Восстановление данных на 100%

Петр Ташков, 2010

В книге изложены методы восстановления данных с различных носителей информации – жестких дисков, массивов RAID, CD, DVD, карт флэш-памяти, карт фотоаппаратов и мобильных телефонов. Ремонт поврежденного оборудования рассматривается в издании только как один из аспектов всего процесса извлечения данных. Основная тема – извлечение данных, поврежденных из-за физических или логических нарушений в работе компьютерной системы либо неверных действий пользователя. В книге рассматривается восстановление случайно удаленных файлов, извлечение ценной информации с поломанных жестких дисков; описываются программы и методика восстановления данных с поврежденных массивов RAID, что критически важно для работы корпоративных компьютерных систем. Книга не требует специальной подготовки читателя: простые пошаговые процедуры восстановления данных предваряются описанием принципов их хранения на различных носителях.

Глава 0

Принципы хранения информации

• Носители и накопители

• Случаи потери информации и принципы восстановления

В этой главе рассматриваются общие моменты. По компьютерной традиции нумеровать все с нуля, нумерация глав книги также начинается с нуля. Ко всему сказанному здесь повествование будет возвращаться вновь и вновь при рассмотрении самых разных случаев утраты и восстановления информации.

Носители и накопители

Информация, о восстановлении которой пойдет речь в этой книге, существует в двоичном виде на различных устройствах хранения, или носителях. С точки зрения обычного пользователя, носитель — это устройство, способное хранить информацию и выдавать ее через какой-либо интерфейс. Например, жесткие диски с интерфейсами SATA или IDE, flash-диски с интерфейсом USB и т. д. Пользователь, владеющий компьютером на более профессиональном уровне, называет их накопителями или устройствами хранения информации, а слово «носитель» употребляет лишь для определения одного из внутренних компонентов такого устройства.

Внутри устройства есть компонент, который и является собственно носителем, — диски (в просторечии — «блины») винчестера или кристалл flash-памяти. На нем физически записана информация как последовательность двоичных элементов. Это могут быть магнитные домены либо полупроводниковые элементы в одном из двух состояний. Поскольку активное использование устройств хранения связано с использованием магнитных дисков (хотя еще раньше появились барабаны и ленты), с носителями ассоциируется именно слово «диск».

Компонент, который обеспечивает передачу информации с носителя в интерфейс и обратно, назовем пока общим словом контроллер. При этом на носителе информация записана непрерывно, а по интерфейсу она передается определенными словами, или блоками. Структура двоичной записи на носителе может очень сильно отличаться от того, как она видится через интерфейс.

Мы обычно понимаем это как аппаратный уровень хранения данных. И носитель, и контроллер являются составляющими, специально созданными друг для друга, а их «взаимоотношения», как правило, — секрет производителя винчестера или flash-диска. Тем не менее пользователь, который хочет заниматься восстановлением информации, должен быть готов к тому, что ему придется работать со всеми элементами устройства хранения! Лишь в отношении компакт-дисков носитель и привод с контроллером выступают совершенно отдельными и самостоятельными компонентами, и это заметно облегчает задачу: неисправен контроллер — просто поменяйте привод!

Информация на носителе структурирована, что позволяет контроллеру по мере необходимости обращаться лишь к нужным участкам дорожки или матрицы. Эта структура, как правило, тоже засекречена. Обычно считывание информации на глубинном физическом уровне возможно лишь с помощью «родного» или совершенно идентичного контроллера. Благодаря функциям контроллера, операционной системе компьютера носитель представляется уже набором кластеров или логических блоков.

На аппаратном уровне уже заложены меры, повышающие устойчивость информации. В первую очередь, это избыточность записи на пластинах винчестера или лазерном диске: одни и те же данные дублируются, снабжаются контрольными суммами. При повреждении отдельных элементарных ячеек утраченное содержимое восстанавливается за счет дубликатов. Этот процесс происходит непрерывно, и пока контроллер может восстановить данные на аппаратном уровне, мы таких потерь не замечаем вовсе.

Логическая структура информации, прежде всего, связана с файлами и файловой системой. Файлом называют законченную, непрерывную, именованную последовательность байтов, представляемую операционной системе компьютера. На носителе файл существует как некоторый набор кластеров с данными. Информация о том, какие кластеры составляют этот файл, является содержанием файловой системы. Физически информация о структуре данных записана там же, где и сами данные, и говорить о «физическом» или «логическом» повреждении информации на носителе можно лишь условно. Если потери затронули кластеры, где находится содержимое файла (область данных), мы обычно говорим о «физическом» дефекте; если же они коснулись области, где были записаны сведения о структуре, дефект представляется нам «логическим».

Следует учитывать, что и на носителе, и в файле всегда присутствует некая «полезная» уникальная информация — она-то и представляет главную ценность. Другая же часть информации является «служебной», то есть несет в себе структуру данных. При повреждении этой части обратиться к устройству хранения стандартными средствами операционной системы невозможно, но с помощью специальных программ удается сделать его побайтную или поблочную копию — так называемые сырые данные (Raw data).

Случаи потери информации и принципы восстановления

Отдельные главы книги посвящены восстановлению информации с различных типов носителей. В каждой главе, кроме первой, будут рассмотрены сходные ситуации. От причин и места потери данных зависит тактика их восстановления.

Тем не менее при восстановлении есть один главный принцип. Для успешного восстановления данных нужно, прежде всего, максимально полно и бережно скопировать содержимое проблемного носителя «как есть» на какой-либо другой носитель. Поскольку мы почти никогда не знаем заранее, что послужило причиной потерь, безопаснее работать с такой копией, ведь любые лишние операции с проблемным носителем могут увеличить степень его повреждения.

• Потери данных на физическом уровне возникают, когда повреждаются сами элементы, хранящие информацию, а избыточность записи не может покрыть такую потерю. Примерами служат разрушение магнитного слоя пластин винчестера, царапины на отражающем слое лазерного диска или деградация ячеек flash-накопителя. Это самый серьезный случай: восстановление данных в принципе невозможно. Если затронуты элементы, на которых хранилась содержательная часть данных, то о них придется забыть. Если повреждены служебные данные, в некоторых случаях можно извлечь оставшуюся «полезную» часть, а затем попробовать воссоздать ее структуру.

• Примером аппаратных проблем, приводящих к недоступности данных, могут служить неисправности контроллеров, головок или механики жесткого диска, царапины на прозрачной стороне лазерного диска. При этом сама информация обычно не затронута, нужно лишь обеспечить доступ к ней. Восстановление начинается с устранения аппаратной проблемы.

• Нарушения логической структуры при полной аппаратной сохранности носителя могут возникнуть в результате некорректного изменения служебной информации. Как правило, это вина пользователя, программных ошибок или действий вредоносных программ. Причиной могут послужить и аппаратные сбои, например перепады напряжения в момент записи такой информации, «небезопасное» извлечение flash-диска во время обращения к нему. Восстановление сводится к извлечению сырых данных и воссозданию их структуры.

Частным случаем является корректное, но опрометчивое удаление файлов и папок либо форматирование дисков. Фактически при удалении файла сначала только модифицируются записи в файловой системе, а сами данные остаются на диске до тех пор, пока на их место не будут записаны новые. Успех восстановления зависит, прежде всего, от того, производилась ли запись новых данных, «затерших» удаленные, или нет.

• Повреждение информации внутри файла. Файл формально цел, но не может быть открыт предназначенной для этого программой: выдается сообщение об ошибке. Это может быть следствием любой из названных выше причин. С разбора именно такой ситуации начинается книга.

Средства, необходимые для восстановления, зависят от характера и причины потери данных. В простейшем случае это специализированные программы, работающие в среде MS-DOS или Windows, — такие средства доступны каждому, кто хочет попробовать свои силы в восстановлении информации. Аппаратно-программные комплексы включают в себя электронные схемы, подменяющие или дополняющие штатную электронику носителей информации, и программное обеспечение. Как правило, такие комплексы достаточно дороги, что и ограничивает их применение любителями. Ремонт гермоблоков жестких дисков связан с выполнением очень тонких манипуляций и требует серьезных практических навыков, специального инструмента и «чистой комнаты». Это, а также потребность в запасных частях для ремонта делают выполнение подобной работы возможным и рентабельным лишь в специализированных сервисных центрах. Тем не менее в книге будут рассмотрены некоторые моменты таких манипуляций с винчестерами.