанным выше способом, то размер кластера определить не так-то просто! Позже мы обсудим этот вопрос более подробно, пока же ограничимся следующей табличкой, сообщающий размер кластера NTFS-томов, выбираемой штатной утилитой форматирования по умолчанию (см. таблицу 7)

При выборе размера кластера вручную, Windows 2000 поддерживает следующий модельный ряд: 1 сектор, 2 сектора, 4 сектора, 8 секторов, 16 секторов, 32 сектора, 64 сектора и 128 секторов. Чем больше размер кластер, тем меньше фрагментация и выше предельно адресуемый дисковый объем, но вместе с тем и выше потери от грануляции. Впрочем, ручное задание размеров кластера встречается достаточно редко.

Таблица 6 размер кластера, выбираемый Windows 2000 по умолчанию

К блоку параметров BIOS вплотную примыкает его продолжение – extendedBPB, хранящий номер первого кластера MFT, ее размер в кластерах, номер кластера с зеркалом MFT и некоторую другую информацию. В отличии от FAT16/32, MFT может располагаться в любом месте диска (для борьбы с BAD-секторами это актуально). При нормальном развитии событий MFT располагается практически в самом начале диска (где-то в районе 4 кластера) и если только она не была перемещена ее легко найти глобальным поиском (строка «FILE*» по смещению 0 от начала сектора). При разрушении или некорректном заполнении extendPBP, драйвер файловой системы отказывается монтировать раздел, объявляя его не отформатированным.

Следом за extendPBP идет BootstrapCode, который ищет на диске операционный загрузчик (у Windows NT это ntldr), загружает его в память и передает ему управление. Если BootstrapCode отсутствует, загрузка операционной системы становится невозможной, однако, при подключении восстанавливаемого диска вторым, раздел должен быть прекрасно виден. Порча BootstrapCode кода вызывает перезагрузку компьютера или его зависание.

И завершает boot-сектор уже известная нам сигнатура 55h AAh, без которой он ни за что не будет признан загрузочным.

Таблица 7 значение полей NTFSboot сектора

Осознавая значимость загрузочного сектора, Windows NT при форматировании диска создает его зеркальную копию (правда, только на NTFS разделах). Windows NT 4.0 располагает ее посередине логического диска, а Windows 2000 – в последнем секторе раздела. Если partitiontable цела, просто перейдите в начало следующего раздела и отступите на сектор назад (Windows 2000) или поделите количество секторов логического диска пополам (с округлением в нижнюю сторону) и скажите редактору диска «GO» (Windows NT 4.0).

Если же таблица разделов разрушена, найти копию сектора можно глобальным поиском (ищите строку «NTFS» по смещению 3 от начала сектора). Поскольку, положение копии фиксировано и отсчитывается от начала логического диска, мы можем с абсолютной уверенностью определить границы раздела. Допустим, копия boot'a найдена в секторе 1289724, а поле NumberSectors содержит значение 12289661. Тогда конечный сектор раздела равен 1289724, а стартовый: 1289724 – 12289661 == 63. Поскольку, загрузочный сектор расположен на расстоянии одной головки от partitiontable, что соответствует SectorPerTrack секторам, мы можем восстановить и ее.

В отсутствии копий, boot сектор приходится реконструировать вручную. Это легко. В поле идентификатора производителя заносится строка «NTFS    » (без кавычек, но с четырьмя пробелами на конце). Кол-во секторов в треке и число головок заполняются исходя из текущей геометрии диска. Кол-во скрытых секторов (т. е. секторов расположенных между началом раздела и boot-сектором) равно числу головок. Общее количество секторов в разделе вычисляется на основании его размера (если точный раздел не известен, берите значение с запасом).

Кол-во секторов в кластере определить сложнее (особенно, если диск отформатирован со значением, отличным от принятого по умолчанию). Но ситуация вовсе не безнадежна. Последовательно сканируя файловые записи в MFT, найдите файл с наперед известной сигнатурой. Пусть для определенности это будет NTOSKRNL.EXE. Откройте его аутентичную копию в HEX-редакторе, найдите уникальную последовательность, гарантировано не встречающуюся ни в каких других файлах и расположенную в пределах первых 512 байт от его начала, после чего найдите ее глобальным поиском на диске. Начальный номер кластера вам известен (он содержится в MFT), логический номер сектора тоже (его нашел дисковый редактор). Теперь остается лишь соотнести эти две величины между собой. Естественно, если дисковый ректор найдет удаленную копию NTOSKRNL.EXE (или на диске будут присутствовать несколько файлов NTOSKRNL.EXE), данный метод даст осечку, поэтому полученный результат необходимо уточнить на других файлах.

Логический номер первого кластера MFT равен первому кластеру, в начале которого встретилась строка «FILE*» (конечно, при том условии, что MFT не был перемещен). Штатно Windows выделяет под MFT 10% от емкости раздела, помещая зеркало в середину. Кроме того, ссылка на зеркало присутствует и в самом MFT. Если же он разрушен, переместитесь в середину диска, немного отступите назад и повторите глобальный поиск строки «FILE*» (только, смотрите, не вылетите в соседний раздел!). Первое же найденное вхождение с высокой степенью вероятности и будет зеркалом.

Количество кластеров на сегмент обычно равно F6h, а кол-во кластеров на блок индексов – 01h. Других значений мне встречать не доводилось. Серийный номер тома может быть так же любым – он ни на что не влияет.

Для восстановления отсутствующего (искаженного) bootstrapcode загрузите консоль восстановления и отдайте команду FIXBOOT.

Как видно, в восстановлении данных нет ничего мифического и для устранения большинства типов разрушений не требуется никакой квалификации. Если же некоторые места вам не понятны, перечитайте эту статью с дисковым редактором в руках. До сих пор мы говорили о достаточно простых и хорошо известных вещах. Теперь, как следует раскачавшись и освоившись с основными понятиями мы может отправляться в самые дебри NTFS, восстановлению структур которой посвящена следующая статья этого цикла.