BÁO CÁO THỰC TẬP-Đề tài Mạng riêng ảo VPN trên nền công nghệ MPLS

1 Tổng quan về FAT 12File Allocation Table FAT – bảng định vị tệp là một bảng chứa trong đĩa cứnghoặc đĩa mềm mà chỉ định trạng thái và vị trí của các cluster dữ liệu trong đĩa.FAT có th

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAMHỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

-TIỂU LUẬN – MẠNG THẾ HỆ SAU

Đề tài: Mạng riêng ảo VPN trên nền công nghệ

MPLS

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS LÊ NGỌC GIAO

HỌC VIÊN: NGUYỄN HOÀNG ANH – CH09CNT4 NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI – CH09CNT4 LƯU THỊ THU HÀ – CH09CNT4

GIANG NGUYÊN VIỆT – CH09CNT4 ĐÀO NGỌC THÀNH – CH09CNT4

HÀ NỘI 6/2010

Mục lục

1 Tổng quan về FAT 12 5

1.1 Tổ chức đĩa 5

1.2 Boot Sector 6

1.3 FAT (File Allocation Table) 8

1.4 Thư mục (Directories) 9

1.5 Tại sao cần bảng FAT 11

1.6 Đóng gói FAT 12

2 Giới thiệu về FAT 16 13

2.1 Định nghĩa FAT16: 13

2.2 Master Boot Record (MBR) 13

2.3 Sự phân vùng ổ cứng 15

3 Tổng quan về FAT32 18

3.1 Giới thiệu FAT32 18

3.2 Cấu trúc hệ thống file FAT32 19

3.2.1 Boot Sector và BPB 20

3.2.2 Cấu trúc vùng dữ liệu của FAT32 22

3.2.3 Cấu trúc thư mục FAT32 22

Danh sách các hình vẽ

Hình 1Tổ chức đĩa của hệ thống file FAT 12 5

Hình 2Ví dụ về việc sử dụng bảng FAT 12

Danh các các bảng biểu

Bảng 1Tổng kết tổ chức của đĩa 6

Bảng 2 Boot sector cho đĩa mềm định dạng DOS 7

Bảng 3 Các giá trị danh mục FAT 8

Bảng 4 Danh mục thư mục (Directory entry) 9

Bảng 5 Bảng thuộc tính chi tiết 10

Bảng 6 Bảng thông tin chi tiết về MBR 14

Bảng 7 Partition Entry 15

Bảng 8 Danh sách các kiểu bảng FAT thông dụng trên Hệ điều hành của MS 15

Bảng 9 Bản ghi khởi động của FAT16 17

Bảng 10 Thông tin đĩa trên FAT16 17

Bảng 11 Kích thước của cluster so với ổ cứng 18

Bảng 12 Kích thước cluster mặc định cho FAT32 19

Bảng 13 Bảng cấu trúc của Boot Sector và BPB 21

Bảng 14 Cấu trúc FAT32 Root Directory 23

1 Tổng quan về FAT 12

File Allocation Table (FAT) – bảng định vị tệp là một bảng chứa trong đĩa cứnghoặc đĩa mềm mà chỉ định trạng thái và vị trí của các cluster dữ liệu trong đĩa.FAT có thể được coi là “mục lục” của một đĩa Nếu FAT bị phá hủy hoặc mất, đĩa

sẽ không thể đọc được Fat 12 là hệ thống file trong một đĩa mềm Số 12 được suy

từ thực tế là bảng FAT gồm các danh mục 12 bit (12 bit entries)

Không gian chứa trong một đĩa mềm được phần chia thành các đơn vị được gọi là

sector Trong những thiết bị chứa lớn hơn, một bó các sectors tạo thành một cluster Tuy nhiên, đối với một đĩa mềm, số lượng các sector trong một cluster là

một Cũng như thế, kích cỡ của một sector ( và cũng là một cluster) là 512 bytes

cho một đĩa mềm

1.1 Tổ chức đĩa

Một đĩa mềm FAT 12 gồm 4 phần chính như sau: boot sector, các bảng FAT, root

directory (thư mục gốc), và vùng dữ liệu

Hình 1Tổ chức đĩa của hệ thống file FAT 12

 Boot sector bao gồm sector đầu tiên (sector 0) trong dung lượng đĩa Boot

sector chứa thông tin đặc tả về phần của tổ chức của file hệ thống, kể cảcách các bản sao của bản FAT được thể hiện, độ lớn của một sector, sốlượng sector có trong một cluster…

 FAT tables -Các bảng FAT chứa con trỏ tới tất cả các cluster trong đĩa, và

chỉ định số của cluster tiếp theo trong chuỗi cluster hiện tại, chỉ ra mộtcluster trống hoặc có lỗi Các bảng FAT là cách duy nhất để tìm vị trí củacác file và thư mục trong phần còn lại của đĩa Có hai bản sao thừa đặctrưng của bảng FAT trong đĩa cho an toàn dkữ liệu và mục đích khôi phục.Trong một đĩa mềm, do một cluster chỉ gồm một sector, có một danh mụcFAT trỏ đến tất cả các sector trong đĩa

 Root directory-thư mục gốc: là thư mục chính trong đĩa Không giống các

thư mục khác định vị trong vùng dữ liệu của đĩa, root directory có một kích

cỡ giới hạn ( với FAT 12, 14 sector * 16 danh mục thư mục cho mỗi sector

=224 mục có thể), giới hạn tổng số lượng file hoặc thư mục có thể tạo ratrong đó.

 Data Area- Vùng dữ liệu: sector hay cluster đầu tiên của vùng dữ liệu

tương ứng với cluster 2 của file hệ thống(cluster đầu tiên luôn luôn làcluster 2) Vùng dữ liệu bao gồm file và thư mục dữ liệu và mở rộng trêncác sector còn lại của đĩa

Tổ chức đĩa được tổng kết ở bảng dưới

Logical

Sector Nội dung

1 Sector đầu tiên trong FAT đầu tiên

10 Sector đầu tiên trong FAT thứ hai

19 Sector đầu tiên trong root directory của đĩa mềm

XX Sector cuối cùng trong root directory (xem bytes 17 và 18 trong

Byte bắt

đầu Độ dài (đơn vịbytes) Dữ liệu chứa

17 2 Số lượng tối đa của mục root directory

54 8 Loại file hệ thống (ví dụ FAT12, FAT16) e

62 - Phần còn lại của boot sector (bỏ qua)

Bảng 2 Boot sector cho đĩa mềm định dạng DOS

a Tổng số đếm sector- đây là trường 16 bit là số lượng sector trong volume

Số đếm này gồm cả số của tất cả các sector trong 4 vùng của đĩa Với FAT

12 và FAT 16, trường này thể hiện số sector Với FAT 32, tổng số sectorđược thể hiện trong trường từ byte 32 đến 35

b Boot signature: boot signature mở rộng Đây là chữ ký byte chỉ rõ 3 trườngsau trong boot sector sẽ hiện diện Giá trị nên là 0x29 để chỉ rõ điều đó

c Volume id- Cũng là Volume Serial number Trường này, cùng với Volumelabel, hỗ trợ theo dõi đĩa Những giá trị đó cho phép hệ thống file FAT pháthiện ra việc đưa đĩa sai vào ổ mềm ID này luôn được sinh bởi kết hợp củangày và thời gian trong một giá trị 32 bit

d Volume lable- Trường này hợp với trường 11 byte ghi volume label trongroot directory Ghi chú: hệ thống file FAT phải chắc rằng việc cập nhậttrường này khi trường volume label trong root directory đổi tên hay đượctạo ra Việc thiết lập cho trường này khi không có volume label là chuỗi

“NO NAME ”

e File system type Một trong những chuỗi “FAT12 ”, “FAT16 ”, “FAT ”.Ghi chú: nhiều người nghĩ rằng chuỗi trong trường này để xác định loạiFAT nào nhưng điều đó không đúng Chuỗi này chỉ là thông tin và khôngđược hệ Microsoft xác định loại FAT bởi nó thường không được thiết lập

hoặc không thể hiện Chuỗi này nên được thiết lập dựa trên loại FAT domột số hệ thống đọc file không phải của Microsoft đọc nó.

1.3 FAT (File Allocation Table)

Như đã đề cập, FAT là cấu trúc dữ liệu ánh xạ các sectors dữ liệu trong thiết bị lưutrữ Nó tương tự như một mảng và mỗi mục trong FAT tương ứng với một cluster

dữ liệu trong đĩa Giá trị của mỗi mục trong FAT được quan tâm là những giá trị

 Một giá trị chỉ rằng cluster dữ liệu này có là cluster cuối cùng của file

 Một giá trị chỉ rằng cluster dữ liệu này đang chưa sử dụng

 Một giá trị chỉ lúc cluster dữ liệu tiếp theo của file hiện tại được sắp xếp vịtrí

Giá trị của mục FAT được mô tả rõ dưới đây:

Giá trị Ý nghĩa0x00 Không sử dụng0xFF0-

0xFF6 Cluster đã dùng0xFF7 Cluster xấu0xFF8-

0xFFF Cluster cuối cùng trong một file(giá trị

khác) Số của cluster tiếp theo trongfile

Bảng 3 Các giá trị danh mục FAT

Chuyển từ số sector vật lý sang số sector logic

FAT không làm việc với các giá trị sector dữ liệu logic Với hệ thống FAT 12,trong khi xác định số sector logic từ số sector vật lý, 2 yêu tố sau cần phải xemxét:

 Từ việc tổ chức đĩa: coi như 33 sectors đầu tiên được định nghĩatrước Sector dữ liệu hiện thời mà giữ dữ liệu người dùng không tồntại trong 33 sectors đầu tiên và được bắt đầu bởi sector 33 ( bắt đầu

từ 0)

 Các mục (entries) tại vị trí 0 hoặc 1 của bảng FAT được chiếm Do

đó chính entry 2 của bảng FAT chứa phần mô tả cho sector vật lý số33

Do đó, số sector vật lý = 33 + số mục FAT (FAT entry number) – 2

Ví dụ, entry 5 của FAT tham chiếu tới sector dữ liệu vật lý số 36

Mỗi danh mục thư mục chứa thông tin sau đây về file và thư mục con mà nó trỏtới

Vị trí (đơn vị

byte bytes) Độ dài (in bytes) Mô tả

0 8 Tên tệp (xem các ghi chú dưới đây về byte

đầu tiên trong trường này)

Bảng 4 Danh mục thư mục (Directory entry)

Ghi chú: Chúng ta đã biết rằng trong hệ thống FAT 12, một cluster chỉ có mộtsector Do đó, ta có thể dùng sector thay cluster trong tài liệu này

Ghi chú về các mục của thư mục:

1 Trường cluster logic đàu tiên chỉ rõ điểm bắt đầu của file hoặc thư mụccon Do đó, mục vào thư mục trỏ tới một file hoặc một thư mục con.Ghi nhớ rằng nó cho giá trị của danh mục FAT Ví dụ, nếu Cluster logicđầu tiên có giá trị là 2 thì nó chỉ định rằng danh mục tới mảng FAT sẽ là

2, mà cluster vật lý sẽ là 33 trong hệ thống FAT 12 Nếu giá trị củaCluster logic đầu tiên là 0, nó tham chiếu tới cluster đầu tiên của thưmục gốc và danh mục thư mục do đó mô tả thư mục gốc ( Nhớ rằng thưmục gốc được liệt kê dưới dạng danh mục “ ”, nó là thư mục cha của tất

cả các thư mục trong nó

2 Nếu byte đầu tiên của trường Filenam là 0xE5, danh mục thư mục là

free (là đang không sử dụng) và do đó không có file nào hoặc thư mục

con nằm trong danh mục thư mục này

3 Nếu byte đầu tiên của trường filenam là 0x00 thì danh mục thư mục làrỗi và tất cả các danh mục thư mục còn lại trong thư mục này đều là rỗi

4 Trường thuộc tính của một danh mục thư mục có 8 bit mà mỗi bit chomột thuộc tính của file hoặc thư mục được trỏ bởi danh mục thư mụcnày, như sau:

Bit Mask Thuộc tính

Bảng 5 Bảng thuộc tính chi tiết

a Nếu một bit trong trường thuộc tính được thiết lập (ví dụ 1), có nghĩa là filehoặc thư mục con mà danh mục thư mục trỏ tới có thuộc tính tương ứng vớibit đó Ví dụ, nếu trường thuộc tính là 0001 0010, có nghĩa là file/thư mụccon được trỏ là một thư mục được giấu ( Bit 1 được bật, chỉ định rằng nóđược giấu, bit 4 được bận, chỉ định nó là một thư mục con, không phải làmột file Nhớ rằng bit được đánh số từ phải sang trái

b Nếu byte thuộc tính có giá trị là 0x0F, có nghĩa là danh mục thư mục là mộtphần của tên file dài và có thể được bỏ qua do mục đính của việc gán này (

5 Các định dạng cho trường thời gian và dữ liệu được đặc tả trong whitepaper của Microsoft cho hệ thống FAT

6 Danh mục thư mục chỉ định nơi mà file hoặc thư mục con bắt đầu(trường Cluster logic đầu tiên) và độ dài của file hoặc thư mục con(trường File size) Tuy nhiên, file hoặc thư mục con nói chung khôngđược lưu một cách liên tục Đối với một file dài hơn một cluster, ta phải

sử dụng FAT để tìm các cluster còn lại mà file được lưu trong đó

FAT 12 – biểu diễn tên file và phần mở rộng

Các tên file trong DOS truyền thống giới hạn 8 ký tự cho tên và 3 ký tự cho phần

mở rộng Có một vài điều để nhận biết:

 Các tên File/thư mục và các mở rộng không kết thúc null trong danhmục thư mục

 Tên của File/thư mục luôn luôn chiếm 8 bytes- nếu chúng ngắn hơn

8 bytes (ký tự), các bytes còn lại được chèn bởi ký tự trống (mãASCII là 32 hoặc Hex là 0x20) Điều này cũng được áp dụng chophần mở rộng 3 ký tự

 Các tên file/thư mục và phần mở rộng luôn luôn là chữ hoa Các tênfile/thư mục luôn được chuyển thành chữ hoa

 Các tên của thư mục có thể cũng có phần mở rộng

 “FILE1” và “FILE1.TXT” là duy nhất (mở rộng quan trọng)

 Các file và thư mục không thể có tên giống nhau ( kể cả các thuộctính có khác nhau)

Dưới đây là ví dụ cách tên file được chuyên thành 11 bytes cho tên file/thư mục vàphần mở rộng trong danh mục thư mục:

 Tên file được cung cấp [0123456789012]

 “foo.bar”  “FOO BAR”

 “FOO.BAR”  “FOO BAR”

 “Foo.Bar”  “FOO BAR”

1.5 Tại sao cần bảng FAT

Directory entry có một trường gọi là First Logical Cluster-Cluster logic đầu tiênchỉ ra file hoặc thư mục con bắt đầu Do các file và thư mục có thể lớn hơn mộtsector, một thư mục hay file có thể được chứa qua nhiều hơn một sector Cácsector dữ liệu thuộc về một file hoặc một thư mục không phải luôn luôn có vị trígần cạnh nhau trong bộ nhớ Một FAT do đó được sử dụng để duy trì việc theo dõicác sector được cấp phát, định vị cho file nào

Để lấy ra toàn bộ nội dung của một file, ví dụ, Cluster logic đầu tiên phải trỏ đến

số sector mà giữ 512 byte dữ liệu đầu tiên Dữ liệu của sector này cần được đọc

Để xác định xem còn dữ liệu hay không, ta phải xem mục FAT mà tương ứng vớiCluster logic đầu tiên Bằng việc kiểm tra giá trị của mục FAT, ta có thể xác địnhđược có sector khác được cấp phát cho file hay không Nếu có, giá trị sector logic

sẽ được chuyển thành giá trị sector vật lý và dữ liệu trong sector đó được đọc Tiếptheo, mục FAT của sector dữ liệu thứ hai được kiểm tra xem đã hết file chưa, nếukhông lại làm tiếp

Do đó, FAT cho phép truy cập dữ liệu chứa trong các sector không liên tục củathiết bị lưu trữ.

Trong hình dưới, File1.txt được chứa trong sector logic 2,4,6 và 7 Trường thưmục “Start Cluster” i.e Cluster logic đầu tiên trỏ vào sector số 2 là sector dữ liệuđầu tiên Trong FAT, giá trị của mục FAT 2 là 4, chỉ rõ là sector dữ liệu tiếp theocủa file 1.txt được chứa trong sector 4 Sector cuối cùng là 7, đương nhiên giữ giátrị EOC (End of C)

Hình 2Ví dụ về việc sử dụng bảng FAT

1.6 Đóng gói FAT

Trong phần này mô tả cách giá trị 12 bit được chứa trong bảng FAT

Không gian đĩa mềm là 1.44 Mbytes

Số lượng byte trong một sector =512

Số lượng sector trong 1.44 M = x xấp xỉ 2812

Do đó, số lượng các bit cần có đánh địa chỉ cho “x” sector là 12 bits (211 <2812

<212)

Vậy 12 bit là số bit tối thiểu cần cho truy cập không gian 1.44M của đĩa mềm Vấn đề của 12 bit chính là việc máy tính lưu trữ tất cả mọi thứ dưới dạng 8 bit (1byte) Do đó, khi lưu 12 bit, lựa chọn sử dụng 16 bit để lưu 12 bit là không thỏađáng bởi việc để lãng phí 4 bit không sử dụng cho mỗi danh mục FAT Do khônggian đĩa đối với đĩa mềm nên một giải pháp khác đã được thiết kế Giải pháp nàygói 2 danh mục FAT (tổng 24 bit) vào 3 vị trí 8 bits Việc đó rất hiệu quả, tuynhiên cần phải thực hiện một ít động tác để tách danh mục đơn ra Để minh họa, taxem xét ví dụ sau:

Vị trí của byte:

0 76543210

1 54321098

2 32109876

Không gian 3 bytes này giữ 2 danh mục FAT Danh mục đầu tiên là

109876543210 mà 4 bit đầu đến từ vị trí byte 1 Danh mục FAT thứ hai là

321098765432 mà 4 bit cuối cũng đến từ vị trí byte1

Vậy cách thức mà chúng ta làm việc với FAT như thế nào? Trước tiên, chúng taphải coi FAT là một mảng các bytes gồm 8 bit bởi vì đó chính là cách biểu diễnduy nhất trên C Bây giờ, chúng ta muốn truy cập danh mục FAT thứ n thì chúng

ta phải chuyển giữa giá trị 8 bit và 12 bit

2 Giới thiệu về FAT 16

2.1 Định nghĩa FAT16:

Với HĐH MS-DOS, hệ thống tập tin FAT (FAT16-để phân biệt với FAT32)được công bố vào năm 1981 đưa ra một cách thức mới về việc tổ chức và quản lýtập tin trên đĩa cứng, đĩa mềm Tuy nhiên, khi dung lượng đĩa cứng ngày càng tăngnhanh, FAT16 đã bộc lộ nhiều hạn chế Với không gian địa chỉ 16 bit, FAT16 chỉ

hỗ trợ đến 65.536 liên cung (clusters) trên một partition, gây ra sự lãng phí dunglượng đáng kể (đến 50% dung lượng đối với những ổ đĩa cứng trên 2 GB)

2.2 Master Boot Record (MBR)

MBR là giống nhau trên mọi Hệ điều hành, nó được lưu trữ tại Sector đầutiên trên đĩa cứng, đó là Cylinder 0, Head 0, Sector 1 Đây là những lệnh đầu tiên đượcchạy trên máy tính sau quá trình kiểm tra toàn bộ phần cứng của máy (POST) và điềukhiển quá trình chạy các phần mềm tiếp theo trên đĩa cứng MBR cũng bao gồm hệ thốngtập tin chứa đựng các thông tin về các section khác trên đĩa cứng Đương nhiên nếu cóbất kỳ điều gì xảy ra đối với section chỉ có 512 byte này, ổ cứng của bạn sẽ không hoạtđộng được

000h Executable Code (Boots Computer) 446 Bytes

1BEh 1st Partition Entry (See Next Table) 16 Bytes

Bảng 6 Bảng thông tin chi tiết về MBR

00h Current State of Partition (00h=Inactive, 80h=Active) 1 Byte

02h Beginning of Partition - Cylinder/Sector (See Below) 1 Word

08h Number of Sectors Between the MBR and the First Sector

in the Partition

1DoubleWord0Ch Number of Sectors in the Partition

1DoubleWord

Bảng 7 Partition Entry

04h 16-bit FAT (Partition Smaller than 32MB)

05h Extended MS-DOS Partition

06h 16-bit FAT (Partition Larger than 32MB)

0Bh 32-bit FAT (Partition Up to 2048GB)

0Ch Same as 0BH, but uses LBA1 13h Extensions

0Eh Same as 06H, but uses LBA1 13h Extensions