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实验一
FAT32数据存储分析
一、实验内容
1、使用磁盘软件分析FAT32文件系统的分区引导扇区（DBR）、文件分配表（FAT)、文件目录表（FDT）。
2、学会使用常见数据恢复软件。
二、实验目的1、进一步掌握和了解FAT32文件格式；
2、掌握常见磁盘软件的使用；
3、掌握常见数据恢复软件的使用；
4、提高动手操作能力。
三、实验要求
1、提前预习实验，认真阅读实验原理。
2、认真高效的完成实验，实验过程中服从实验室管理人 员以及实验指导老师的管理。
3、认真填写实验报告。
四、实验所需工具
1、Winhex：一款优秀的16进制查看与编辑器。
2、Easyrecovery：一款优秀的硬盘数据恢复工具，能够帮你恢复丢失的数据。
五、实验原理
1、硬盘结构 1.1硬盘物理结构 硬盘存储数据是根据电、磁转换原理实现的。硬盘由一个或几个表面镀有磁性物质的金属或玻璃等物质盘片以及盘片两面所安装的磁头和相应的控制电路组成(图 1)，其中盘片和磁头密封在无尘的金属壳中。
数据恢复实习报告 图 1 硬盘工作时，盘片以设计转速高速旋转，设置在盘片表面的磁头则在电路控制下径向移动到指定位置然后将数据存储或读取出来。当系统向硬盘写入数据时，磁头中“写数据”电流产生磁场使盘片表面磁性物质状态发生改变，并在写电流磁场消失后仍能保持，这样数据就存储下来了；当系统从硬盘中读数据时，磁头经过盘片指定区域，盘片表面磁场使磁头产生感应电流或线圈阻抗产生变化，经相关电路处理后还原成数据。
1.2硬盘逻辑结构
硬盘由很多盘片(platter)组成，每个盘片的每个面都有一个读写磁头。如果有N个盘片。就有2N个面，对应2N个磁头(Heads)，从0、1、2开始编号。每个盘片被划分成若干个同心圆磁道(逻辑上的，是不可见的。)每个盘片的划分规则通常是一样的。这样每个盘片的半径均为固定值R的同心圆再逻辑上形成了一个以电机主轴为轴的柱面(Cylinders)，从外至里编号为0、1、2……每个盘片上的每个磁道又被划分为几十个扇区(Sector)，通常的容量是512byte，并按照一定规则编号为1、2、3……形成Cylinders×Heads×Sector个扇区。
1.3、MBR(master boot record)扇区
计算机在按下POWER键以后，开始执行主板BIOS程序。进行完一系列检测和配置以后。开始按BIOS中设定的系统引导顺序引导系统。假定现在是硬盘。BIOS执行完自己的程序后如何 把执行权交给硬盘呢。交给硬盘后又执行存储在哪里的程序呢。其实，称为MBR的一段代码起着举足轻重的作用。MBR(masterboot record),即主引导记录，有时也称主引导扇区。位于整个硬盘的0 柱面0磁头1扇区(可以看作是硬盘的第一个扇区)，BIOS在执行自己固有的程序以后就会jump到MBR中的第一条指令。将系统的控制权交由MBR来执行。在总共512byte的主引导记录中，MBR的引导程序占了其中的前446 个字节(偏移0H~偏移1BDH)，随后的64 个字节(偏移1BEH~偏移1FDH)为DPT(DiskPartitionTable，硬盘分区表)，最后的两个字节“55 AA”(偏移1FEH~偏移1FFH)是分区有效结束标志。
2、FAT32中各个组成的格式
其格式组织如下图：
2.1引导扇区（DBR）
DBR区(DOS BOOT RECORD)即操作系统引导记录区的意思，通常占用分区的第0扇区共512 个字节(特殊情况也要占用其它保留扇区，我们先说第0扇)。在这512 个字节中，其实又是由跳转指令，厂商标志和操作系统版本号，BPB(BIOS Parameter Block)，扩展BPB，os引导程序，结束标志几部分组成。
2.2 文件分配表（FAT）
FAT 表(File Allocation Table 文件分配表)，是Microsoft 在FAT 文件，系统中用于磁盘数据(文件)索引和定位引进的一种链式结构。假如把磁盘比作一本书，FAT 表可以认为相当于书中的目录，而文件就是各个章节的内容。但FAT 表的表示方法却与目录有很大的不同在FAT 文件系统中，文件的存储依照FAT 表制定的簇链式数据结构来进行。同时，FAT 文件系统将组织数据时使用的目录也抽象为文件，以简化对数据的管理。
2.3 文件目录表（FDT）
文件目录表是一个表示目录的特殊类型文件（现今通常称为文件夹）。它里面保存的每个文件或目录使用表中的32位条目表示。每个条目记录名字、扩展名、属性（档案、目录、隐藏、只读、系统和卷）、创建的日期和时间、文件/目录数据第一个簇的地址，最后是文件/目录的大小。除了FAT12和FAT16文件系统中的根目录表占据特殊的根目录区域位置之外，所有其它的目录表都存在数据区域。
3、FAT32的文件管理过程
当把一部分磁盘空间格式化为fat文件系统时，fat文件系统就将这个分区当成整块可分配的区域进行规划，以便于数据的存储。一般来讲，其划分形式如图2所示：
数据恢复实习报告 图 2
FAT 文件系统的目录结构其实是一颗有向的从根到叶的树，这里提到的有向是指对于FAT 分区内的任一文件(包括文件夹)，均需从根目录寻址来找到。可以这样认为：目录存储结构的入口就是根目录。FAT 文件系统根据根目录来寻址其他文件(包括文件夹)，故而根目录的位置必须在磁盘存取数据之前得以确定。FAT 文件系统就是根据分区的相关DBR参数与DBR 中存放的已经计算好的FAT 表(2 份)的大小来确定的。格式化以后，根目录的大小和位置其实都已经确定下来了：位置紧随FAT2之后，大小通常为32个扇区。根目录之后便是数据区第2 簇。
FAT文件系统支持文件按名存取，当需要访问文件时，FAT文件系统首先根据文件目录表（FDT）来获得此文件的首簇号，然后再根据文件分配表（FAT）中的簇链关系来寻址、定位整个文件，最后实现文件的正确存取。
六、实验过程及结果
本实验是在win7系统上以及文件系统为FAT32的计算机上进行。以下是实验过程：
1、利用winhex查看分区引导扇区（DBR）、文件分配表（FAT）、文件目录表（DFT）.1.1打开winhex软件以及分区F如下图：
1.2查看F区详细技术报告：
1.3 查看F区引导扇区：
引导扇区详细内容：
1.4查看F区的文件分配表
1.4.1 文件分配表一（FAT1）
1.4.2文件分配表备份（FAT2）
1.5查看文件目录表（FDT）
1.6查看文件信息：
2、利用easyRecovery来恢复.事先在D盘创建了一个测试用的txt文件，删除后用easyRecovery进行恢复。
2.1启动easyrecovy 主界面：
磁盘诊断功能：
数据恢复功能：
文件修复：
邮件修复：
下面只做数据恢复功能实验。
2.2选择恢复的分区
选取数据恢复，选择分区：
2.3显示分区文件目录：
2.3设置过滤条件：
2.4选择：
2.5选择恢复目地目录：
2.6恢复报告：
2.7恢复结果：
十分成功的恢复了之前删除的文本文档，初步了解了easyrecovy的用法用途。
八、总结与感悟
本次实习主要是探讨FAT32文件系统的数据存储以及学会使用数据恢复软件进行磁盘的数据恢复，通过本次实习，我提高了自身的动手能力，大大加深了对FAT32文件系统的理解，掌握了FAT32文件的原理；并学会了使用数据恢复软件，提高了解决问题的能力。最后感谢老师对我们的指导！
