Das FAT Datei Format
Der Master-Boot-Record
Aufbau einer Partition
Der Boot Sektor
Die FAT (File Alocation Table)
Verzeichniseinträge
Der Infosektor
Der Master-Boot-Record
Festplatten beginnen mit einer
Partitionstabelle auf Kopf 0, Zylinder 0 und Sektor 1. Bei Disketten entfällt
diese Tabelle. Die Partitionstabelle wird auch Master-Boot-Record genannt (MBR), und hat folgenden Aufbau:
| Offset |
Größe |
Funktion |
| 0x000 |
446
Byte |
Bootcode |
| 0x1BE |
16
Byte |
1. Eintrag in
der Partitionstabelle |
| 0x1CE |
16
Byte |
2. Eintrag in
der Partitionstabelle |
| 0x1DE |
16
Byte |
3. Eintrag in
der Partitionstabelle |
| 0x1EE |
16
Byte |
4. Eintrag in
der Partitionstabelle |
| 0x1FE |
2
Byte |
Signatur 0xAA55 |
Die Partitionstabelleneinträge haben folgenden
Aufbau:
| Offset |
Größe |
Funktion |
| 0x00 |
1
Byte |
0x80:
bootfähig 0x00: nicht bootfähig |
| 0x01 |
1
Byte |
Startkopf der
Partition (0 bis n) |
| 0x02 |
1
Byte |
Bit 0-5
Startsektor (1 bis 63) Bit 6-7 sind zusätzliche Bits für den
Startzylinder |
| 0x03 |
1
Byte |
Startzylinder
(0 bis 1023) |
| 0x04 |
1
Byte |
OS-Type:
0x00 = Eintrag leer
0x01 = FAT12
0x02 = Xenix
0x03 = Xenix
0x04 = FAT16 (max. 32 MB)
0x05 = extended DOS-Partition (max. 2 GB)
0x06 = FAT16 (max. 2 GB)
0x07 = HPFS/NTFS
0x08 = AIX
0x09 = AIX bootable
0x0A = OS/2 Bootmanager
0x0B = FAT32 (CHS Adressierung)
0x0C = FAT32 (LBA Adressierung)
0x0E = FAT16 (LBA Adressierung)
0x0F = extended Partition (LBA,mehr als 1024 Zylinder)
0x10 = OPUS
0x11 = hidden FAT12
0x12 = Compaq diagnost
0x14 = hidden FAT16 bis 32MB
0x16 = hidden FAT16
0x17 = hidden HPFS / NTFS
0x18 = AST Windows swap
0x1B = hidden WIN95 FAT32
0x1C = hidden WIN95 FAT32 (LBA)
0x1E = hidden WIN95 FAT16 (LBA)
0x24 = NEC DOS
0x39 = Plan 9
0x3C = Partition Magic
0x40 = Venix 80286
0x41 = PPC PReP boot
0x42 = SFS
0x4D = QNX4.x
0x4E = QNX4.x 2nd partition
0x4F = QNX4.x 3rd partition
0x50 = OnTrack DM
0x51 = OnTrack DM6 Aux
0x52 = CP/M
0x53 = OnTrack DM6 Aux
0x54 = OnTrack DM6
0x55 = EZ-Drive
0x56 = Golden Bow
0x5c = Priam Edisk
0x61 = Speed Stor
0x63 = GNU HURD or SYS
0x64 = Novell NetWare
0x65 = Novell
0x70 = Disk Secure Mult
0x75 = UNIX PC/IX
0x80 = aktiv (old Minix)
0x81 = Booten von Laufwerk D:
0x82 = Linux Swap
0x83 = Linux native
0x84 = OS/2 hidden C:
0x85 = LINUX extended
0x86 = NTFS volume set
0x87 = NTFS volume set
0x8e = LINUX LVM
0x93 = Amoebla
0x94 = Amoebla BBT
0x9F = BSD/OS
0xA0 = IBM Thinkpad hidden
0xA5 = BSD/386
0xA6 = Open BSD
0xA7 = NeXT STEP
0xB7 = BSDI fs
0xB8 = BSDI swap
0xC1 = DRDOS/sec (FAT32)
0xC4 = DRDOS/sec (FAT32(LBA))
0xC6 = DRDOS/sec (FAT16(LBA))
0xC7 = Syrinx
0xDA = Non-Fs data
0xDB = Concurrent DOS , CP/M , CTOS
0xDE = Dell Utility
0xE1 = DOS access
0xE3 = DOS R/o
0xE4 = Speed Stor
0xEB = BeOS fs
0xEE = EFI GPT
0xEF = EFI (FAT12/16/32)
0xF1 = Speed Stor
0xF2 = DOS secondary
0xF4 = Speed Stor
0xFD = LINUX raid auto
0xFE = LANstep
0xFF = BBT |
| 0x05 |
1
Byte |
Endkopf der
Partition (0 bis n) |
| 0x06 |
1
Byte |
Bit 0-5
Endsektor (1 bis 63) Bit 6-7 sind zusätzliche Bits für den
Endzylinder |
| 0x07 |
1
Byte |
Endzylinder
(0 bis 1023) |
| 0x08 |
4
Byte |
Anfangssektor
der Partitionsdaten (absoluter LBA) |
| 0x0C |
4
Byte |
Größe der
Partition in Sektoren |
Die LBA Adressierung (large block array) ist
für Festplatten mit mehr als 1024 Zylindern, bei weniger Zylindern kann weiter
die CHS Adressierung verwendet werden (cylinder head sector). Bei der LBA Adressierung
wird statt Kopf,Zylinder,Sektor ein 32 Bit DWORT Wert für die Sektor Adressierung verwendet.
Aus den Partitionsdaten kann die Position und
Größe der logischen Laufwerke ermittelt werden. Dazu dienen die DWORD Werte bei
Offset 0x08 und 0x0C. Handelt es sich bei der Partition um eine "extended
Partition" so ist diese kein logisches Laufwerk sondern eine weitere Unterpartition mit einem weitern Master-Boot-Record. Zu allen Positionen der
LBA's ist der Anfangssektor der "extended Partition"
hinzu zu zählen.
Aufbau einer
Partition
Am Anfang jeder FAT-Partition eines logischen
Laufwerkes steht der Boot Sektor. Er enthält
Angaben über
die Größe und Art der Partition. Anschließend kommt ein Bereich mit
reservierten Sektoren, in diesen kann auch eine Kopie des Bootsektors vorhanden
sein. Danach kommen die FAT-Sektoren. Um eine höhere Sicherheit zu erhalten
werden meist zwei FAT Tabellen verwendet, falls eine beschädigt wird. Die FAT
Tabellen enthalten Informationen über die Cluster-Ketten die in den einzelnen
Dateien gespeichert sind. Nach den FAT's folgt das Rootverzeichnis. Es
enthält alle Dateien die im Hauptverzeichnis stehen. Bei FAT32 Partitionen
ist kein Rootverzeichnis vorhanden, es ist durch eine Cluster-Kette ersetzt
deren Anfang im Boot Sektor steht. Zuletzt kommen die Datensektoren. Sie sind
in einzelne Cluster unterteilt. Jeder Cluster besteht aus ein oder mehreren
Sektoren. Der erste Cluster hat die Nummer 2 und beginnt beim ersten
Datensektor.
Der Boot Sektor
Am Anfang jedes logischen Laufwerkes steht ein
ein Boot Sektor der folgenden Aufbau hat:
| Offset |
Größe |
Funktion |
| 0x000 |
3
Byte |
Jump Befehl zu
Bootcode |
| 0x003 |
8
Byte |
OEM Name |
| 0x00B |
2
Byte |
Bytes je Sektor |
| 0x00D |
1
Byte |
Sektoren je
Cluster |
| 0x00E |
2
Byte |
Anzahl der
reservierten Sektoren, relativ zum Anfang der Partition. |
| 0x010 |
1
Byte |
Anzahl der
FAT's |
| 0x011 |
2
Byte |
Anzahl der
Einträge im Hauptverzeichnis |
| 0x013 |
2
Byte |
Anzahl der
Sektoren auf der Disk |
| 0x015 |
1
Byte |
Media Art:
0xF0 2.88 MB 3.5-inch, 2-sided, 36-sector
0xF0 1.44 MB 3.5-inch, 2-sided, 18-sector
0xF9 720 KB 3.5-inch, 2-sided, 9-sector
0xF9 1.2 MB 5.25-inch, 2-sided, 15-sector
0xFD 360 KB 5.25-inch, 2-sided, 9-sector
0xFF 320 KB 5.25-inch, 2-sided, 8-sector
0xFC 180 KB 5.25-inch, 1-sided, 9-sector
0xFE 160 KB 5.25-inch, 1-sided, 8-sector
0xF8 Festplatte |
| 0x016 |
2
Byte |
Anzahl der
Sektoren je FAT |
| 0x018 |
2
Byte |
Anzahl der
Sektoren je Spur |
| 0x01A |
2
Byte |
Anzahl der
Leseschreibköpfe |
| 0x01C |
4
Byte |
Anzahl der
versteckten Sektoren |
| 0x020 |
4
Byte |
Gesamt Anzahl
der Sektoren |
| 0x024 |
1
Byte |
Physikalische
Disk Nummer (0x80,0x81 ... ) |
| 0x025 |
1
Byte |
Jetziger Kopf
(unbenutzt) |
| 0x026 |
1
Byte |
Signatur |
| 0x027 |
4
Byte |
Seriennummer |
| 0x02B |
11
Byte |
Laufwerksname |
| 0x036 |
8
Byte |
System ID |
| 0x03E |
448
Byte |
Boot Programm |
| 0x1FE |
2
Byte |
Signatur 0xAA55 |
Bei FAT32 Partitionen ist der Bootsektor etwas
anders:
| Offset |
Größe |
Funktion |
| 0x000 |
3
Byte |
Jump Befehl zu
Bootcode |
| 0x003 |
8
Byte |
OEM Name |
| 0x00B |
2
Byte |
Bytes je Sektor |
| 0x00D |
1
Byte |
Sektoren je
Cluster |
| 0x00E |
2
Byte |
Anzahl der
reservierten Sektoren, relativ zum Anfang der Partition. |
| 0x010 |
1
Byte |
Anzahl der
FAT's |
| 0x011 |
2
Byte |
Anzahl der
Einträge im Hauptverzeichnis (immer 0) |
| 0x013 |
2
Byte |
Anzahl der
Sektoren (immer 0) |
| 0x015 |
1
Byte |
Media Art:
0xF0 2.88 MB 3.5-inch, 2-sided, 36-sector
0xF0 1.44 MB 3.5-inch, 2-sided, 18-sector
0xF9 720 KB 3.5-inch, 2-sided, 9-sector
0xF9 1.2 MB 5.25-inch, 2-sided, 15-sector
0xFD 360 KB 5.25-inch, 2-sided, 9-sector
0xFF 320 KB 5.25-inch, 2-sided, 8-sector
0xFC 180 KB 5.25-inch, 1-sided, 9-sector
0xFE 160 KB 5.25-inch, 1-sided, 8-sector
0xF8 Festplatte |
| 0x016 |
2
Byte |
Anzahl der
Sektoren je FAT (immer 0) |
| 0x018 |
2
Byte |
Anzahl der
Sektoren je Spur |
| 0x01A |
2
Byte |
Anzahl der
Leseschreibköpfe |
| 0x01C |
4
Byte |
Anzahl der
versteckten Sektoren |
| 0x020 |
4
Byte |
Gesamt Anzahl
der Sektoren |
| 0x024 |
4
Byte |
Anzahl der
Sektoren je FAT |
| 0x028 |
2
Byte |
Flags
0x0080: Keine FAT Spiegelung
0x000F: Anzahl der FAT's |
| 0x02A |
2
Byte |
Version (immer
0) |
| 0x02C |
4
Byte |
Cluster Nummer
für Root-Verzeichnis |
| 0x030 |
2
Byte |
Position des
Infosektors (relativ zum 1. Datensektor)
1=normal
0xFFFF=keiner |
| 0x032 |
2
Byte |
Backup Boot
Sektor (6=normal) |
| 0x034 |
12
Byte |
unbenutzt
(immer 0) |
| 0x040 |
1
Byte |
Physikalische
Disk Nummer (0x80,0x81 ... ) |
| 0x041 |
1
Byte |
Jetziger Kopf
(unbenutzt) |
| 0x042 |
1
Byte |
Signatur |
| 0x043 |
4
Byte |
Seriennummer |
| 0x047 |
11
Byte |
Laufwerksname |
| 0x052 |
8
Byte |
System ID |
| 0x05A |
420
Byte |
Boot Programm |
| 0x1FE |
2
Byte |
Signatur 0xAA55 |
Mit dem Boot Sektor wird bestimmt wie ein
Laufwerk aufgebaut ist.
Die FAT (File Alocation Table)
In einer FAT ist für jeden Cluster ein
Eintrag vorhanden. Der Eintrag bestimmt ob ein Cluster frei ist, ob er defekt
ist, ob er reserviert ist, oder ob er belegt ist. Bei belegten Sektoren wird
immer die Nummer des nächsten Clusters eingetragen. Damit ist es möglich
Ketten aus Clustern zu definieren, die zu einer Datei gehören. In einem
Verzeichniseintrag steht dann der Anfangs-Cluster dieser Dateien.
Die ersten beiden Einträge in der FAT sind der Media-Deskriptor (siehe Boot
Sektor bei Offset 0x15)
Die einzelnen FAT Einträge haben folgende
Bedeutung:
| FAT12 |
FAT16 |
FAT32 |
Funktion |
| 0x000 |
0x0000 |
0x0000000 |
freier Cluster |
0xFF0-0xFF6
|
0xFFF0-0xFFF6
|
--- |
Cluster fürs
Rootverzeichnis |
| 0xFF7 |
0xFFF7 |
0xFFFFFF7 |
defekter
Cluster |
| 0xFF8-0xFFF |
0xFFF8-0xFFFF |
0xFFFFFF8-0xFFFFFFF
|
letzter Cluster
einer Datei |
| xxx |
xxxx |
xxxxxxxx |
nächster
Cluster einer Datei |
Beim FAT32 Format sind die oberen 4 Bits
aller Einträge reserviert.
Beim FAT12 Format sind die Einträge nach folgendem Format angeordnet.
| Offset |
Funktion |
| n*3
-1 |
... |
| n*3
+0 |
Gerader Eintrag
Bits 0-7 |
| n*3
+1 |
Gerader Eintrag
Bits 8-11 (low), Ungerader Eintrag Bits 0-3 (high) |
| n*3
+2 |
Ungerader
Eintrag Bits 4-11 |
| n*3
+3 |
... |
Bei FAT16 ist jeder Eintrag ein 2 Byte WORD (little
Endian), bei FAT32 ist jeder Eintrag ein 4 Byte DWORD (little Endian). Die FAT-Sektoren beginnen nach dem Bootsektor
genau um die Anzahl der
reservierten Sektoren später (Offset 0x0E im Boot Sektor). Die Anzahl
der FAT-Sektoren berechnet sich nach folgendem Schema:
FAT_Sektoren = Anzahl_der_FATs * Sektoren_je_FAT
Nach dem FAT Sektoren kommen die
Sektoren für das Root-Verzeichnis. Bei FAT32 gibt es kein Root-Verzeichnis
sondern eine Cluster-Kette für das Verzeichnis. Die
Größe der FAT-Einträge wird aus der Anzahl der Datensektoren berechnet:
Root_Verzeichnis_Sektoren = (Verzeichnis_Einträge*32+Byte_je_Sektoren-1) / Byte_je_Sektor
Sektoren_Anzahl = Gesamt_Sektoren - Reservierte_Sektoren - FAT_Sektoren - Root_Verzeichnis_Sektoren
Cluster_Anzahl = Sektoren_Anzahl / Sektoren_je_Cluster
| FAT
Type |
Cluster
Anzahl... |
| FAT12 |
... kleiner
0xFF5 |
| FAT16 |
... kleiner
0xFFF5 |
| FAT32 |
... größer
gleich 0xFFF5 |
Die Position des ersten Datensektors
berechnet sich folgender Maßen:
Erster_Datensektor = Reservierte_Sektoren + FAT_Sektoren + Root_Verzeichnis_Sektoren
Zum umrechnen einer Cluster-Nummer aus der
FAT in eine Sektornummer kann man diese Formel verwenden:
Ssektor_Position = Erster_Datensektor + ( Cluster_Nummer - 2 ) * Sektoren_je_Cluster
Verzeichniseinträge
Jedes Verzeichnis besteht aus 32 Byte großen
Einträgen mit folgenden Aufbau:
| Offset |
Größe |
Funktion |
| 0x00 |
8
Byte |
Dateiname
Spezial Byte am Beginn:
0x00 = Letzter Verzeichniseintrag
0x05 = Das erste Byte ist das ASCII Zeichen 0xE5
0xE5 = Der Eintrag wurde gelöscht |
| 0x08 |
3
Byte |
Dateierweiterung |
| 0x0B |
1
Byte |
Attribute
Bit 0 = Schreibgeschützt
Bit 1 = Versteckt
Bit 2 = System
Bit 3 = Volume-Name
Bit 4 = Verzeichnis
Bit 5 = Archive
Bei LongFileName-Einträgen steht hier 0x0F |
| 0x0C |
1
Byte |
Reserviert |
| 0x0D |
1
Byte |
Erstellungszeit
10tel Sekunde (0 bis 199) |
| 0x0E |
4
Byte |
Erstellungszeit
Bit 0-4 : Sekunden (immer mit 2
dividiert)
Bit 5-10 : Minute
Bit 11-15 : Stunde
Bit 16-20 : Tag
Bit 21-24 : Monat
Bit 25-31 : Jahre ab 1980 |
| 0x12 |
2
Byte |
Datum des
letzen Zugriffs (unbenutzt)
Bit 0-4 : Tag
Bit 5-8 : Monat
Bit 9-15 : Jahre ab 1980 |
| 0x14 |
2
Byte |
Erster Cluster
der Datei (high Word) nur für FAT32 |
| 0x16 |
4
Byte |
Zeit der letzen
Änderung
Bit 0-4 : Sekunden (immer mit 2
dividiert)
Bit 5-10 : Minute
Bit 11-15 : Stunde
Bit 16-20 : Tag
Bit 21-24 : Monat
Bit 25-31 : Jahre ab 1980 |
| 0x1A |
2
Byte |
Erster Cluster
der Datei (low Word) |
| 0x1C |
4
Byte |
Größe der
Datei in Byte |
Lange Dateinamen werden aus aufeinander
folgenden spezial Einträgen zusammen gesetzt die diesen Aufbau haben:
| Offset |
Größe |
Funktion |
| 0x00 |
1
Byte |
Ordinal-Nummer
Bit 0-5 = Nummer (von n bis 1)
Bit 6 = Erster Eintrag |
| 0x01 |
10
Byte |
Die ersten 5
Namenszeichen (Unicode) |
| 0x0B |
1
Byte |
immer 0x0F |
| 0x0C |
1
Byte |
immer 0 |
| 0x0D |
1
Byte |
Checksumme vom
kurzen Dateinamen |
| 0x0E |
12
Byte |
Die nächsten 6
Namenszeichen (Unicode) |
| 0x1A |
2
Byte |
immer 0 |
| 0x1C |
4
Byte |
Die nächsten 2
Namenszeichen (Unicode) |
Die Checksumme
für den lange Dateinamen wird aus dem
kurzen Dateinamen berechnet:
for(cs=0,i=0;i<11;i++) cs=(cs<<7)+(cs>>1)+name[i];
Ein langer Dateiname wird immer vor einen
kurzen Dateinamen gespeichert. Er wird aus einem oder mehreren spezial
Einträgen zusammengesetzt. Beim ersten Eintrag wird die Ordinal-Nummer
auf die Anzahl der Einträge gesetzt, und das 6.te Bit auf eins gesetzt. Jeder
Eintrag enthält 13 Buchstaben im Unicode-Format. Der Dateiname wird dabei von
hinten nach vorn zusammen gesetzt. Das heißt im ersten Eintrag stehen die
letzen 13 Buchstaben des Namens. Wenn die Checksumme
nicht mehr mit der des
kurzen Dateinamens übereinstimmt, so ist der lange Dateiname ungültig.
Der Infosektor
Beim FAT32 Format kann ein Infosektor der
Partition hinzugefügt werden. Dieser hat folgenden Aufbau:
| Offset |
Größe |
Funktion |
| 0x000 |
4
Byte |
Signatur 1
(immer 0x41615252) |
| 0x004 |
480
Byte |
reserviert |
| 0x1E4 |
4
Byte |
Signatur 2
(immer 0x61417272) |
| 0x1E8 |
4
Byte |
Anzahl der
freien Cluster |
| 0x1EC |
4
Byte |
Position des
nächsten freien Clusters |
| 0x1F0 |
12
Byte |
reserviert |
| 0x1FC |
4
Byte |
Signatur 3
(immer 0xAA550000) |
Die Position des Infosektors wird relativ zum
Anfang der Partition berechnet.