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MBR (Master Boot Record)
MBR은 저장매체의 첫 번째 섹터(LBA 0)에 위치하는 512 바이트 크기의 영역이다. 다음 그림은 MBR의 기본적인 구조를 보여준다. 처음 446 바이트는 부트 코드(boot code) 영역, 64 바이트는 파티션 테이블(partition table), 마지막 2 바이트는 시그니처(signature)를 나타낸다.
 |
운영체제가 부팅될 때 POST(Power On Self-Test) 과정을 마친 후 저장매체의 첫 번째 섹터를 호출되는데 이때 해당 부트 코드가 수행된다. 부트 코드의 주 역할은 파티션 테이블에서 부팅 가능한 파티션을 찾아 해당 파티션의 부트 섹터(boot sector)를 호출해주는 역할을 한다. 만약, 부팅 가능한 파티션이 없을 경우에는 미리 정의된 에러 메시지를 출력한다.
다음 표는 MBR 각 영역에 대한 세부적인 데이터구조를 나타낸다.
| 범위 (Byte Range) | 설명 (Decription) | 크기 (Size) | |
| 10 진수 | 16 진수 | ||
| 0 - 445 | 0x0000 - 0x01BD | Boot code | 446 bytes |
| 446 - 461 | 0x01BE - 0x01CD | Partition table entry #1 | 16 bytes |
| 462 - 477 | 0x01CE - 0x01DD | Partition table entry #2 | 16 bytes |
| 478 - 493 | 0x01DE - 0x01ED | Partition table entry #3 | 16 bytes |
| 494 - 509 | 0x01EE - 0x01FD | Partition table entry #4 | 16 bytes |
| 510 - 511 | 0x01FE - 0x01FF | Signature (0x55AA) | 2 bytes |
파티션 테이블은 각각 16 바이트씩 4개의 엔트리를 가지고 있다. 따라서 이러한 구조만 가진다면 하나의 볼륨(MBR을 갖는 볼륨)에서 파티션은 4개 밖에 생성할 수 없을 것이다. 과연 그럴까?
부팅 가능한 주 파티션을 생성한다면 4개 밖에 생성할 수 없다. 따라서, 멀티부팅을 할 경우 총 4개까지 운영체제를 설치 할 수 있을 것이다. 다만, 별도의 프로그램을 통해 MBR 영역이 아닌 볼륨의 다른 영역에 주 파티션 정보를 기록하여 연결해주는 경우도 있지만 사용해본 결과 별로 권하고 싶지는 않다.주 파티션이 아닌 데이터 저장을 위한 논리 파티션은 4개 이상 생성하는 것이 가능하다. 이는 다음 포스팅에서 자세히 살펴볼 것이다.
다음은 16 바이트의 파티션 테이블 엔트리의 세부적인 데이터구조이다.
| 범위 (Byte Range) | 설명 (Decription) | 크기 (Size) | |
| 10 진수 | 16 진수 | ||
| 0 - 0 | 0x0000 - 0x0000 | Boot Indicator 00 = do not use for booting 80 = system partition |
1 byte |
| 1 - 3 | 0x0001 - 0x0003 | Starting CHS address | 3 bytes |
| 4 - 4 | 0x0004 - 0x0004 | Partition type | 1 byte |
| 5 - 7 | 0x0005 - 0x0007 | Ending CHS address | 3 bytes |
| 8 - 11 | 0x0008 - 0x000B | Starting LBA address | 4 bytes |
| 12 - 15 | 0x000C - 0x000F | Total sectors | 4 bytes |
부트 지시자(boot indecator)는 해당 파티션이 부탕 가능한 파티션인지를 나타낸다. 0x80 값을 가질 경우 부팅 가능한 파티션을 의미하고, 0x00 값을 가질 경우 부팅이 가능하지 않은 파티션을 나타낸다. 그리고 CHS 주소 값이 나오는데 현재는 거의 대부분 LBA 모드를 사용하므로 사용되지 않고 있다. 그리고 해당 파티션의 시작 위치를 가르키는 LBA 주소 값과 파티션 전체의 섹터 수가 나온다. CHS와 다르게 LBA 주소의 마지막을 표시하지 않는 이유는 시작 LBA 주소에 섹터의 크기를 더하면 마지막 주소를 알 수 있기 때문이다.
4번째 바이트는 해당 파티션의 타입을 나타낸다. 4번째 필드를 System ID와 Partition type으로 구분하는 경우도 있지만 여기서는 파티션 타입으로 모두 정의한다.
| 16진수 | 설명 (Description) |
| 00h | Empty |
| 01h | DOS 12-bit FAT |
| 02h | XENIX root file system |
| 03h | XENIX /usr file system (obsolete) |
| 04h | DOS 16-bit FAT (up to 32M) |
| 05h | DOS 3.3+ extended partition |
| 06h | DOS 3.31+ Large File System (16-bit FAT, over 32M) |
| 07h | Advanced Unix |
| 07h | QNX |
| 07h | OS/2 HPFS |
| 07h | Windows NT NTFS |
| 08h | OS/2 (v1.0-1.3 only) |
| 08h | AIX bootable partition, SplitDrive |
| 08h | Commodore Dos |
| 08h | DELL partition spanning multiple drives |
| 09h | AIX data partition |
| 0Ah | OPUS |
| 0Ah | Coherent swap partition |
| 0Ah | OS/2 Boot Manager |
| 0Bh | Windows 95 with 32-bit FAT |
| 0Ch | Windows 95 with 32-bit FAT (using LBA-mode INT 13 extensions) |
| 0Eh | VFAT logical-block-addressable VFAT (same as 06h but using LBA) |
| 0Fh | Extended LBA partition (same as 05h but using LBA) |
| 10h | OPUS |
| 11h | FAT12 OS/2 Boot Manager hidden 12-bit FAT partition |
| 12h | Compaq Diagnostics partition |
| 14h | FAT16 OS/2 Boot Manager hidden sub-32M 16-bit FAT partition |
| 16h | FAT16 OS/2 Boot Manager hidden over-32M 16-bit FAT partition |
| 17h | OS/2 Boot Manager hidden HPFS partition |
| 17h | hidden NTFS partition |
| 18h | ASTSuspend AST special Windows swap file ("Zoro-Volt Suspend" partition) |
| 19h | Willowtech Willowtech Photon coS |
| 1Bh | Windows hidden Windows95 FAT32 partition |
| 1Ch | Windows hidden Windows 95 FAT32 partition (LBA-mode) |
| 1Eh | Windows hidden LBA VFAT partition |
| 20h | Willowsoft Overture File System (OFS1) |
| 21h | [reserved] officially listed as reserved |
| 21h | FSo2 |
| 23h | [reserved] officially listed as reserved |
| 24h | NEC MS-DOS 3.x |
| 26h | [reserved] officially listed as reserved |
| 31h | [reserved] officially listed as reserved |
| 33h | [reserved] officially listed as reserved |
| 34h | [reserved] officially listed as reserved |
| 36h | [reserved] officially listed as reserved |
| 38h | Theos |
| 3Ch | PowerQuest PartitionMagic recovery partition |
| 40h | VENIX 80286 |
| 41h | Personal RISC Boot |
| 41h | PowerPC boot partition |
| 42h | SFS(Secure File System) by Peter Gutmann |
| 45h | EUMEL/Elan |
| 46h | EUMEL/Elan |
| 47h | EUMEL/Elan |
| 48h | EUMEL/Elan |
| 4Fh | Obron boot/data partition |
| 50h | OnTrack Disk Manager, read-only partition |
| 51h | OnTrack Disk Manager, read/write partition |
| 51h | NOVELL |
| 52h | CP/M |
| 52h | Microport System V/386 |
| 53h | OnTrack Disk Manager, write-only partition |
| 54h | OnTrack Disk Manager (DDO) |
| 55h | EZ-Drive (see also INT 13/AH=FFh "EZ-Drive") |
| 56h | GoldenBow VFeature |
| 5Ch | Priam EDISK |
| 61h | SpeedStor |
| 63h | Unix SysV/386, 386/ix |
| 63h | Mach, MtXinu BSD 4.3 on Mach |
| 63h | GNU-HURD |
| 64h | Novell Netware 286 |
| 64h | SpeedStore |
| 65h | Novell NetWare (3.11) |
| 67h | Novell |
| 68h | Novell |
| 69h | Novell NSS Volume |
| 70h | DiskSecure Multi-Boot |
| 71h | [reserved] officially listed as reserved |
| 73h | [reserved] officially listed as reserved |
| 74h | [reserved] officially listed as reserved |
| 75h | PC/IX |
| 76h | [reserved] officially listed as reserved |
| 7Eh | F.I.X |
| 80h | Minix v1.1 - 1.4a |
| 81h | Minix v1.4b+ |
| 81h | Linux |
| 81h | Mitac Advanced Disk Manager |
| 82h | Linux Swap partition |
| 82h | Prime |
| 82h | Solaris (Unix) |
| 83h | Linux native file system (ex2fs/xiafs) |
| 84h | DOS OS/2-renumbered type 04h partition (hiding DOS C: drive) |
| 85h | Linux EXT |
| 86h | FAT16 volume/stripe set (Windows NT) |
| 87h | HPFS Fault-Tolerant mirrored partition |
| 87h | NTFS volume/stripe set |
| 93h | Amoeba file system |
| 94h | Amoeba bad block table |
| 98h | Datalight ROM-DOS SuperBoot |
| 99h | Mylex EISA SCSI |
| A0h | Phoenix NoteBIOS Power Management "Save-to-Disk" partition |
| A1h | [reserved] officially listed as reserved |
| A3h | [reserved] officially listed as reserved |
| A4h | [reserved] officially listed as reserved |
| A5h | FreeBSD, BSD/386 |
| A6h | OpenBSD |
| A9h | NetBSD |
| B1h | [reserved] officially listed as reserved |
| B3h | [reserved] officially listed as reserved |
| B4h | [reserved] officially listed as reserved |
| B6h | [reserved] officially listed as reserved |
| B6h | Windows NT mirror set (master), FAT16 file system |
| B7h | BSDI file system (secondarily swap) |
| B7h | Windows NT mirror set (master), NTFS file system |
| B8h | BSDI swap partition (secondarily file system) |
| BEh | Solaris boot partition |
| C0h | CTOS |
| C0h | DR-DOS/Novell DOS secured partition |
| C1h | DR-DOS6.0 LOGIN.EXE-secured 12-bit FAT partition |
| C4h | DR-DOS6.0 LOGIN.EXE-secured 16-bit FAT partition |
| C6h | DR-DOS6.0 LOGIN.EXE-secured 12-bit Huge partition |
| C6h | corrupted FAT16 volume/stripe set (Windows NT) |
| C6h | Windows NT mirror set (slave), FAT16 file system |
| C7h | Syurinx Boot |
| C7h | corrupted NTFS volume/stripe set |
| C7h | Windows NT mirror set (slave), NTFS file system |
| CBh | DR-DOS/OpenDOS secured FAT32 |
| CCh | DR-DOS secured FAT32 (LBA) |
| CEh | DR-DOS secured FAT16 (LBA) |
| D0h | Multiuser DOS secured FAT12 |
| D1h | Old Multiuser DOS secured FAT12 |
| D4h | Old Multiuser DOS secured FAT16 (<=32M) |
| D5h | Old Multiuser DOS secured extended partition |
| D6h | Old Multiuser DOS secured FAT16 (>32M) |
| D8h | CP/M-86 |
| DBh | Concurrent CP/M, Concurrent DOS |
| DBh | CTOS (Convergent Technologies OS) |
| E1h | SpeedStor 12-bit FAT extended partition |
| E2h | DOS read-only (Florian Painke's XFDISK 1.0.4) |
| E3h | DOS read-only |
| E3h | Storage Dimensions |
| E4h | SpeedStor 16-bit FAT extended partition |
| E5h | [reserved] officially listed as reserved |
| E6h | [reserved] officially listed as reserved |
| EBh | BeOS BFS (BFS1) |
| F1h | Storage Dimensions |
| F2h | DOS 3.3+ secondary partition |
| F3h | [reserved] officially listed as reserved |
| F4h | SpeedStor |
| F4h | Storage Dimensions |
| F5h | Prologue |
| F6h | [reserved] officially listed as reserved |
| FBh | VMware partition |
| FEh | LANstep |
| FEh | IBM PS/2 IML (Initial Microcode Load) partition |
| FFh | Xenix bad block table |
| FMh | VMware raw partition |
다음은 실제 필자의 MBR영역이다.
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가운데 파란색으로 표시된 영역이 부트 코드를 수행하면서 정상적이지 않은 동작이 발생할 경우 출력하는 3가지 종류의 에러 메시지들이다.
- Invalid partition table
- Error loading operating system
- Missing operationg system
다음 초록색으로 표시된 부분은 파티션 테이블을 나타낸다. 현재 해당 볼륨에 두개의 파티션이 존재하며, 첫 번째 파티션은 부팅가능한 파티션임을 알 수 있다. 각 파티션의 용량을 계산하면 다음과 같다.
- Partition #1 : Total Sectors (07 53 04 62) = 58 GB
- Partition #2 : Total Sectors (15 C9 40 E0) = 174 GB
각 파티션의 타입과 파티션의 시작위치를 살펴보면 다음과 같다.
- Partition #1 : Type (07h = Windows NT NTFS), Starting LBA addresses (00 00 00 3F)
- Partition #2 : Type (05h = DOS extended partition), Starting LBA addresses (07 53 04 A1)
그리고 마지막으로 MBR의 시그니처 값인 0x55AA가 오는 것을 알 수 있다.
그렇다면 파란색과 초록색 사이의 부분은 어떤 역할을 하는 걸까?
결론은 OS 버전에 따라 추가적인 부트 코드와 에러 메시지 지정, 장치의 GUID 값을 저장하고 있다. Windows 2000 (with SP3) 의 경우 해당 영역에 "C:\WINNT\\System32\dmadmin.exe" 파일을 호출하는 코드가 들어간다. 이외에도 각 OS 버전에 따라 추가적인 파일을 호출하는 구문이 들어간다. http://thestarman.narod.ru/asm/mbr/WTC.htm
그리고 추가적인 코드 외에도 기본으로 에러 메시지 지정 코드와 장치의 GUID 값을 저장한다. 위의 MBR 덤프를 살펴보면 오프셋 437 - 439 위치에 "2C 44 64" 값이 오는 것을 알 수 있다. 이것은 부트 코드 수행도중 에러 발생 시 에러 메시지의 위치를 지정하기 위한 것이다. MBR 영역은 부팅과 함께 메모리의 0000:7C00 번지에 로드된 후 0000:0600 번지로 이동한다.
이동한 상태에서 각 값의 위치("072C", "0744", "0763")는 각 에러메시지의 위치를 나타낸다. 이것에 대한 적당한 용어가 없으므로 에러 메시지 네이게이터(Error Message Navigator)라고 하자.
0000:072C : "Invalid partition table"
0000:0744 : "Error loading operating system"
0000:0763 : "Missing operating system"
하지만 이 값은 Windows 영문버전에서만 적용된다. 다음과 같이 독일어 버전에서는 오류메시지의 길이의 변화로 인해 값이 다르다. 그렇다면 한국어 버전에서는 왜 영어가 출력될까? 한글은 2 바이트를 쓰기 때문에 16 비트의 BIOS 상에서 해당 오류메시지를 출력하려면 기존에 설계된 코드 외에 추가적으로 많은 수정이 필요하기 때문일 것이다.
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(http://thestarman.narod.ru/asm/mbr/Win2kmbr.htm)
그리고 에러 메시지 네이게이터 다음에 오는 4 바이트 (오프셋 440 - 443)은 마운트된 장치의 GUID 값으로 사용된다. 자세한 내용은 다음을 참조하자. 2009/10/09 - [Storage Forensics] - Mounted Devices GUID Analysis
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TAG boot secotr
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안녕하세요 올려주신글 잘 보고있습니다.
2010/04/16 11:10 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]궁금한점이 있는데요 에러메세지 지정코드에 2c 44 63 이 오고 메모리 0000:7c00 에 로드되고 0000:0600 로 이동한다고하셨는데 , 이동한 상태에서 에러메세지 위치가 0000:072c 0000:0744 0000:0763 으로 어떻게 바뀌는 거죠?
아핫.. MBR의 크기가 512(0x200)이 됩니다. 따라서 0600으로 복사가 되면 전체 MBR 영역은 0600~0800영역이 됩니다. 따라서 이때 오류 메시지의 위치가 위와 같습니다.
2010/04/16 13:52 [ ADDR : EDIT/ DEL ]감사합니다. ㅎ 혹시 코드게이트2010 한국팀으로 참가하셨나요?
2010/04/16 14:51 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]팀으로 참가할 실력은 안되구요..^^
2010/04/16 18:56 [ ADDR : EDIT/ DEL ]