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計算機數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)研究

2022-02-22 01:07:20林我建
電腦知識與技術(shù) 2022年36期
關(guān)鍵詞:計算機

林我建

關(guān)鍵詞:計算機;數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù);數(shù)據(jù)損壞

中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A

文章編號:1009-3044(2022)36-0082-03

隨著計算機科技的不斷發(fā)展,個人工作學習、企業(yè)生產(chǎn)制造甚至是國家政府機構(gòu)政務(wù)服務(wù)中,計算機的使用頻率都得到了不小的提高,在給人們的日常工作生活帶來巨大便捷的同時,其數(shù)據(jù)存儲量過大造成的計算機數(shù)據(jù)丟失或損壞的頻次也越來越高,對數(shù)據(jù)保存、企業(yè)生產(chǎn)研究的負面影響不可忽視。因此,本文對計算機數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)的探討和研究,也就具備重要理論意義和現(xiàn)實價值。

1 數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)原理

在借助計算機恢復(fù)技術(shù)使計算機內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)信息得到良好恢復(fù)前,我們首先應(yīng)該準確科學地了解計算機數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)模式及其工作原理。在計算機數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)過程中,未正式投入使用的硬盤設(shè)備往往需要先經(jīng)過低級格式化、分區(qū)、高級格式化等工序后才能進一步儲存相關(guān)數(shù)據(jù),其中,低級格式化主要是對硬盤的磁道和扇區(qū)等進行劃分,圖1為低級格式化過程中硬盤存儲結(jié)構(gòu)劃分圖,從而更加方便數(shù)據(jù)的分區(qū)儲存。其次,分區(qū)主要是指對物理硬盤設(shè)備從邏輯角度進行一定劃分,將設(shè)備劃分為多個區(qū)域,實現(xiàn)計算機操作系統(tǒng)對硬盤設(shè)備的智能化管理和數(shù)字化管控,更加方便硬盤使用者對硬盤內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)信息進行控制與管理。高級格式化主要是將硬盤設(shè)備分區(qū)空間按照計算機存儲數(shù)據(jù)的具體類別,以一定的規(guī)則進行存儲。

FAT文件在硬盤分區(qū)空間系統(tǒng)中的存儲中,高級格式化主要是指將FAT文件系統(tǒng)地劃入并寫入設(shè)備的引導(dǎo)扇區(qū)文件分配表上,完成文件目錄表和數(shù)據(jù)區(qū)的形成,也就完成了硬盤設(shè)備五個部分的劃分,圖2即為高級格式化過程中硬盤設(shè)備的存儲結(jié)構(gòu)圖。由圖2 可知,硬盤的第一個扇區(qū)作為設(shè)備數(shù)據(jù)存儲過程中的主引導(dǎo)扇區(qū),主要包含主引導(dǎo)記錄部分和分區(qū)表部分兩大內(nèi)容,主引導(dǎo)記錄部分主要是硬盤分區(qū)的程序代碼,承擔著硬盤中操作軟件引導(dǎo)的基本職責,而操作系統(tǒng)則進一步與引導(dǎo)區(qū)連接,同樣包含了操作系統(tǒng)引導(dǎo)部分和分區(qū)參數(shù)的記錄模塊部分,其中,操作系統(tǒng)的引導(dǎo)部分主要是負責硬盤設(shè)備中計算機存儲文件是否為引導(dǎo)文件的判斷,如果存儲進入的文件為引導(dǎo)文件,則進一步將文件讀入內(nèi)存,并將其控制權(quán)和管理修改權(quán)賦予該文件,而分區(qū)參數(shù)模塊則主要是眾多的信息參數(shù)進行分區(qū)記錄,包括了分區(qū)的起始部分和結(jié)束部分,扇區(qū)進一步記錄著文件數(shù)據(jù)的存儲格式、根目錄大小甚至是FAT文件的個數(shù)等諸多內(nèi)容。文件分配表是計算機操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)的重要內(nèi)容,主要為冗余結(jié)構(gòu)設(shè)置模式,一個為另一個的備份,便于實現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)。盡管硬盤設(shè)備上的文件被分成多個小段,但文件與文件之間處于相互聯(lián)系和相互依存狀態(tài),也就能夠有效保證計算機操作系統(tǒng)準確對各類文件進行高效率讀取和存儲。在FAT分區(qū)后,目錄區(qū)域模塊中存放文件名和文件實際存放的數(shù)據(jù)區(qū)域中第一個族的族號信息等,進而能夠通過多種技術(shù)的配合,實現(xiàn)計算機信息的儲存和提取。

2 計算機數(shù)據(jù)損壞分析

計算機數(shù)據(jù)損壞類型主要包括硬盤數(shù)據(jù)損害常見的硬件故障和硬盤數(shù)據(jù)損害常見的軟件故障兩大部分內(nèi)容,其中,硬盤數(shù)據(jù)損壞常見的硬件故障原因是多元的,最常見是在外界環(huán)境條件處于嚴重震動狀況下的硬盤讀寫磁頭的損壞,該類型的磁頭損害往往使硬盤設(shè)備不能夠被識別。同時,硬盤接口故障、主板被燒甚至是芯片損毀、電源供應(yīng)過程中出現(xiàn)故障等導(dǎo)致硬盤出現(xiàn)問題,都是硬盤中數(shù)據(jù)出現(xiàn)損害的重要硬件故障類型。此外,硬盤存儲數(shù)據(jù)過程中存在著緩存故障時,同樣也會進一步導(dǎo)致計算機處于死機狀態(tài),或使計算機系統(tǒng)出現(xiàn)亂碼等諸多情況。硬盤數(shù)據(jù)損壞過程中,常見的軟件故障類型同樣多種多樣,既包含了人為對數(shù)據(jù)信息操作過程中的操作因素,也包含了計算機系統(tǒng)被外界病毒入侵甚至是被惡意程序侵占之后導(dǎo)致的諸多故障,該類故障都會進一步使計算機硬盤的數(shù)據(jù)處于損壞狀態(tài)。此外,最常見的計算機系統(tǒng)硬盤軟件故障即為計算機使用者誤刪除文件,或是將文件進行格式化。當出現(xiàn)該類故障時,往往表現(xiàn)為計算機系統(tǒng)中存儲的數(shù)據(jù)信息無法得到正常進入,也就不能對應(yīng)相應(yīng)文件進行讀取,或者是使文件處于丟失狀態(tài)或亂碼狀態(tài)。

3 數(shù)據(jù)損壞類型及相關(guān)恢復(fù)技術(shù)

根據(jù)計算機網(wǎng)絡(luò)信息存儲過程中數(shù)據(jù)的損壞類型,將數(shù)據(jù)損壞分為硬盤DBR區(qū)域的損害、文件的刪除及恢復(fù)損害以及硬盤重分區(qū)過程或者是分區(qū)表損壞而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)損壞三大種方式。

以硬盤DBR損壞為例分析可知,計算機操作系統(tǒng)能夠直接訪問的硬盤扇區(qū)即為DBR區(qū),該類扇區(qū)中主要包括了BPB部分和引導(dǎo)程序部分,BPB部分主要是對硬盤操作系統(tǒng)的扇區(qū)主要參數(shù)界面記錄,包括其起始扇區(qū)和結(jié)束扇區(qū),也包括了儲存于該扇區(qū)中內(nèi)部文件的儲存格式、根目錄參數(shù)信息等。引導(dǎo)程序部分則主要是對操作系統(tǒng)所訪問的MBR扇區(qū)中的文件進行判斷,當將計算機操作系統(tǒng)的權(quán)利交付給引導(dǎo)程序部分時,引導(dǎo)程序部分能夠借助取軟件運行實現(xiàn)本分區(qū)是不是引導(dǎo)分區(qū)的判斷,引導(dǎo)程序最終判別操作系統(tǒng)所進入的扇區(qū)為引導(dǎo)分區(qū)時,就可將相關(guān)數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存,并進一步將控制權(quán)交給該文件,進行文件數(shù)據(jù)操作。在該扇區(qū)運行過程中,DBR操作系統(tǒng)中的相關(guān)運行過程至關(guān)重要,當DBR操作系統(tǒng)遭到外界外力損害或是內(nèi)部物軟件攻擊時,計算機信息系統(tǒng)將出現(xiàn)不能正常啟動的情況,因此,操作系統(tǒng)首先應(yīng)該做好備份,保障計算機數(shù)據(jù)能夠在出現(xiàn)問題后利用備份實現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)、硬盤重分區(qū)或者是分區(qū)損害而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)恢復(fù)。

一般而言,儲存數(shù)據(jù)的硬盤重分區(qū)或分區(qū)表損壞,主要損害原因包括了人為因素和外界病毒入侵導(dǎo)致的硬盤邏輯零扇區(qū)被修改兩種情況,針對上述兩種情況下硬盤分區(qū)或分區(qū)表損害造成的數(shù)據(jù)恢復(fù),可以使用針對底層數(shù)據(jù)恢復(fù)的專用WINHEX軟件。圖3 即為WINHEX數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件啟動界面。

硬盤的第一個扇區(qū)包含著硬盤中最重要的數(shù)據(jù)

(1)主引導(dǎo)扇區(qū)介紹

主引導(dǎo)記錄(446字節(jié))(0000 – 01BD)

分區(qū)表項1(16字節(jié))(01BE – 01CD)

分區(qū)表項2(16字節(jié))(01CE – 01DD)

分區(qū)表項3(16字節(jié))(01DE – 01ED)

分區(qū)表項4(16字節(jié))(01EE – 01FD)

結(jié)束標志(2字節(jié)“55 AA”)(01FE 01FF)

(2)主分區(qū)表(DPT) (3)針對上圖DPT的信息,判斷各分區(qū)的大小和

起始位置:

在WINHEX軟件中,信息以字節(jié)為單位,即兩位十六進制為一個數(shù)據(jù)。并且低位在前,高位在后。數(shù)據(jù)塊的信息是以反向的方式書寫。

由此,主分區(qū)(DPT)表信息,包含的分區(qū)信息表示如下:

第一個分區(qū)的起始位置:72 74 43 20 偏移量(決定分區(qū)大?。?C 41 2B 6C

第二個分區(qū)的起始位置:73 65 72 20 偏移量(決定分區(qū)大?。?4 72 61 74

有了以上的基礎(chǔ),我們就可以進一步學習使用WINHEX,恢復(fù)分區(qū)表的故障。

4 實際應(yīng)用

就現(xiàn)階段而言,我國較為常用的數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件主要分為兩種:

(1)圖形界面的數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件

此類軟件圖形界面操作性較強,不需要專業(yè)的計算機知識。常見的有easy recovery,F(xiàn)inal data,recover?my files 等不同類型的軟件工具,具備不同的恢復(fù)效果。

(2)基于底層數(shù)據(jù)恢復(fù)的軟件

此類軟件為專業(yè)性較強軟件,必須要有一定的計算機基礎(chǔ)才可以學習使用,有著強大的數(shù)據(jù)恢復(fù)功能。常用底層恢復(fù)數(shù)據(jù)軟件有R-Stiao、WINHEX。

其中,WINHEX是基于十六進制編輯器為核心的數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件,具有強大的數(shù)據(jù)恢復(fù)功能,不僅能夠恢復(fù)數(shù)據(jù)信息,還能分區(qū)表出現(xiàn)損壞,電腦就識別不到硬盤,各種類型的文件打不開,都可以使用WIN?HEX進行恢復(fù)。

那么如何使用WINHEX恢復(fù)分區(qū)一個分區(qū)受損的硬盤呢?

我們拿一個直接分兩個區(qū)的硬盤(不用考慮EBR)為例操作。首先把DPT中兩個分區(qū)的起始位置與偏移量用0填充,此時硬盤無法使用。

打開WINHEX軟件,第一個分區(qū)標項(也就是用來描述C盤的)。首先,在第1個字節(jié)處(0扇區(qū)倒數(shù)第五行,倒數(shù)第二個字節(jié))填上分區(qū)引導(dǎo)標志,因為C盤是活動分區(qū),所以填上80。接著是第2、3、4字節(jié)(本分區(qū)起始磁頭號、扇區(qū)號、柱面號),填上:01 01 00。第5字節(jié)是分區(qū)類型符0B是FAT32,07是NTFS。第6、7、8字節(jié)填什么都可以。第9、10、11、12字節(jié),本分區(qū)之前已用了的扇區(qū)數(shù),也就是MBR所占用的扇區(qū)數(shù)是63。但是要將63轉(zhuǎn)為十六進制數(shù)是3F,不夠四個字節(jié)前面加零,也就是00 00 00 3F,再將此數(shù)從右向左依次序反過來就是3F 00 00 00。第13、14、15、16 字節(jié)是本分區(qū)的總扇區(qū)數(shù),也就是C盤的大小,這就要通過稍微一點點計算來得到了。因為C盤是從第63個扇區(qū)開始,而C盤后面緊接著的是EBR,所以用EBR所在的第一個扇區(qū)數(shù)減去63就是C盤的大小。EBR的結(jié)束標志也一定是55AA,那么,只要找到這個結(jié)束標志,再看看這個扇區(qū)是不是EBR。單擊“搜索”——“查找十六進制數(shù)值……”,然后出來一個對話框,在文本框中輸入“55AA”,搜索框中選“全部”,然后選中“條件”,把偏移量設(shè)置為“512=510”。再單擊“確定”。首先找到第一個“55AA”,羸弱看到,個扇區(qū)在第63個扇區(qū)上,并不是要找的EBR,再按F3繼續(xù)查找,EBR的結(jié)構(gòu)和MBR的結(jié)構(gòu)是一樣的,所以在倒數(shù)第五行倒數(shù)第二個字節(jié)應(yīng)該是0001,并且前446個字節(jié)應(yīng)該是0,終于找到了真正的EBR,在1435392 扇區(qū),用1435392減去63,得到1435329,再轉(zhuǎn)為16進制,就是15E6C1,將他倒轉(zhuǎn)過來就是C1E61500,這就是C 盤的大小。這樣,第一個分區(qū)表項填寫完畢。

5 結(jié)論

計算機恢復(fù)技術(shù)為保障人們的正常工作、生活提供助力。本文在探究數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)原理的基礎(chǔ)上,對計算機數(shù)據(jù)損害過程分析,進一步對計算機數(shù)據(jù)損害類型和對應(yīng)的數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)進行研究,最后以實例研究分析方法論述了計算機數(shù)據(jù)回復(fù)的技術(shù)應(yīng)用,為更好地利用計算機數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)造福企業(yè)和民眾提供更多思路。

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