Восстановление данных

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Восстановление данных — процедура извлечения информации с запоминающего устройства в случае, когда она не может быть прочитана обычным способом.

Восстановление может осуществляться с любого компьютерного носителя, включая CD, DVD, жёсткие диски, флеш-память и т. д. Как правило, восстановлению подлежат данные, представляющие определённую ценность.

Причины[править | править исходный текст]

Необходимость в восстановлении может возникнуть, когда носитель имеет аппаратные или программные повреждения, или же — когда файлы данных были лишь отмечены в качестве удалённых, но продолжают храниться до того, как будут перезаписаны.

Некоторые распространенные причины для необходимости восстановления данных представлены в таблице:

Тип носителя Нарушение организации данных Физические повреждения
Дискета Вследствие аппаратно-программных ошибок при записи данных, случайное удаление Размагничивание, царапины, загрязнение поверхности[1]
Компакт-диск Вследствие аппаратно-программных ошибок при записи данных Повреждение/разложение прозрачного, регистрируемого или отражающего слоя[2]
NAND-Flash Вследствие неправильного извлечения устройства, несанкционированное форматирование, случайное удаление Поломка платы, разрушение контактов, сгорание стабилизаторов питания, контроллеров[3]
Жесткий диск Несанкционированное форматирование, случайное удаление, повреждение секторов содержащих служебную информацию Сбой в ПЗУ контроллера, поломка блока магнитных головок, дефекты поверхности магнитной пластины[4]

Способы восстановления[править | править исходный текст]

В настоящее время существует два основных способа восстановления данных. Способ выбирается в зависимости от возникшей неисправности накопителя. Программно-аппаратный метод применяют в тех случаях, когда программный способ не даст результата.

Программный способ[править | править исходный текст]

Программный способ — это восстановление данных без физического вмешательства в устройство накопителя, а также в функционирование микропрограммы и структуру модулей служебной информации. Данный способ применяется в случаях, когда сохранена работоспособность самого накопителя, но по той или иной причине доступ к данным, хранящимся на нём, утрачен. Причиной этого может стать форматирование логических дисков, неудачное изменение логической геометрии накопителя, удаление информации, частичное, либо полное разрушение файловой системы, как информации о структуре размещения данных на накопителе. Зачастую в перечисленных случаях удаётся восстановить большую часть данных, однако встречаются случаи, когда восстановление утраченных данных невозможно (частным случаем можно считать перезапись данных). Для автоматизации процесса восстановления написано множество программ, в том числе и бесплатных.

Восстановление структуры файловой системы[править | править исходный текст]

В случае форматирования логического диска или раздела, структура и атрибуты данных не нарушаются, но изменяется либо инвентаризируется(приводится в начальное состояние) информация о расположении данных на данном накопителе.

При быстром форматировании обновляется малая часть файловой таблицы, часть служебных записей остается, необходимо лишь интерпретировать ее и прочитать данные в нужном порядке.

Полное форматирование может обновить всю файловую таблицу, поэтому восстановление структуры файлов и папок не всегда возможно. Для восстановления данных без информации о структуре можно использовать восстановление файлов по сигнатурам.

Если произошло повреждение файловой системы в результате программного сбоя или неисправности носителя, программы для восстановления данных могут восстановить часть информации, зависящую от объема повреждений.

Восстановление удаленных данных файловой системы[править | править исходный текст]

При удалении данных, на самом деле, данные физически остаются на накопителе, однако в файловой системе более не отображаются, а место на носителе, где они располагаются, помечается как свободное и готовое к записи новой информации. В данном случае атрибуты файлов изменяются. В случае записи в данный раздел или логический диск может произойти частичное или полное замещение данных, помеченных, как удаленные.

Подобные файлы можно легко прочитать и восстановить со всеми атрибутами и информацией о расположении, прочитав служебные записи файловой системы. Существуют как программы только для восстановления удаленных данных, так и комплексные решения, где восстановление удаленных данных — лишь одна из функций.

Также существуют специальные программы — «шредеры», предназначенные для уничтожения данных.[5] После правильного использования таких программ восстановление невозможно.

Восстановление по сигнатурам[править | править исходный текст]

В случае, когда реконструкция файловой системы невозможна в силу каких-либо причин, некоторые файлы все еще можно восстановить, используя восстановление по сигнатурам. При данном типе восстановления происходит посекторное сканирование накопителя на предмет наличия известных сигнатур файлов[6].

Основной принцип работы алгоритмов сигнатурного поиска[7] такой же, как у самых первых антивирусов. Как антивирус сканирует файл в поисках участков данных, совпадающих с известными фрагментами кода вирусов, так и алгоритмы сигнатурного поиска, использующиеся в программах для восстановления данных, считывают информацию с поверхности диска в надежде встретить знакомые участки данных. Заголовки многих типов файлов содержат характерные последовательности символов. К примеру, файлы в формате JPEG содержат последовательность символов “JFIF”, архивы ZIP начинаются с символов “PK”, а документы PDF начинаются с символов “%PDF-“.

Некоторые файлы (к примеру, текстовые и HTML файлы) не обладают характерными сигнатурами, но могут быть определены по косвенным признакам, т.к. содержат только символы из таблицы ASCII.

Файл Начинается с сигнатуры
avi 5249
bmp 424D
tif 4949
doc D0CF
docx 504B
jpeg FFD8
png 8950

По результатам сканирования выдается, чаще всего, список файлов, отсортированных по типу. Информация о расположении файлов не восстанавливается.

Данный тип восстановления хорошо применять для восстановления фотографий с карт памяти, так как данные на карте однотипные и записываются, в общем случае, строго последовательно, без фрагментации.

Смешанное восстановление[править | править исходный текст]

Большинство программ позволяют применить одновременно несколько способов восстановления за одно сканирование. В результате выдается максимально возможный результат при использовании данной программы.

Программно-аппаратный способ[править | править исходный текст]

Программно-аппаратный способ требуется при физическом повреждении накопителя. Здесь необходимо заострить внимание на типе накопителя: гибкий ли это магнитный диск (НГМД), жёсткий магнитный диск (НЖМД), флеш (накопитель NAND-Flash) или CD/DVD/BD. Рассмотрим основные типы носителей и их неисправности.

Накопитель на гибком магнитном диске (НГМД)[править | править исходный текст]

Основной неисправностью является так называемое «размагничивание».

Встречается чаще всего при прохождении магнитных детекторов в магазинах, метро, аэропортах. Восстановить данные удаётся только с не размагниченных областей накопителя. Так же встречаются неисправности, связанные с физическим повреждением носителя, такими как царапины, сильное загрязнение. Каждый случай необходимо рассматривать индивидуально и только после этого прогнозировать результат восстановления информации.

Накопители CD/DVD/BR[править | править исходный текст]

Оптические накопители могут иметь разные причины невозможности чтения данных:

  1. Механические
    • повреждение прозрачного слоя
    • повреждение отражающего слоя
  2. Химические
    • разложение прозрачного слоя
    • разложение регистрируемого слоя (у записываемых дисков)
    • коррозия отражающего слоя
  3. Нарушение организации данных
    • вследствие аппаратно-программных ошибок при записи данных
    • вследствие неправильных данных

Самыми частыми причинами нечитаемости дисков являются повреждение отражающего и прозрачного слоя, а также разложение регистрируемого слоя у записываемых дисков. В случае образования царапин на поверхности диска, возможно применить полирование рабочей поверхности, что приведёт к удалению нежелательных повреждений и улучшит чтение данных, однако при образовании трещин, использовать данный метод опасно, так как при последующем чтении диск может разрушиться в дисководе под действием центробежной силы. Повреждение фольгированного покрытия диска (старение металла, царапины) больше всего осложняет восстановление данных.

NAND-Flash[править | править исходный текст]

К данному типу накопителей можно отнести USB Flash, SSD-диски, карты памяти SD, miniSD, microSD, xD, MS, M2, Compact Flash.

Самые распространенные технические неисправности][8] :

  • Логические неисправности
Накопитель не имеет видимых физических повреждений и опознается в системе. Проблема возникает при попытке доступа или записи/считывания данных.
Возникают данные неисправности в самых различных случаях. Одна из самых распространенных причин — неправильное извлечение устройства из компьютера.
В случае логических неисправностей восстановить данные возможно с помощью программ для восстановления данных.
  • Механические повреждения
Диск прекратил корректную работу в результате какого-либо физического воздействия (падения, попадания влаги, изгиба, сжатия и т. д.). Причина неисправности, чаще всего, в поломке платы или разрушении контактов и компонентов.
Восстановить данные можно, если исправить поломку: заменить неисправный компонент или восстановить нарушенный контакт. Также можно считать данные напрямую с чипа памяти, используя специальное оборудование.
  • Электрические повреждения
Причина электрических повреждений заключается в статическом ударе либо в проблеме с питанием. В результате могут сгореть стабилизаторы питания, диоды, контроллеры.
Восстановление данных производится как и в предыдущем случае: заменой компонентов либо чтением с чипов памяти напрямую.

Накопитель на жёстком магнитном диске (НЖМД)[править | править исходный текст]

На сегодняшний день эти накопители считаются самыми ёмкими и достаточно быстрыми, но очень уязвимыми к электрическому и механическому воздействиям. При превышении напряжения питания, либо нестабильном напряжении может возникнуть тепловой пробой платы контроллера, а также пробой коммутатора-предусилителя внутри гермоблока. В первом случае выходит из строя плата контроллера жёсткого диска и процедура восстановления данных заканчивается на её замене с переносом адаптивных параметров неисправного накопителя на новую плату. Однако встречаются случаи, когда в результате пробоя выходит из строя электроника гермоблока, в этом случае необходима замена БМГ (блока магнитных головок)[9], что по сути своей является трудоёмкой и дорогостоящей процедурой.

При механических повреждениях, таких как падение, удар, деформация, вмешательство специалиста в гермоблок необходимо, так как для выяснения возможности восстановления данных, необходимо проанализировать состояние магнитных дисков. В случае возникновения концентрических, радиальных царапин или ссадин на поверхности пластин, вероятность восстановления данных уменьшается, так как для успешного считывания данных необходима идеально гладкая и ровная поверхность магнитных дисков. Так же встречаются неисправности, связанные с заклиниванием шпинделя бесколлекторного электродвигателя. В этом случае специалисты прибегают к трансплантации всего пакета магнитных дисков на исправный ШД (шпиндельный двигатель), после чего осуществляется его калибровка и настройка БМГ.

Достаточно часто встречается неисправность, связанная с разрушением так называемой служебной информации накопителя. Некоторые части (далеко не все) служебной информации могут быть взяты от аналогичных накопителей и записаны в неисправный при помощи специального оборудования, которым, как правило, располагают сервисные центры, занимающиеся восстановлением данных на профессиональном уровне. Как показывает практика, попытки неквалифицированного вмешательства в структуру служебной информации накопителя, как ни прискорбно, влекут за собой окончательную и безвозвратную потерю данных.

Интересные факты[править | править исходный текст]

  • С одного из жёстких дисков на борту потерпевшего крушение шаттла «Колумбия», использовавшихся для фиксации информации о проводившихся в полёте научных экспериментах, и значительно повреждённого в результате катастрофы, впоследствии удалось восстановить 90 % информации, что сделало возможным окончание 20-летнего научного исследования. Восстановление информации заняло около 5 лет[10].

Примечания[править | править исходный текст]

  1. F. Cohen, C. Preston. A Method for Recovering Data From Failing Floppy Disk Drives
  2. K.Bradley. Risks Associated with the Use of Recordable CDs and DVDs as Reliable Storage Media in Archival Collections — Strategies and Alternatives
  3. Как продлить срок службы накопителей на флэш-памяти. R.LAB (10 ноября 2006). Архивировано из первоисточника 17 апреля 2012.
  4. Storelab. Почему жесткий диск выходит из строя
  5. Уничтожение и восстановление данных. Архивировано из первоисточника 17 апреля 2012.
  6. Простое восстановление данных. R.LAB (11 января 2011). Архивировано из первоисточника 17 апреля 2012.
  7. Как работают алгоритмы сигнатурного поиска в программах восстановления данных. HABR (14 января 2013). Архивировано из первоисточника 21 марта 2013.
  8. Как продлить срок службы накопителей на флэш-памяти. R.LAB (10 ноября 2006). Архивировано из первоисточника 17 апреля 2012.
  9. Статья "Восстановление данных с заменой блока магнитных головок (БМГ)". Архивировано из первоисточника 17 апреля 2012.
  10. Расшифрован диск с разбившегося шаттла Columbia. РосБизнесКонсалтинг (10 мая 2008). Архивировано из первоисточника 6 января 2013.