Während des Boot-Vorgangs wird mit Hilfe der Daten, die im Master-Boot-Record (MBR) gespeichert sind, das Betriebssystem gestartet.
Das Betriebssystem liest aus den Partitions-Tabellen die Informationen, welche Daten wo auf der Festplatte gespeichert sind. Die Einteilung und Größe der Partitionen kann man bei der Installation eines Betriebssystems selbst festlegen.
Dateisystem
Auf einem Datenträger sind viele verschiedene Bitfolgen gespeichert, welche Daten oder ausführbare Algorithmen enthalten. Eine bestimmte zusammengehörende Bitfolge wird Datei genannt.
Im Dateisystem einer Partition gibt es für die Dateien zwei Bereiche:
Partitions-Datei-Tabelle (FAT = File Allocation Table): eine Tabelle in welcher die Namen und die Speicherorte aller Datei gespeichert sind,
Datenbereich: ein adressierter Bereich auf der Festplatte, in welchem die Bitfolgen der Dateien gespeichert sind.
Einen möglichen Speicherort von Daten, dem eine Adresse zugeordnet ist, nennt man einen Cluster. Ein Cluster hat eine bestimmte Größe. Die Größe eines Clusters ist vom gewählten Dateisystem und dem genutzten Betriebssystem abhängig.
Die Bitfolgen der Dateien werden in den adressierten Clustern gespeichert:
Wenn eine Datei gespeichert wird, die weniger Bits an Daten speichert, als ein Cluster mindestens hat, kann nur diese eine Datei im Cluster gespeichert werden. Der Rest des Clusters bleibt ungenutzt.
Wenn eine Datei gespeichert wird, die mehr Bits an Daten speichert, als ein Cluster hat, werden mehrere Cluster genutzt um die Datei zu speichern. Der Dateiinhalt wird auf verschiedene Cluster aufgeteilt.
Wenn eine Datei gelöscht wird, dann wird nur der Eintrag der Datei in der Partitions-Datei-Tabelle gelöscht. Die eigentlichen Daten, die auf der Festplatte in den Clustern gespeichert sind, werden nicht verändert. Deswegen kann eine gelöschte Datei solange wiederhergestellt, bis die Daten in den Clustern von neuen Daten überschrieben wurden.
Bevor also eine Festplatte verkauft, verschenkt oder verschrottet wird, sollten die darauf gespeicherten Daten mit entsprechenden Programmen überschrieben werden.
Datei-Arten
Die Bitfolgen, welche als Dateien gespeichert werden, kann man in drei verschiedene Datei-Arten unterteilen:
Die Bitfolge in einer Text-Datei besteht aus einer Folge von jeweils 8 Bit. Einer dieser Bitfolgen von 8 Bit werden:
zwei Zeichen aus dem Hexadezimalcode und
ein bestimmtes Zeichen zugeordnet
Eine solche Zuordnungstabelle sieht wie folgt aus:
Mit einem speziellen Programm (Hexeditor) kann der Inhalt einer Datei angezeigt werden. Die Anzeige des Hexeditors ist in drei Teile unterteilt:
ganz links steht der Datei-Offset der Datei, also die Adresse einer Bitfolge relativ zum Anfang der Datei. Der Datei-Offset wird mit den Symbolen des Hexadezimalsystems notiert, so dass eine Stelle für eine Bitfolge von 4 Bit steht.
in der Mitte steht der Inhalt der Datei als Bitfolge. Um Platz zu sparen wird die Bitfolge in der Hexadezimalschreibweise notiert.
ganz rechts steht das Zeichen, welches der Bitfolge zugeordnet wird.
Im folgenden Beispiel wird der Inhalt einer Textdatei angezeigt, in welcher ein paar Vokabeln gespeichert sind.
Manche Dateien enthalten Bitfolgen, die von bestimmten Programmen z.B. einem Grafikprogramm geschrieben worden sind.
Öffnet man eine solche Datei in einem Hexeditor, dann wird in der Mitte die Bitfolge der Datei in der Hexadezimalschreibweise dargestellt. Im rechten Bereich versucht der Hexeditor die Bitfolge als Zeichen gemäß der Zuordnungstabelle darzustellen. Es werden aber nur seltsame Zeichenfolgen ohne jegliche Bedeutung angezeigt, da die Bitfolgen nur für bestimmte Programme z.B. Grafikprogramme eine Bedeutung haben.
Der Anfang einer Bilddatei sieht z.B. wie folgt aus:
Nur ein passendes Programm (z.B. ein Webbrowser) kann diese Bitfolge als Bild anzeigen.
Eine ausführbare Datei enthält eine Folge von 1 und 0, die vom Betriebssystem als Programm gestartet werden.
Der Anfang der ausführbaren Datei, welche den Chromium-Browsers unter Linux startet, sieht z.B. wie folgt aus:
Auch hier führt der Versuch die Bitfolgen als Zeichen zu interpretieren zu einem sinnlosen Buchstabensalat.
Teste dich!
Test 1
Ordne die folgenden Dateiarten den richtigen Beschreibungen zu! Ziehe dazu die blau gefärbten Begriffe in die richtigen Felder.
Text-Datei
Die Bitfolge in diesem Datei-Typ besteht aus einer Folge von jeweils 8 Bit, welcher ein bestimmtes Zeichen zugeordnet ist.
Proprietäre Datei
Die Bitfolge in diesem Datei-Typ kann nur von bestimmten Programmen sinnvoll als Daten verarbeitet werden.
Ausführbare Datei
Die Bitfolge in diesem Datei-Typ kann nur von einem bestimmten Betriebssystem als Programm ausgeführt werden.
