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125810330 发表于 2009-11-29 11:49:21

硬盘MBR全面分析

硬盘MBR全面分析
在分析MBR的结构之前，先有来看看计算机的引导顺序(System Boot Sequence)
Step 1. 内部电源打开，初始化，等待一小段时间用来产生稳定的电流。如果主板芯片和CPU收到了不符合规定的电流，将自动产生一个RESET信号。在主板没有收到电源的Power Good信号之前，重复步骤1。
Step 2. 执行BIOS中0FFF0h处的代码。这里只有一条JMP指令，将跳转到真正的BIOS启动程序处。
Step 3. BIOS开始加电自检(Power-On Self Test, POST)，如果出现错误，启动停止。成功的话执行INT 19h(SYSTEM - BOOTSTRAP LOADER)
Step 4. BIOS开始寻找显卡，找到的话将执行显卡的BIOS。接着显卡初始化，将显示一段显卡信息，我们开机看到的第一屏就是它。
Step 5. BIOS开始执行所有其他设备的BIOS，包括软驱，硬盘等。
Step 6. BIOS显示启动信息
Step 7. BIOS开始额外的检测。一般有内存检测，如果内存有问题，将显示错误消息。
Step 8. BIOS探测所有的硬件，将显示如硬盘/光区信息等
Step 9. BIOS给出一个已知硬件的列表
Step 10. BIOS按照设置的驱动器顺序找驱动器，如果驱动器存在的话继续找启动扇区，软驱/硬盘的启动扇区都在0柱0头1扇区(cylinder 0, head 0, sector 1)
Step 11. 将启动扇区读到内存0000:7c00处，接着INT 19h开始执行0000:7c00处代码
Step 12. 如果找不到驱动器，系统显示错误信息并停止。通常是"No boot device"或"NO ROM BASIC -SYSTEM HALTED"
上面是冷启动的过程，热启动将从步骤8开始
磁盘的启动扇区就是主引导记录(Master Boot Record)，包括0柱0头1扇区的512个字节，它的任务是完成BIOS到操作系统的交接。
MBR的大体结构:
偏移 内容
0000 MBR程序代码
01BE 分区表
01FE 结束标志
分区表结构
BYTE
1   如果是引导分区，就是80H，如果不是，就是00H
2-4   是该分区的起始扇区号
5   标志字节，比如05表示扩展分区
6-8   该分区的终止扇区号
9-12该分区已使用的扇区数
13-16 该分区总共占用的扇区数
这是从我的硬盘上提取的MBR（硬盘是Maxtor的金钻20G，netfay的电脑早过时了），不同型号的硬盘MBR稍有不同，不过功能都是一样的
000033 C0 8E D0 BC 00 7C FB-50 07 50 1F FC BE 1B 7C   3.....|.P.P....|
0010BF 1B 06 50 57 B9 E5 01-F3 A4 CB BE BE 07 B1 04   ...PW...........
002038 2C 7C 09 75 15 83 C6-10 E2 F5 CD 18 8B 14 8B   8,|.u...........
0030EE 83 C6 10 49 74 16 38-2C 74 F6 BE 10 07 4E AC   ....It.8,t....N.
00403C 00 74 FA BB 07 00 B4-0E CD 10 EB F2 89 46 25   <.t...........F%
005096 8A 46 04 B4 06 3C 0E-74 11 B4 0B 3C 0C 74 05   ..F...<.t...<.t.
00603A C4 75 2B 40 C6 46 25-06 75 24 BB AA 55 50 B4   :.u+@.F%.u$..UP.
007041 CD 13 58 72 16 81 FB-55 AA 75 10 F6 C1 01 74   A..Xr...U.u....t
00800B 8A E0 88 56 24 C7 06-A1 06 EB 1E 88 66 04 BF   ....V$.......f..
00900A 00 B8 01 02 8B DC 33-C9 83 FF 05 7F 03 8B 4E   .......3.......N
00A025 03 4E 02 CD 13 72 29-BE 59 07 81 3E FE 7D 55   %.N...r).Y..>.}U
00B0AA 74 5A 83 EF 05 7F DA-85 F6 75 83 BE 2E 07 EB   .tZ.......u.....
00C08A 98 91 52 99 03 46 08-13 56 0A E8 12 00 5A EB   ...R..F..V....Z.
00D0D5 4F 74 E4 33 C0 CD 13-EB B8 00 00 80 08 10 16   .Ot.3...........
00E056 33 F6 56 56 52 50 06-53 51 BE 10 00 56 8B F4   V3.VVRP.SQ...V..
00F050 52 B8 00 42 8A 56 24-CD 13 5A 58 8D 64 10 72   PR..B.V$..ZX.d.r
01000A 40 75 01 42 80 C7 02-E2 F7 F8 5E C3 EB 74 B7   .@u.B......^..t.
0110D6 C7 F8 B1 ED CE DE D0-A7 A1 A3 B0 B2 D7 B0 B3   ................
0120CC D0 F2 CE DE B7 A8 BC-CC D0 F8 A1 A3 00 BC D3   ................
0130D4 D8 B2 D9 D7 F7 CF B5-CD B3 CA B1 B3 F6 CF D6   ................
0140B4 ED CE F3 A1 A3 B0 B2-D7 B0 B3 CC D0 F2 CE DE   ................
0150B7 A8 BC CC D0 F8 A1 A3-00 C8 B1 C9 D9 B2 D9 D7   ................
0160F7 CF B5 CD B3 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00   ................
017000 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00   ................
018000 00 00 8B FC 1E 57 8B-F5 CB 00 00 00 00 00 00   ......W.........
019000 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00   ................
01A000 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00   ................
01B000 00 00 00 00 2C 44 63-B5 D7 B5 D7 00 00 80 01   .....,Dc........
01C001 00 0B FE 7F FD 3F 00-00 00 3F 04 7D 00 00 00   ......?...?.}...
01D041 FE 0C FE FF FF 7E 04-7D 00 7D 9B E5 01 00 00   A.....~.}.}.....
01E000 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00   ................
01F000 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 55 AA   ..............U.
由于程序代码从0000:7C00开始，下面看反编译的结果(经过修改)
7C00 33C0          XOR AX,AX AX=0                              
7C02 8ED0          MOV SS,AX SS=0
7C04 BC007C      MOV SP,7C00 SP=7C00
7C07 FB            STI 中断允许
7C08 50            PUSH AX
7C09 07            POP ES ES=0                           
7C0A 50            PUSH AX
7C0B 1F            POP DS      DS=0                           
7C0C FC            CLD         字符串操作方向：从低到高                           
7C0D BE1B7C      MOV SI,7C1B 源地址 DS:SI=0000:7C1B
7C10 BF1B06      MOV DI,061B 目的地址 ESI=0000:061B
7C13 50            PUSH AX      
7C14 57            PUSH DI      
7C15 B9E501      MOV CX,01E5 共1E5h个字节
7C18 F3            REPZ         
7C19 A4            MOVSB 将MBR从0000:7C00移动到0000:0600
7C1A CB             RETF         跳转到0000:061B处
PARTITION_SEARCH_LOOP:
061B BEBE07      MOV SI,07BE SI指向分区表的开始
061E B104          MOV CL,04   循环4次，硬盘最多4个主分区
0620 382C          CMP ,CH
0622 7C09          JL ACTIVE_PARTITION_FOUND
;分区是活动分区
0624 7515          JNZ INVALID_PARTITION_TABLE   
                              无效的分区表
0626 83C610      ADD SI,+10每个分区占用16个字节，SI指向下一个分区      
0629 E2F5          LOOP PARTITION_SEARCH_LOOP
062B CD18          INT 18      分区表搜索完，无活动分区，INT 18h=DISKLESS BOOT HOOK
ACTIVE_PARTITON_FOUND:
062D 8B14          MOV DX, 下面的搜索保证只存在一个活动分区，否则分区表无效
062F 8BEE          MOV BP,SI   找到的引导分区标志和开始地址分别存入DX,BP
ONLY_ONE_ACTIVE_PARTITON_SEARCH_LOOP:
0631 83C610      ADD SI,+10                           
0634 49            DEC CX                                 
0635 7416          JZ GOOD_PARTITION_TABLE 搜索完毕，剩下的分区中无活动分区，分区表正常
0637 382C          CMP ,CH                           
0639 74F6          JZ ONLY_ONE_ACTIVE_PARTITON_SEARCH_LOOP 如果还有活动分区则继续向下执行
INVALID_PARTITION_TABLE:
063B BE1007      MOV SI,0710 SI指向要显示的错误信息处
HANG_MACHINE_LOOP:
063E 4E            DEC SI                                 
DISPLAY_ERROR_MESSAGE_LOOP:
063F AC            LODSB
0640 3C00          CMP AL,00                              
0642 74FA          JZ HANG_MACHINE_LOOP
;到字符串尾时进入死循环，停止运行
0644 BB0700      MOV BX,0007                           
0647 B40E          MOV AH,0E                              
0649 CD10          INT 10 显示错误信息
                           
DISPLAY_ERROR_MESSAGE_LOOP_ALIAS:
064B EBF2          JMP DISPLAY_ERROR_MESSAGE_LOOP
GOOD_PARTITION_TABLE:
064D 894625      MOV ,AX
                              tmpvar=BP+25处清零，作为临时变量
0650 96            XCHG SI,AX SI=0
0651 8A4604      MOV AL,
;读分区类型入AL
0654 B406          MOV AH,06                              
0656 3C0E          CMP AL,0E 类型 WIN95: DOS 16-bit FAT, LBA-mapped
0658 7411          JZ TYPE_WIN95_DOS_16BIT_FAT_LBA
065A B40B          MOV AH,0B                              
065C 3C0C          CMP AL,0C   类型 WIN95 OSR2 32-bit FAT, LBA-mapped                           
065E 7405          JZ TYPE_WIN95_OSR2_32BIT_FAT_LBA
0660 3AC4          CMP AL,AH 类型 WIN95 OSR2 32-bit FAT
0662 752B          JNZ TYPE_DEFAULT
0664 40            INC AX AX=0B0C
TYPE_WIN95_OSR2_32BIT_FAT_LBA:
0665 C6462506      MOV BYTE PTR ,06
;tmpvar=06
0669 7524          JNZ TYPE_DEFAULT
;这里有点问题，这个转移应该肯定不成立？
TYPE_WIN95_DOS_16BIT_FAT_LBA:
066B BBAA55      MOV BX,55AA                           
066E 50            PUSH AX                                 
066F B441          MOV AH,41                              
0671 CD13          INT 13      int 13h扩展功能的检测，IBM/MS INT 13 Extensions - INSTALLATION CHECK
0673 58            POP AX                                 
0674 7216          JB INT13H_EXTENSION_UNSUPPORTED   
;CF=1 - 不支持int 13h扩展功能
0676 81FB55AA      CMP BX,AA55 BX不为AA55 - 不支持int 13h扩展功能                        
067A 7510          JNZ INT13H_EXTENSION_UNSUPPORTED
067C F6C101      TEST CL,01   CL不为1 - 不支持int 13h扩展功能
067F 740B          JZ INT13H_EXTENSION_UNSUPPORTED
0681 8AE0          MOV AH,AL   AH=0E                           
0683 885624      MOV ,DL
;tmpvar=DL,引导分区标志
0686 C706A106EB1EMOV WORD PTR ,1EEB
;改06A1处指令为PUSH DS; JMP NEW_LOCATION_1
INT13H_EXTENSION_UNSUPPORTED:
068C 886604      MOV ,AH
;如果支持的话置分区类型为0E(类型 WIN95: DOS 16-bit FAT, LBA-mapped)
;否则为06(类型 DOS 3.31+ 16-bit FAT over 32M)
TYPE_DEFAULT:
068F BF0A00      MOV DI,000A                        
READ_SECTOR_LOOP:
0692 B80102      MOV AX,0201                           
0695 8BDC          MOV BX,SP BX设置为7C00                              
0697 33C9          XOR CX,CX   CX=0                           
0699 83FF05      CMP DI,+05
069C 7F03          JG NEW_LOCATION_0
069E 8B4E25      MOV CX,
NEW_LOCATION_0:
   
06A1 034E02      ADD CX,                        
06A4 CD13          INT 13 将活动分区的起始扇区读到0000:7C00
NEW_LOCATION_1:
06A6 7229          JB READ_SECTOR_ERROR
;CF=1 - 错误                           
06A8 BE5907      MOV SI,0759                           
06AB 813EFE7D55AACMP WORD PTR ,AA55
;扇区结束标志是否正确？               
06B1 745A          JZ READ_SECTOR_SUCCEEDED   
;正确                           
06B3 83EF05      SUB DI,+05DI=DI-5                           
06B6 7FDA          JG READ_SECTOR_LOOP
                     
06B8 85F6          TEST SI,SI                              
06BA 7583          JNZ DISPLAY_ERROR_MESSAGE_LOOP:   
;显示错误信息：缺少操作系统
                     
06BC BE2E07      MOV SI,072E                           
06BF EB8A          JMP DISPLAY_ERROR_MESSAGE_LOOP_ALIAS
;显示错误信息：加载操作系统时发生错误。
                              
070D EB74          JMP CONTINUE_KOAD_OS
0783 8BFC          MOV   DI,SP
;DI=7C00
0785 1E            PUSH    DS
0786 57            PUSH    DI
0787 8BF5          MOV   SI,BP
0789 CB            RETF 转到执行0000:7C00处的语句，即操作系统的引导程序
转自：http://user.qzone.qq.com/289193307

dong17770 发表于 2009-11-29 13:49:06

很好!!!!!!!!1

fabios 发表于 2009-11-29 21:20:43

恩，看看，，系诶写

ztttth 发表于 2009-12-21 20:13:25

好高深哦!!!

hanxuefei 发表于 2009-12-21 20:37:56

楼主很强悍！

hardline 发表于 2009-12-26 12:20:49

还有好多内容没粘贴完。

tonylv 发表于 2010-1-13 22:25:47

写的很详细，留下脚印，以便查找！辛苦，感谢您！

lxbiny 发表于 2010-1-14 10:12:55

目前还不是太看得懂

pengbodouble 发表于 2010-1-16 14:08:08

涉及到了编程
好高深···

jxdnwx 发表于 2010-1-17 11:38:04

好高深，有点看不懂，但会努力看懂的

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