Многие помнят легендарный Norton DiskEditor - утилиту, дающую огромный простор
для исследовательской и прочей весьма интересной деятельности. Да и сейчас есть
множество аналогов. WinHex, например. В этой статье я расскажу как написать свой простой редактор диска. Нужные
навороты каждый сможет добавить сам, я покажу основы. Итак, приступим.
Для начала разберемся как происходит само чтение диска. Проще всего это делать
в Windows 2000/XP (с правами администратора, конечно). Работа с жестким диском
в этих операционных системах производится путем открытия диска как файла с
помощью функции CreateFile и указания диска или раздела по схеме Device Namespace
(открывается физический диск - '\\.\PHYSICALDRIVE<x>'), полученный хэндл в
дальнейшем используется для работы с диском с помощью функций
ReadFile, WriteFile и DeviceIoControl.
// Drive - номер диска (нумерация с нуля).
hFile := CreateFile(PChar('\\.\PhysicalDrive'+IntToStr(Drive)), GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ + FILE_SHARE_WRITE,nil,OPEN_EXISTING,0,0);
if hFile = INVALID_HANDLE_VALUE then Exit;
Таким образом, мы можем воспринимать физический диск как один большой файл.
Второе, что стоит сделать - это получить информацию о геометрии диска.
const IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY = $70000;
type
TDiskGeometry = packed record
Cylinders: Int64; // количество
цилиндров
MediaType: DWORD; // тип носителя
TracksPerCylinder: DWORD; // дорожек на цилиндре
SectorsPerTrack: DWORD; // секторов на дорожке
BytesPerSector: DWORD; // байт в секторе
end;
Result := DeviceIoControl(hFile, IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY,nil,0,
@DiskGeometry,SizeOf(TDiskGeometry),junk,nil) and (junk = SizeOf(TDiskGeometry));
Функция возвращает True если операция прошла успешно, и False в противном
случае.
Теперь уже можно приступить к определению местоположения логических дисков на
винчестере. Начать это нужно с чтения нулевого сектора физического диска.
Он содержит MBR (Master Boot Record), а так же Partition Table. Кстати, думаю,
будет интересно сохранить содержимое MBR в файл и посмотреть программу загрузки
каким-нибудь дизасмом. Но в данный момент нас интересует только Partition Table.
Эта таблица располагается в секторе по смещению $1be и состоит из четырех
одинаковых элементов, каждый из которых описывает один раздел:
TPartitionTableEntry = packed record
BootIndicator: Byte; // $80, если активный (загрузочный) раздел
StartingHead: Byte;
StartingCylAndSect: Word;
SystemIndicator: Byte;
EndingHead: Byte;
EndingCylAndSect: Word;
StartingSector: DWORD; // начальный сектор
NumberOfSects: DWORD; // количество секторов
end;
Соответственно, саму Partition Table можно представить как массив:
TPartitionTable = packed array [0..3] of TPartitionTableEntry;
Подробнее остановлюсь на этой структуре. Как видно из описания,
Partition Table может содержать только четыре раздела. А так как юзерам хочется
больше, было придумано понятие "Extended Partition" (таким образом, разделы бывают
Primary и Extended). Extended Partition - это раздел, который имеет свою
собственную Partition Table (и, соответственно, может содержать в себе еще четыре
раздела). Extended Partition содержит логические диски. Тип раздела определяется
полем SystemIndicator. Оно содержит информацию о файловой системе логического диска,
либо 5 (или $f), если это Extended Partition.
Примеры значений поля SystemIndicator:
01 - FAT12
04 - FAT16
05 - EXTENDED
06 - FAT16
07 - NTFS
0B - FAT32
0F - EXTENDED
Теперь можно приступить к разбору структуры логических дисков. Сейчас
(да и в дальнейшем) нам пригодится функция ReadSectors.
// так как диск для нас - это большой файл, то для перемещения по нему
// с помощью SetFilePointer понадобится 64хразрядная арифметика
function __Mul(a,b: DWORD; var HiDWORD: DWORD): DWORD; // Result = LoDWORD
asm
mul edx
mov [ecx],edx
end;
function ReadSectors(DriveNumber: Byte; StartingSector, SectorCount: DWORD;
Buffer: Pointer; BytesPerSector: DWORD = 512): DWORD;
var
hFile: THandle;
br,TmpLo,TmpHi: DWORD;
begin
Result := 0;
hFile := CreateFile(PChar('\\.\PhysicalDrive'+IntToStr(DriveNumber)),
GENERIC_READ,FILE_SHARE_READ, nil,OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,0);
if hFile = INVALID_HANDLE_VALUE then Exit;
TmpLo := __Mul(StartingSector,BytesPerSector,TmpHi);
if SetFilePointer(hFile,TmpLo,@TmpHi,FILE_BEGIN) = TmpLo then
begin
SectorCount := SectorCount*BytesPerSector;
if not ReadFile(hFile,Buffer^,SectorCount,br,nil) then Exit;
Result := br;
end;
CloseHandle(hFile);
end;
И заодно функция для записи:
function WriteSectors(DriveNumber: Byte; StartingSector, SectorCount: DWORD;
Buffer: Pointer; BytesPerSector: DWORD = 512): DWORD;
var
hFile: THandle;
bw,TmpLo,TmpHi: DWORD;
begin
Result := 0;
hFile := CreateFile(PChar('\\.\PhysicalDrive'+IntToStr(DriveNumber)),
GENERIC_WRITE,FILE_SHARE_READ,nil, OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,0);
if hFile = INVALID_HANDLE_VALUE then Exit;
TmpLo := __Mul(StartingSector,BytesPerSector,TmpHi);
if SetFilePointer(hFile,TmpLo,@TmpHi,FILE_BEGIN) = TmpLo then
begin
SectorCount := SectorCount*BytesPerSector;
if not WriteFile(hFile,Buffer^,SectorCount,bw,nil) then Exit;
Result := bw;
end;
CloseHandle(hFile);
end;
Функции возвращает количество прочитанных или
записанных байт. Для хранения информации о разделах объявим дополнительную структуру:
PDriveInfo = ^TDriveInfo;
TDriveInfo = record
PartitionTable: TPartitionTable;
LogicalDrives: array [0..3] of PDriveInfo;
end;
Ну а теперь сам код:
const
PartitionTableOffset = $1be;
ExtendedPartitions = [5,$f];
var
MainExPartOffset: DWORD = 0;
function GetDriveInfo(DriveNumber: Byte; DriveInfo: PDriveInfo;
StartingSector: DWORD; BytesPerSector: DWORD = 512): Boolean;
var
buf: array of Byte;
CurExPartOffset: DWORD;
i: Integer;
begin
SetLength(buf,BytesPerSector);
// читаем сектор в буфер
if ReadSectors(DriveNumber,MainExPartOffset+StartingSector,1,@buf[0]) = 0 then
begin
Result := False;
Finalize(buf);
Exit;
end;
// заполняем структуру DriveInfo.PartitionTable
Move(buf[PartitionTableOffset], DriveInfo.PartitionTable,SizeOf(TPartitionTable));
Finalize(buf); // буфер больше не нужен
Result := True;
for i := 0 to 3 do // для каждой записи в Partition Table
if DriveInfo.PartitionTable[i].SystemIndicator in ExtendedPartitions then
begin
New(DriveInfo.LogicalDrives[I]);
if MainExPartOffset = 0 then
begin
MainExPartOffset := DriveInfo.PartitionTable[I].StartingSector;
CurExPartOffset := 0;
end else CurExPartOffset := DriveInfo.PartitionTable[I].StartingSector;
Result := Result and GetDriveInfo(DriveNumber,DriveInfo.LogicalDrives[I],
CurExPartOffset);
end else DriveInfo.LogicalDrives[I] := nil;
end;
Функция заполняет структуру DriveInfo и возвращает
True если операция прошла успешно, или False в противном случае.
Теперь у нас есть такая полезная информация о разделах как начальный
сектор, общее количество секторов, а так же файловая система.
В нулевом секторе каждого основного раздела находится BIOS Parameter
Block, содержаший такую информацию как название файловой системы, количество секторов в
кластере и т.д. А так же программа-загрузчик (сохраняем сектор в файл и смотрим
своим любимым дизасмом).
Теперь, когда мы закончили с теоретической частью, можно приступить к реализации
редактора. С чтением и записью информации мы уже разобрались. Теперь займемся ее
отображением. Отображать содержимое выбранного сектора удобнее всего в компоненте
TStringGrid. Так как TStringGrid отображает в своих ячейках текст, а мы имеем
в буфере двоичные данные, нам понадобятся функции для преобразования.
К счастью в Delphi они уже есть (IntToHex и StrToInt) и остается их только
правильно использовать. StrToInt можно использовать для преобразования строки,
содержащей шестнадцатеричное число в Integer, если дописать впереди символ $.
Например, StrToInt('$FF');
Полный код программы, демонстрирующей описанное в статье
прилагается. Программа умеет показывать структуру логических дисков, выводить на экран содержимое указанного
сектора, а также позволять сохранять дамп выделенного сектора в файл. Реализацию
возможности редактирования диска в программе оставляю в качестве домашнего задания.
P.S.
Для получения доступа к физическому диску мы открывали устройство \\.\PHYSICALDRIVE<x>,
далее разбирали его структуру. Можно было поступить проще. Открывать сразу логические
диски (\\.\C:,\\.\D: и т.д.), но при таком варианте мы бы упустили из виду некоторые
области диска. Например, MBR и неразмеченные области диска. А вообще от задачи зависит,
с чем нужно работать.
