FAT文件系统简明教程

发布时间:2021-10-25 01:21:31

FAT文件系统简明教程
FAT文件系统是什么?


FAT是一个由微软发明的简单的文件系统,Linux系统和Windows系统都支持这种文件系统。



FAT文件系统的格式

一个FAT文件系统分为四个不同的部分。


第一部分:保留扇区,第一个保留扇区(0号扇区)是记录磁盘的引导记录,分区信息等。

第二部分:文件分配表(File allocation Table, FAT),由两部分组成,FAT1和FAT2,FAT2是FAT1的备份,一般情况下不会用到。一般情况下前两簇(0簇和1簇)是保留簇。

文件分配表里会记录簇的使用信息,以及簇列表。文件分配的最小单位是簇,簇标记大小为连续的4个字节,簇的标记有五种:



空闲簇(作用:说明这个簇是没有被占用的。)




坏簇标记0xF7FFFF(作用:说明这个簇不可用,避免将信息写到坏簇上,使得数据丢失。)
簇占用标记0xFFFFFF0F(其实表示该簇是一个文件的结束。)
下一簇的位置(每个文件可能有好多簇表示,用前一簇记录下一簇的位置,达到对整个文件的记录)



第三部分:根目录区域,相当于一个目录表,用来记录文件和目录信息的。第四部分:数据区域:实际的文件和目录的存储区域。
文件的存储和删除

很多小伙伴可能会有这种体会,删除一个文件比复制或者下载一个文件要快的多。这是怎么回事呢?


这其实是因为如果你普通删除一个文件,它并不会将文件的内容真的删除。

同样当你重命名一个文件时,其实它并没有删除原本的目录项,而是新建了一个目录项,指向原来的文件内容。


这几句话话听着可能有点绕,没关系,我们通过一个例子来解释一下:


文件的存储

理解文件的安全删除必须先理解文件的存储。


我们这里还是以FAT文件系统来举例:


新建一个文件时,磁盘中发生了什么?

    操作系统通过读取1号扇区表中的信息,找到剩余总簇数,以及下一个可用簇的编号

    然后在根目录区域记录文件信息,比如说文件大小,文件名,创建信息等,并且在其中记录文件的首簇号,并计算新的剩余总簇数(=之前的剩余总簇数-此文件占用的总簇数),和下一可用簇编号

    在FAT表中修改这个文件的簇列表。

    在对应簇进行写数据。

    操作系统重新读取磁盘信息,可以看到新建的文件了。



    举个例子:你要将自己攒的一千万(我可没这么多钱)放在自己家的柜子(FAT磁盘)里,而你又是一个办事有条理的人,你会将自己柜子里的抽屉总数(总簇数)记录一下,而且按照顺序为你的抽屉然后将每个抽屉的使用情况(FAT1)记录在抽屉记录清单上,比如说,0号抽屉不用(保留簇标记)5号抽屉坏了(坏簇标记),6号抽屉里有东西(簇占用标记)。而且,你怕自己将这个记录丢了,所以你又复制了一份一模一样的记录(FAT2),每次放东西都会在两份记录里都写进去。


    现在你要将这1000万放在自己的抽屉里(就是这么任性,有钱不存银行),然后,你找到了自己的记录表(FAT1),然后从里面查看还有多少个空抽屉(空闲簇)。


    现在你找到了下一个可以用的是7号抽屉。但是1个抽屉存不下你这些钱(文件大于1簇),所以你只好放几个抽屉了,而且你还想知道自己的钱到底是从哪开始放的(文件起始簇),用几个抽屉放(文件总大小),什么时候放的(文件创建时间)等,所以又写一张东西记录清单(根目录区域)。


    你为了让自己知道我的钱是放在哪些抽屉里的,然后在原来的抽屉记录清单(FAT1 和FAT2)上将抽屉记录上记录了下一个存钱的抽屉。当这是最后一个存钱抽屉时,你将这个记录改为结束(簇占用标记)。现在你可以把你的钱放在你规划好的抽屉里了(数据区)。



普通删除一个文件时,磁盘中发生了什么?
    找到文件的目录项,将文件首簇记录的高位清0,将目录项记录的第一个自己改为E5,将文件占用的簇释放掉,也就是在FAT表中将之前占用的簇记录改为空闲,然后修改剩余总簇数,有必要的话,也修改下一可用簇

> 不难看出其实文件内容并没有被删除,所以说只要你新建的文件没有覆盖之前文件内容,这个文件是可以被恢复的。

怎么安全删除?


你可以用一些特定工具(比如WinHex)进行彻底删除,本质就是在文件实际内容用0比特或者随机比特进行填充。



?


FAT文件的隐写
什么是隐写?

百度百科定义:隐写术是关于信息隐藏,即不让计划的接收者之外的任何人知道信息的传递事件(而不只是信息的内容)的一门技巧与科学。隐写术英文作“Steganography”,来源于约翰尼斯?特里特米乌斯一本看上去是有关黑魔法,实际上是讲密码学与隐写术的一本书Steganographia中。此书书名来源于希腊语,意为“隐秘书写”。



本次实验采用的隐写可以说是最简单的隐写了,因为它只是让你从目录中查看不到这个文件信息,如果你用一些磁盘查看工具看到这些东西简直不要太容易!因为本文的重点不是介绍隐写术,而是FAT文件系统,所以不过多讨论。


隐写实验过程

本次实验环境:


操作系统:Windows 8.1

实验工具:磁盘查看工具:WinHex(其他工具也可以)。

百度网盘下载:[WinHex](https://pan.baidu.com/s/1eIxsYH1qtuGw9C0egn1UOg)

工具安装:解压缩以后先打开keygen.exe是注册码生成器,复制注册码,然后点击setup.exe可以选择语言。然后点击winhex.exe 启动文件,再将注册码生成器里生成的内容复制到第一行帮助(help)选项卡中的注册(Register)内容中。


    先格式化U盘,文件格式选择FAT32,分配单元大小(其实就是簇大小)选择(8192Byte=8KB)。

    **目的:**使得簇信息等查看起来简单,方便实验,但不是必须的。

    查看当前可用簇的总数(一般情况下在1号扇区偏移地址为0x1EB的连续四个字节),以及下一可用簇(在可用簇总数后面的连续四个字节,也就是在1号扇区偏移地址为0X1E的连续四个字节。)。以本次实验为例:A2 B2 18 00是可用簇总数的记录,实际大小为(0X0018B2A2),转化为10进制就是1618594个可用簇。同样地 05 00 00 00是下一可用簇的记录,实际大小为(0x00000005),转化为10进制就是第五簇。

    注意:高地址在右边,所以计算时要倒过来写。 ![外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-OJSHt7Mk-1597573332627)(file:///C:Users斌AppDataLocalTempksohtmlwps1E57.tmp.jpg)]![img]](https://img-blog.csdn.net/20180610210735574?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1N0dWR5X2NvZGVy/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70)

    因为目的是要隐写,所以我们将第五簇用作隐写(在FAT的记录中随便找一项空闲簇都可以),然后将可用簇的总数减去1。然后在FAT1记录中找到第5簇的记录,将它修改为F7FFFFFF,也就是坏簇标记。(改为FFFFFF0F占用标记也可以)

    找到第五簇,完成实际数据的写入。

    保存修改,并重新插拔U盘。

    验证是否成功。


重新插拔U盘,在U盘内随便新建一个文件,验证一下隐写文件是否会被覆盖。验证过程如下:重新用W inhex打开U盘,找到第五簇,看一下刚才写的数据是否还在。如果还在说明成功。不在的话,说明失败。

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