Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. П. ОГАРЁВА»

Ковылкинский филиал
Кафедра общенаучных и технических дисциплин

УТВЕРЖДАЮ
Зав. кафедрой
канд. техн. наук
_______ С. Д. Шибайкин
(подпись)
«___» ________ 2017 г.


БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДАННЫХ
С НАКОПИТЕЛЕЙ SATA


Автор бакалаврской работы (подпись) (дата) К. С. Маркин
Обозначение бакалаврской работы БР–02069964–43.03.01–12–17
Направление 43.03.01 сервис
Руководитель работы
канд. техн. наук (подпись) (дата) Е. Г. Алексеев
Нормоконтролер
ст. преп. (подпись) (дата) Н. В. Кирдяпкина



Ковылкино
2017
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. П. ОГАРЁВА»

Ковылкинский филиал
Кафедра общенаучных и технических дисциплин

УТВЕРЖДАЮ
Зав. кафедрой
канд. техн. наук
_______ С. Д. Шибайкин
(подпись)
«___» ________ 2017 г.

ЗАДАНИЕ НА БАКАЛАВРСКУЮ РАБОТУ

Студент Маркин Константин Сергеевич
1 Тема Разработка технологии восстановления данных с накопителей SATA
Утверждена приказом № 10124-c от 02.12.2016
2 Срок представления работы к защите __________
3 Исходные данные для бакалаврской работы техническая литература, нормативная документация, план офисного здания.
4 Содержание бакалаврской работы
4.1 Теоретические вопросы восстановления данных
4.1.1 Анализ общих требований к сохранности информации
4.1.2 Описание технологии хранения данных на накопителях SATA
4.1.3 Обзор типов дефектов жестких дисков
4.2 Технология восстановления данных с накопителей SATA
4.2.1 Анализ технологий восстановления информации
4.2.2 Обзор программных средств восстановления информации
4.2.3 Разработка алгоритма восстановления данных




Руководитель работы ___________ Е. Г. Алексеев
канд. техн. наук подпись, дата

Задание принял к исполнению ____________________________________
подпись, дата

РЕФЕРАТ

Бакалаврская работа содержит 55 страниц, 18 рисунков, 24 использованных источника.
ПРОГРАММЫ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ, СТРУКТУРА ЖЕСТКИХ ДИСКОВ.
Цель работы разработка технологии восстановления данных.
В процессе работы использовался опыт полученный в процессе изучения технологий восстановления данных.
В результате выполнения бакалаврской работы разработана технология восстановления данных с накопителей sata для организаций.
Степень внедрения — частичная.
Область применения — в процессе работы предприятия.
Эффективность — увеличение безопасности хранения данных, стабильность в работе.




СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 6
1.Теоретические вопросы восстановления данных 8
1.1 Анализ общих требований к сохранности информации 8
1.2 Описание технологии хранения данных на накопителях SATA 10
1.3 Обзор типов дефектов жестких дисков 16
2 Технология восстановления данных с накопителей SATA 24
2.1 Анализ технологий восстановления информации 24
2.2 Обзор программных средств восстановления информации 33
2.3 Разработка алгоритма восстановления данных 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 54



















ВВЕДЕНИЕ

Жесткий диск является основным носителем информации в современных компьютерах. По данной причине задача восстановления утерянной информацию зачастую связана с работой именно с жесткими дисками. Методы восстановления данных, используемые при работе с жесткими дисками, также могут быть использованы при работе и с носителями других типов.
Жесткие диски являются устройствами, имеющими наиболее сложное строение, хотя принципы его функционирования являются достаточно простыми: данные хранятся на концентрических дорожках, которые находятся на вращающихся пластинах, покрытых магнитным слоем. Сложность работы с дисками заключается в том, что их при небольших размерах эти устройства хранят сотни гигабит информации.
Вместе с тем указанная технология хранения данных является достаточно уязвимой, а характер хранимой информации носит важнейший характер. Таким образом, задача обеспечения сохранности информации на жёстких дисках в настоящее врем является актуальной задачей
В рамках данной работы рассмотрены технологии хранения и восстановления данных с использованием SATA накопителей.
Цель работы: анализ технологий восстановления информации с SATA накопителей.
Задачи работы:
- анализ технологий хранения информации на жестких дисках;
- анализ технологий восстановления информации с жестких дисков с использованием аппаратных средств;
- анализ технологий восстановления информации с жестких дисков с использованием программных средств;
- определение признаков, определяющих использование того или иного метода восстановления информации;
- оценка стоимостных характеристик технологии восстановления информации с SATA-накопителей;
- анализ технологий восстановления информации с жестких дисков с использованием аппаратных средств.
Объект исследования: технологии хранения информации на жестких дисках.
Предмет исследования: технологии восстановления информации с SATA-накопителей.
Методы исследования: анализ литературных источников, включённое наблюдение, математическое моделирование.


























1.Теоретические вопросы восстановления данных
1.1. Анализ общих требований к сохранности информации

В настоящее время, с переводом большей части бизнес-процессов и документации в электронный формат, накопленная информация становится дорогостоящим материальным активом, потеря которого может обернуться значительными потерями для организации, связанными с необходимостью трудозатрат на восстановление данных, простоями, вызванными нарушением функционирования информационной системы.
Таким образом, задача обеспечения сохранности данных, находящихся на различного рода накопителях, приобретает особую актуальность.
Объектами защиты информации, находящимися на жестких дисках, могут быть:
- базы данных программных комплексов;
- документация, образующаяся в деятельности предприятия;
- мультимедиа-файлы, используемые в деятельности специалистов;
- файлы графического формата, используемые в технологии работы специалистов;
- закрытые ключи электронной подписи, хранящиеся в реестре;
- пользовательские настройки к программным комплексам;
- резервные копии различного рода данных;
- архивы различного рода информации.
Также данные, находящиеся на жестких дисках, могут включать конфиденциальную информацию различного типа (персональные данные, коммерчески значимую информацию, информацию об архитектуре информационной безопасности, парольную информацию).
Таким образом, одним из требований к сохранности данных является обеспечение функциональности аппаратной части компьютера, включая накопители на жестких дисках.
В таблице 1 приведен перечень типов информации, хранимой на жестких дисках рабочих станций специалистов с оценкой ущерба от утери данных.

Таблица 1 — Перечень типов информации, хранимой на жестких дисках рабочих станций специалистов
Тип информации Описание Возможный ущерб от потери
данных
Пользовательские документы Документация, образующаяся в процессе основной деятельности специалистов, включая отчетность, копии приказов, локальных нормативных актов Потеря времени на восстановление, при невозможности восстановления прямая потеря информации, содержащейся в документах
Базы данных программных комплексов Базы данных в случае использования локального режима работы Выход из строя программного комплекса на период восстановления информации с момента предыдущего резервного копирования
Резервные копии Копии баз данных и пользовательских документов, а также состояния системы Невозможность восстановить объект по состоянию на момент создания резервной копии. В случае параллельного выхода из строя основной базы данных – полная потеря информации
Закрытые ключи электронной подписи Закрытые ключи ЗП, хранящиеся в реестре операционной системы Невозможность работать в системах электронного документооборота (с банками, торговыми площадками, государственными учреждениями), что ставит под угрозу основную деятельность предприятия

Таким образом, как показано в таблице 1, потеря данных, хранящихся на жестких дисках компьютеров, может привести к довольно серьезным последствиям для организаций. При этом, случаи выхода из строя жестких дисков не являются редкими, а резервное копирование нужных данных выполняется далеко не всеми пользователями, что приводит к необходимости восстановления информации, хранившейся на поврежденных жестких дисках. Выход из строя жестких дисков может быть обусловлен различными факторами: механические повреждения, воздействие внешних полей, скачки напряжения и др. В рамках данной работы рассмотрена технология по восстановлению информации из поврежденных жестких дисков.


1.2. Описание технологии хранения данных на накопителях SATA

Интерфейсы жестких дисков (или строго говоря, интерфейсы внешних накопителей, поскольку в их качестве могут выступать не только жесткие диски, но и другие типы накопителей, например, приводы для оптических дисков) предназначены для обмена данными между этими устройствами внешней памяти и материнской платой. Интерфейсы жестких дисков, в большей степени, чем физические параметры накопителей, влияют на значительное количество рабочих характеристик накопителей, а также на параметры их производительности. В частности, интерфейсы накопителей определяют такие их характеристики, как скорость обмена данными между жестким диском и материнской платой, количество устройств, которые можно подключить к компьютеру, возможность создания дисковых массивов, возможность горячего подключения, поддержка технологий NCQ и AHCI, и.т.д. Также от интерфейса жесткого диска зависит, какой кабель, шнур или переходник для его подключения к материнской плате вам потребуется.
Вид шнура передачи данных SATA-интерфейса показан на рисунке 1.

Рисунок 1 — Вид шнура передачи данных SATA-интерфейса

Интерфейс SATA (Serial ATA), как можно догадаться из названия, является усовершенствованием ATA. Заключается это усовершенствование, прежде всего, в изменении принципов передачи в сравнении с традиционным параллельным ATA (Parallel ATA) в последовательном интерфейсе. Однако этим отличия стандарта Serial ATA от традиционного не ограничиваются. Помимо изменения типа передачи данных с параллельного на последовательный, произошло также изменение разъемов, используемых при передаче информации и электропитания.
Это сделало возможным использование шнуров значительно большей длины и увеличение скорости передачи данных. Недостатком стало то обстоятельство, что устройства PATA, которые до появления SATA присутствовали на рынке в огромных количествах, стало невозможно напрямую подключить в новые разъемы. Правда, большинство новых материнских плат все же имеют старые разъемы и поддерживают подключение старых устройств. Однако обратная операция – подключение накопителя нового типа к старой материнской плате обычно вызывает куда больше проблем. Для этой операции пользователю обычно требуется переходник Serial ATA to PATA. Переходник для кабеля питания обычно имеет сравнительно простую конструкцию.
Рассмотрим подробнее разновидности интерфейса SATA.
1.SATA Revision 1.x (до 1.5 Гбит/с)
Изначально стандарт SATA предусматривал функционирование шины на частоте 1,5 ГГц, что обеспечивало пропускную способность примерно в 1,2 Гбит/с (150 МБ/с). (снижение производительности в 20% объясняется применением системы кодирования 8B/10B, в которой на каждым 8 битам полезной информации соответствует 2 служебных бита). Пропускная способность SATA/150 незначительно выше пропускной способности шины Ultra ATA (UDMA/133). Главное преимущество SATA перед PATA состоит в использовании последовательной шины вместо параллельной. Несмотря на то, что последовательный способ обмена принципиально медленнее параллельного, в данном случае это компенсировано возможностью работы на более высоких частотах за счёт лучших параметров помехоустойчивости кабеля, что достигнуто использованием меньшего числа проводников и объединением информационных проводников в две витые пары, экранированные заземлёнными проводниками.
SATA Revision 2.x (до 3 Гбит/с)
Работа стандарта SATA/300 осуществляется на частоте 3 ГГц, что обеспечивает достижение пропускной способности в 2,4 Гбит/с (300 МБ/с). Впервые был реализован в контроллере чипсета nForce 4 фирмы «NVIDIA». Стандарт SATA/300 получил название SATA II или SATA 2.0. При этом на практике необходимо реализовать требования к совместимости стандартов SATA/150 и SATA/300 (как контроллер SATA/300 с устройством SATA/150, так и контроллер SATA/150 с устройством SATA/300) за счёт поддержки технологии согласования скоростей (в меньшую сторону), однако в некоторых устройствах и контроллерах требуется ручное выставление режима работы (например, на НЖМД фирмы Seagate, поддерживающих SATA/300, для принудительного включения режима SATA/150 предусматривается использование специального джампера).
SATA Revision 3.x (до 6 Гбит/с)
В спецификации SATA Revision 3.0 предусматривается возможность передачи информации на скорости до 6 Гбит/с (на практике до 4,8 Гбит/с, что соответствует 600 МБ/с). В число совершенствований SATA Revision 3.0 в сравнении с предыдущей версией спецификации, помимо более высокой скорости, входит улучшенная система управления питанием. Также сохраняется совместимость, как на уровне разъёмов и кабелей SATA, так и на уровне протоколов обмена. Полное правильное название спецификации — SATA Revision 3.0; название интерфейса — SATA 6Gb/s.
Описание SATA
Стандарты SATA используют 7-контактные разъёмы вместо 40-контактных разъёмов у PATA. SATA-кабели имеют меньшую площадь, за счёт чего сокращается сопротивление потокам воздуха, обдувающим комплектующие внутри системного блока, упрощена разводка кабелей внутри системного блока.
SATA-кабели за счёт своей формы более устойчивы к многократным подключениям. Кабель электропитания SATA также разработан с учётом необходимости многократных подключений. Разъёмы питания SATA подают 3 напряжения питания: +12 В, +5 В и +3,3 В; при этом современные устройства не используют напряжение +3,3 В, что даёт возможность применения пассивных переходников со стандартного разъёма питания IDE на SATA. Некоторые SATA устройства поставляются с двумя разъёмами питания: SATA и Molex.
В SATA устройствах используются разъёмы: 7-контактный (для подключения шины данных) и 15-контактный (для подключения питания). В стандарте SATA предусматривается возможность использования вместо 15-контактного разъёма питания стандартного 4-контактного разъёма Molex. Использование одновременно обоих типов силовых разъёмов может повлечь повреждение устройства.
Схема разъемов питания в интерфейсе SATA приведена на рисунке 2.


Рисунок 2 —Схема разъемов питания в интерфейсе SATA

Обозначение контактов на рисунке 2:
G — заземление
R — зарезервировано
D1+,D1−,D2+,D2 — каналы передачи информации (от контроллера к устройству и от устройства к контроллеру соответственно). При передаче сигналов в данном случае используется технология LVDS, провода каждой пары (D1+, D1− и D2+, D2−) представляют собой экранированные витые пары.
Рассмотрим технологию NCQ более подробно. Основным преимуществом NCQ является то, что она позволяет использовать принципы, давно реализованные в протоколе SCSI. Так, в технологии NCQ реализована система поддержки упорядочивания операций, связанных с чтением и записью информации, поступающей к нескольким накопителям, установленным в системе. Таким образом, использование NCQ позволяет в значительной степени повысить производительность работы накопителей, в особенности массивов жестких дисков. Использование NCQ возможно при поддержке данной технологии со стороны жестких дисков, а также хост-адаптеров материнской платы. Большая часть адаптеров, поддерживающих AHCI, имеют поддержку NCQ. Также, в NCQ реализована поддержка и некоторых старых проприетарных адаптеров. Также для работы NCQ требуется ее поддержка со стороны операционной системы.
Рассмотрим функционал интерфейса eSATA (External SATA). Данный интерфейс является разновидностью Serial ATA, предназначенной для подключения исключительно внешних накопителей. Стандарт eSATA предлагает для внешних устройств большую часть возможностей стандартного, т.е. внутреннего Serial ATA, в частности, одинаковую систему сигналов и команд и столь же высокую скорость.
Также, в стандарте eSATA реализованы и некоторые отличия от породившего его стандарта внутренней шины. В частности, eSATA поддерживает более длинный кабель данных (до 2 м), а также имеет более высокие требования к питанию накопителей. Кроме того, разъемы eSATA несколько отличаются от стандартных разъемов Serial ATA.
По сравнению с другими внешними шинами, такими, как USB и Firewire, eSATA, однако, обладает одним существенным недостатком. Если шины USB и Firewire позволяют осуществлять электропитание устройства через сам кабель шины, то накопитель eSATA требует наличия специальных дополнительных разъемов для питания. Вследствие этого, несмотря на сравнительно высокую скорость передачи данных, стандарт eSATA не получил широкого распространения в качестве интерфейса для подключения внешних накопителей.
Информация, хранящаяся на жестком диске, не может стать доступной для пользователя и прикладных программ до тех пор, пока к ней не будет получен доступ со стороны центрального процессора компьютера. Интерфейсы жестких дисков представляют собой средство для связи между этими накопителями и материнской платой. На сегодняшний день существует немало различных типов интерфейсов жестких дисков, каждый из которых имеет свои достоинства, недостатки и характерные особенности.



1.3. Обзор типов дефектов жестких дисков

Современные накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) являются сложными электронно-механическими устройствами. Элементы накопителя размещаются на электронной плате и гермоблоке. Основным элементом, размещенным на электронной плате, является микроконтроллер (специализированная микроЭВМ), управляющий функционированием всех устройств накопителя и организующий связь с ЦП. Вся информация, подлежащая хранению, размещается на магнитном диске, имеющем логическую организацию, схема которой показана на рисунке 3.
Необходимой составляющей жесткого диска является служебная информация.
Служебная информация необходима для функционирования самого НЖМД и является скрытой от пользователей. Служебная информация классифицируется следующим образом [4]:
- серво-информация, или серворазметка;
- формат нижнего уровня;
- резидентные микропрограммы (рабочие программы);
- таблицы, содержащие настройки и конфигурации;
- таблицы с информацией о дефектах.
Серворазметка используется для работы сервосистемы привода магнитных головок НЖМД. С использованием серворазметки производится их позиционирование и удержание на дорожке. Сервисные разметки записываются на диск в процессе производства с использованием специальных технологических окон в корпусе собранного гермоблока. Запись производится собственными головками накопителя с использованием специализированных высокоточных приборов - серворайтеров. Перемещение позиционера головок производится специальным толкателем серворайтера по калиброванным шагам, которые намного меньше межтрековых интервалов.

Рисунок 3 — Структура накопителя

Рабочие программы (микрокоды) управляющих микроконтроллеров являются набор программного обеспечения, необходимого для работы накопителя. Основные типы данного ПО: программы первоначальной диагностики, управления вращением двигателя, позиционирования головок, обмена информацией с дисковым контроллером, буферным ОЗУ и т.д.
Производители SATA-накопителей проводят размещение части микропрограмм на магнитных носителях не только для экономии объема ПЗУ, но и для возможности оперативной коррекции кода, если в процессе производства или эксплуатации обнаруживаются ошибки. Переписать микропрограмму на диске значительно проще, чем перепаивать "прошитые" микроконтроллеры.
Таблицы конфигурации и настройки накопителей содержат информацию о логической и физической организации дискового пространства. Они необходимы для самонастройки электронной части диска, которая одинакова для всех моделей семейства.
Таблицы дефектов (дефект-листs) содержат информацию о выявленных дефектных секторах Современные винчестеры имеют, как правило, следующие дефект-листы, как показанно на рисунке 4.
- Первичный P-list ("Primary") заполняется на заводе-изготовителе при производстве накопителя;
- Вторичный G-list ("Grown"), пополняющийся в процессе эксплуатации накопителя, в случае появления новых дефектов.
Также, некоторые НЖМД содержат:
- лист серво-дефектов (сервометки, наносимые на пластины винчестеров, тоже иногда имеют ошибки),
- список временных (pending) дефектов. В него контроллер заносит "подозрительные" с его точки зрения секторы, например те, что прочитались не с первого раза, или с ошибками.
Технология изготовления магнитных дисков очень сложная, контроль состояния поверхности диска осуществляется на всех этапах изготовления, но даже это не позволяет получить поверхность магнитного диска без дефектов. В ходе эксплуатации диска количество дефектов возрастает. Поэтому производители накопителей предусмотрели специальные методы скрытия дефектов, которые позволяют скрыть дефекты, как при производстве, так и при эксплуатации.
Методы скрытия дефектных секторов (при производстве дисков). В настоящее время при производстве дисков используется несколько основных методов скрытия дефектов.
Первый заключается в переназначении адреса испорченных секторов в на адрес резервного сектора.
Метод вызывает потерю производительности НЖМД, так как он, каждый раз обнаруживая сектор, помеченный как негодный, будет вынужден перемещать головки в резервную область, которая может находиться далеко от места дефекта Такой метод скрытия дефектов получил название "метод замещения" или ремап (от английского "re-map": перестройка карты секторов). В настоящее время при производстве не применяется
Второй (основной) способ использует следующий алгоритм: после выявления всех дефектов, адреса всех исправных секторов переписываются заново, так, чтобы их номера шли по порядку. Плохие сектора просто игнорируются и в дальнейшей работе не участвуют. Резервная область также остается непрерывной и ее часть присоединяется к концу рабочей области - для выравнивания объема. Этот, второй основной тип скрытия дефектов получил название "метод пропуска сектора". Новый диск не имеет Bad-секторов, а резервная область непрерывна. Методы скрытия дефектных секторов при эксплуатации дисков
Для скрытия дефектов в бытовых условиях применяется "метод замещения" Ремап.
Замещение производится в автоматическом режиме. Данная технология получила название «automatic defect reassignment» (автоматическое переназначение дефектов), а сам процесс – «reassign».
Алгоритм технологии remap.
В случае попытки обращения к сектору происходит ошибка, и контроллер распознаёт, что данный сектор имеет неисправность, и сразу помечает его как BAD. Его адрес тут же заносится в таблицу дефектов (G-list).
Во время работы контроллер постоянно сравнивает текущие адреса секторов с адресами из таблицы и не обращается к дефектным секторам. Вместо этого он переводит головки в резервную область и читает сектор оттуда. На характеристике диска Vчтения=F (Nдор), как небольшие провалы на графике чтения. Тоже самое будет и при записи.
Задача восстановления данных с жесткого диска предполагает наличие возможности доступа к информации, записанной на жёсткий диск, которая по тем или иным причинам стала недоступной.
В зависимости от повреждения жёсткого диска, восстановление данных может производиться как на программном, так и на аппаратном уровне. Восстановление информации предполагает возможность доступа к данным в прежнем режиме.
Причинами, приводящими к потере данных и необходимости проводить операции восстановления, могут быть:
- механическое повреждение жесткого диска;
- нарушение системы электропитания;
- нарушение контакта кабеля данных с жестким диском;
- нарушение температурного режима работы компьютера;
- вирусная активность;
- случайное удаление данных с очисткой корзины;
- воздействие электростатики.
Проявления нарушений в функционировании жесткого диска могут быть следующими на рисунке 3
- диск определяется операционной системой, определяется его файловая структура с ошибками доступа к данным;
- диск определяется операционной системой, но не определяется его файловая система;
- диск не определяется операционной системой, но виден в BIOS;
- диск не определяется в BIOS.
Дефекты поверхности НЖМД классифицируются как показанно на рисунке [4].
- Физические дефекты (дефекты поверхностей, серво-дефекты, аппаратные ошибки);
- Логические дефекты, подразделяющиеся на исправимые логические дефекты (ошибки, связанные с программным обеспечением), неисправимые логические ошибки.
- "Адаптивные" ошибки.
Дефекты поверхности. Возникают в случае воздействия механических повреждений магнитных покрытий внутри пространства сектора, например при наличии царапин, вызванных пылью, старением блоков или небрежного обращения с жестким диском. Сектор такого типа должен помечаться как ошибочный и исключен из обращения.
Серво-ошибки. По сервометкам производится стабилизация скорости вращения двигателя и удержание головки на заданном треке, в независимости от внешних воздействий и тепловой деформации элементов.
При этом в процессе функционирования диска, некоторые сервометки могут разрушаться. Если количество сервометок становится слишком большим, в данном месте возможны сбои при обращении к информационной дорожке: головка, вместо того, чтобы занять необходимое положение и произвести чтение данных, начнет сбиваться из стороны в сторону. В случае наличия таких ошибок часто наблюдается стук головок, зависание накопителя и восстановить его функционирование программным способом невозможно. Устранение таких дефектов возможно только специальными программами, путем отключения дефектных дорожек, а иногда и всей дисковой поверхности.
Самостоятельно НDD восстановить сервоформат не может, это делается только на заводе.
Аппаратные BAD-сектора. Возникают из-за неисправности механики или электроники накопителя. К таким неполадкам относятся:
- обрывы головок;
- смещения дисков;
- погнутые валы в результате удара;
- запыления гермозоны;
- наличие различных неполадок в работе электроники.
Ошибки такого типа обычно имеют катастрофический характер и не подлежат исправлению программным путем.
Исправимые логические дефекты (софт-бэды): появляются, если контрольная сумма сектора не совпадает с контрольной суммой записанных в него данных.
Возникает из-за помех или отключения питания во время записи, когда HDD уже записал в сектор данные, а контрольную сумму записать не успел.
При последующем чтении такого "недописанного" сектора произойдет сбой: диск сначала прочитает поле данных, потом вычислит их контрольную сумму и сравнит полученное с записанным. Если они не совпадут, контроллер накопителя решит, что произошла ошибка и сделает несколько попыток перечитать сектор. Если и это не поможет (а оно не поможет, так как контрольная сумма заведомо неверна), то он, используя избыточность кода, попытается скорректировать ошибку, и если это не получится - винт выдаст ошибку внешнему устройству. Со стороны операционной системы это будет выглядеть как BAD.
Неисправимые логические ошибки. Это ошибки внутреннего формата винчестера, приводящие к такому же эффекту, как и дефекты поверхности.
Возникают при разрушении заголовков секторов, например из-за действия на винчестер сильного магнитного поля. Но в отличие от физических дефектов, они поддаются исправлению программным путем. А неисправимыми они названы только потому, что для их исправления необходимо сделать "правильное" низкоуровневое форматирование, что обычным пользователям затруднительно из-за отсутствия специализированных утилит.
"Адаптивные" BAD-секторы. Несмотря на то, что жесткие диски являются очень точными устройствами, при их массовом производстве неизбежно возникает разброс параметров механики, радиодеталей, магнитных покрытий и головок.
Поэтому все современные жесткие диски при изготовлении проходят индивидуальную настройку, в процессе которой подбираются такие параметры электрических сигналов, при которых устройству работается лучше. Эта настройка осуществляется специальной программой при технологическом сканировании поверхности. При этом генерируются так называемые адаптивы - переменные, в которых содержится информация об особенностях конкретного гермоблока. Адаптивы сохраняются на дисках в служебной зоне, а иногда во Flash-памяти на плате контроллера.
В процессе эксплуатации винчестера адаптивы могут быть разрушены "Адаптивные" бэды отличаются от обычных тем, что они "плавающие".
Исправление адаптивных BAD-секторов производится с использованием selfscan'а - внутренней программы тестирования, аналогичной той, что используется на заводах при изготовлении жнестких дисков. При этом создаются новые адаптивы, и винт возвращается к нормальному состоянию. Это делается в условиях фирменных сервис-центров.
В зависимости от проявления нарушения доступа к данным восстановление данных производится с использованием соответствующих алгоритмов. Наиболее вероятным является восстановления информации, когда диск определяется операционной системой и наиболее сложной и дорогостоящей задачей является восстановление информации с диска, имеющего механические повреждения. Далее рассмотрим основные методики восстановления информации с жестких дисков.




2. Технология восстановления данных с накопителей SATA
2.1. Анализ технологий восстановления информации

Приведем обзор технологий восстановления информации с жестких дисков в случаях, когда невозможно выполнение этой задачи программными способами.
Причинами потери данных с SATA-дисков являются:
1) Неисправности платы электроники ведут к недоступности диска. При этом данные могут быть сохранены, либо поврежденной может быть лишь часть информации. После замены или ремонта платы диск можно использовать снова.
2) Неисправности механической части внутри гермоблока: обрывы и сколы головок, повреждение подшипников и двигателей зачастую сопровождаются и повреждением пластин. В данном случае жесткий диск зачастую не запускается и не может быть определен в BIOS компьютера. Нередко происходит "застревание" блока головок в парковочной зоне. Возможна также ситуация, при которой жесткий диск стартует, но вследствие наличия повреждений одной головки группа секторов получается недоступной. Начало восстановления производится с ремонта накопителя в "чистой комнате", а результат определяется степенью повреждения поверхности пластин.
3) Повреждение пластин в общем виде проявляется как возникновение на диске BAD-блоков, то есть недоступных участков. Появление этой проблемы говорит о том, что возможности скрытого переназначения секторов уже исчерпаны. Если на поврежденный сектор приходится информация о структуре, то исчезает соответствующий уровень логической структуры диска, если файл - файл становится нечитаемым.
4) Случайное искажение содержимого сектора - довольно редкая ситуация. В цифровом мире случайностей почти не бывает. Это или проявление начинающегося "железного" дефекта, или результат вредоносной программы и в очень редких ситуациях - действительно случайная запись в момент перепадов напряжения или из-за пролетевшей космической частицы.
5) Повреждение содержимого главной загрузочной записи (MBR) ведет к тому, что разделы либо не могут быть найдены операционной системой, либо их параметры определяются неверно. Самый простой случай - повреждение сигнатуры. Операционная система решает, что на месте MBR находится случайная информация, а сам диск вообще не разбит на разделы и никакой полезной информации не несет. Для восстановления структуры диска достаточно всего лишь исправить сигнатуру любым дисковым или HEX-редактором.
6) Симптомы повреждения файловой системы очень схожи повреждением содержимого MBR. Различие заключается лишь в том, что раздел на диске виден, но операционная система сообщает, что он не отформатирован. Соответственно, недоступным является все содержимое разделов. Файловые системы NTFS и FAT дают возможность восстановления основных записей за счет дубликатов, что производится благодаря имеющимся в операционной системе средствам диагностики дисков. Тем не менее, исправление ошибок файловой системы зачастую не решает проблему утери данных - часть файлов начинает рассматриваться в форме потерянных цепочек. Для восстановления данных эффективнее пользоваться специальными программами восстановления.
7) Корректное удаление файлов и папок средствами операционной системы - самая простая ситуация. Именно с ней чаще всего сталкиваются пользователи, и она же очень их пугает. В операционной системе Windows прежде всего надо искать файл в Корзине. При удаление файла или папки в таблице файловой системы сначала лишь меняется одно из полей: в FAT первый байт имени файла изменяется на 0xT5 а в MFT атрибут по смещению 14h изменяется с 1 на 0. Кроме того, в NTFS изменяется запись о свободном месте на диске в файле BitMaP. Существует множество программ, специально предназначенных для восстановления удаленных объектов.
Далее рассмотрим тактику при аппаратном восстановлении функциональности жесткого диска.
1) Подключение жесткого диска к компьютеру, подключить питания и далее проверить его состояние. Если диск начал крутиться, то необходимо выполнить его рекалибровку, которая сопровождается несколькими короткими щелчками и жужжанием и по прошествии 1–2 секунд диск должен выйти на штатный режим работы. Если жесткий диск не раскручивается, то причинами этого могут быть:
- повреждение платы электроники;
- повреждение коммутатора блока магнитных головок;
- повреждение вала шпинделя;
- залипание головки.
Выяснение причины является сложной задачей, поэтому для диагностики прибегают к замене платы электроники, что предполагает одновременное проведение и диагностики, и ремонта. Если неисправность имеет причину – повреждение платы, то после ее замены жесткий диск может быть нормально инициализирован. Если же проблема не устранена после замены платы электроники, то ее причиной является повреждение внутри гермоблока.
Если накопитель раскручивается, но начинает стучать, это, как правило, указывает на неисправности внутри гермоблока, и самостоятельно сделать что-либо вряд ли удастся.
Плата электроники должна быть совместима с накопителем, то есть совпадать по модели, серии и, как правило, по версии прошивки. На некоторых жестких дисках в микросхеме ПЗУ хранятся так называемые адаптивные настройки, записываемые в процессе изготовления и тестирования винчестера и относящиеся к конкретному экземпляру гермоблока. Тем не менее, иногда вместо сгоревшего контроллера получается установить плату от сходной модели накопителя даже другой емкости. Некоторые модели разных производителей заменить плату проблематично даже с жесткого диска из аналогичной партии может потребоваться перепаивать микросхему ПЗУ от исходногодиска.
Так, для выбора платы на накопителе Seagate необходимо соблюдение условия совпадения версий прошивок, указанных на этикетке гермоблока.
Величина кэш-памяти на плате, подлежащей замене, должна быть не менее чем имеется у оригинальной. Различные версии ПЗУ при аналогичной версии прошивки, которая указывается на крышке гермоблоков, часто встречаются у жестких дисков, начиная с моделей Barracuda ATA 5. Данная проблема решается путем перепайки микросхемы ПЗУ с дефектной платы на рабочую. Некоторые накопители, начиная с Barracuda 7200.7, имеют встроенное в микросхему процессора ПЗУ.
Для накопителей Seagate U-серии и Seagate Barracuda ATA 4 достаточно провести подбор платы электроники с аналогичной версией Firmware. При несовпадении версии прошивок можно провести перепайку микросхемы flash-памяти с одной платы на другую [6].
Накопители IBM-Hitachi имеют установленную на плате микросхему энергонезависимой памяти NVRAM, где производится хранение конфигурационных параметров. Для относительно старых дисков фирмы IBM можно провести подбор платы с аналогичной версией микропрограммы, при этом это является достаточно сложной задачей и, как правило, проще провести перепайку микросхемы. Желательной также является перепайка и микросхемы ПЗУ. Современные жесткие диски имеют в NVRAM записанные адаптивные настройки, в силу чего микросхемы в них в случае необходимости придется перепаивать в обязательном порядке.
Известны также проблемы с жёсткими дисками IBM серии DTLA емкостью 40–80 Гбайт, имеющими широкое распространение в начале 2000-х годов века и используемыми также в наши дни. При ухудшении контактов в разъемах между платой и гермоблоком данные жесткие диски не инициализируются и непрерывно громко стучат головками, за что получили меткое название «дятлы». Проблема исчезает при зачистке контактов.
Накопителям Maxtor свойственна неисправность контроллера двигателя. Для успешной замены платы достаточно, совпадение надписей на наклейках на разъемах SATA.
Жесткие диски Western Digital отличаются большим количеством разных версий плат. Версия платы указывается на наклейке на разъеме IDE. Кроме этого, нужно, чтобы совпадали версии ПЗУ и даже значения некоторых параметров, занесенных в ПЗУ. Лучше всего при замене платы просто перепаять ПЗУ со старой платы на новую. Если такой возможности нет, то стоит, как минимум, использовать плату от аналогичной модели диска. О модели диска можно судить по надписи MDL, на крышке гермоблока: на обоих дисках они должны совпадать полностью.
Современные технологические комплексы позволяют проводить восстановления данных с жестких дисков, даже имеющих механические повреждения. Одним из аппаратных комплексов для восстановления данных с жестких дисков является РС-3000 [3].
Программно-аппаратный комплекс PC-3000 UDMA предназначен для диагностики и ремонта (восстановления работоспособности) HDD с интерфейсом SATA (Serial ATA) и PATA (IDE), емкостью: от 500 Мб до 6 Тб, производства: Seagate, Western Digital, Fujitsu, Samsung, Maxtor, Quantum, IBM (HGST), HITACHI, TOSHIBA c форм-фактором 3.5"- настольные ПК; 2.5" и 1.8" - накопители для ноутбуков; 1.0" - накопители для портативной техники, с интерфейсом Compact Flash.
Современные контроллер PC-3000 UDMA представляет собой 3-х портовую тестовую плату, устанавливаемую в порт PCI-Express расширения управляющего компьютера. Диагностические порты контроллера распределились следующим образом: 2 порта SATA, имеющие с максимальную скорость передачи данных 133 Мб/сек и 1 порт PATA, имеющий скорость передачи информации 100 Мб/сек. Один порт SATA (SATA0) является основным, другой порт SATA (SATA1) являются переключаемым с портом PATA. Таким образом, существует возможность одновременного подключения к плате PC-3000 UDMA двух накопителей, один из которых SATA, другой в зависимости от выбора конфигурации SATA или PATA. При разработке контроллера PC-3000 UDMA на шине PCI-Express использовался опыт эксплуатации контроллеров предыдущего поколения PC-3000 UDMA на шине PCI.
Компонентами комплекса восстановления данных являются специализированные платы, производящие опрос жестких дисков и работающее с ними программное обеспечение.
На рисунке 4 показан комплект поставки РС-3000 UDMA.


Рисунок 4 – Комплект поставки РС-3000 UDMA

Виды поддерживаемых SATA – портов: SATA x2 — UDMA133, UDMA100, UDMA66, UDMA33, PIO4, PIO3, PIO2, PIO1, PIO0 [3].
Порты работаю в раздельном режиме, но в случае одновременной загрузки двух портов являются зависимыми. В случае полной загрузки второго канала UDMA возможно незначительное снижение производительности (не более чем на 20%) на одном из каналов. Данная особенность контроллера PC-3000 UDMA обусловлена тем, что в аппаратном комплексе используется одноканальная шина PCI-Express, являющаяся узким местом в процессе передачи данных. С другой стороны, такое схемотехническое решение снижает общую стоимость платы и делает ее более привлекательной для покупателей.
Графики чтения данных с использованием РС-3000 UDMA показаны на рисунке 5.


Рисунок 5 — Графики чтения данных с использованием РС-3000 UDMA

Как показано на графиках (рисунок 5), даже в случае одновременной загрузки двух портов, скорость чтения данных является оптимальной для выполнения работ по восстановлению информации.
Для питания диагностируемых SATA-накопителей применяются 2-х канальные адаптеры управления питанием, расположенные на основной плате контроллера. Они обеспечивают защиту диагностируемых накопителей от перенапряжения и перегрузок по току. В случае возникновения аварийных ситуаций, питание, подаваемое на накопители, будет автоматически прекращено. Дополнительно, для каждого канала организована обратная связь с управляющей программой комплекса
Особенность комплекса PC-3000 UDMA обусловлена возможностью запуска утилит PC-3000 и задач Data Extractor-а в виде отдельных процессов операционной системы. Для удобства работы в составе комплекса имеется программа «Менеджер ресурсов платы PC-3000 UDMA», которая позволяет: распределять порты платы между процессами, наблюдать за их состоянием и при необходимости снимать зависший процесс. Причем, при запуске процесса, ему может быть выделено любое доступное количество портов платы PC-3000 UDMA. Например, существует возможность запуска двух процессов для каждого порта или одного процесса с двумя доступными портами. На рисунке 5 показан режим управления портами при восстановлении данных аппаратным методом.


Рисунок 6 — Режим управления портами при восстановлении данных аппаратным методом
На рисунке 7 показан менеджер управления ресурсами PC-3000 UDMA при восстановлении данных с SATA – накопителей.


Рисунок 7 — Менеджер управления ресурсами PC-3000 UDMA при восстановлении данных с SATA – накопителей

Таким образом, рассмотрев способы аппаратного восстановления информации с жестких дисков, можно сделать выводы:
- аппаратное восстановление данных с SATA-накопителей предполагается при невозможности использования альтернативных программных решений (диск не определяется BIOS, при подаче питания на жесткий диск, либо при подключении SATA-шлейфа не наблюдается признаков его работы);
- аппаратное восстановление жесткого диска связано с анализом его состояния и полной диагностикой;
- в ряде случаев при восстановлении информации необходимо проведение замены платы электроники (при это требуется соответствие модели платы модели диска);
- при появлении шума достаточно проведения зачистки контактов;
- в некоторых случаях для восстановления данных возможно использование программно-аппаратного комплекса PC-3000 UDMA.
Процесс восстановления данных с жестких дисков аппаратными способами, как правило, требует квалификации и производится в специализированных сервисных центрах. В зависимости от типа неисправности стоимость данной процедуры может быть достаточно высокой и зачастую сопоставимой с трудозатратами по восстановлению информации в ручном режиме. К данному способу восстановления данных прибегают, когда восстанавливаемая информация имеет особую ценность.

2.2. Обзор программных средств восстановления информации

Восстановление данных с жестких дисков возможно в случаях, когда:
- необходимо восстановить файл, случайно удаленный с компьютера с очисткой корзины;
- после форматирования/удаления/повреждения раздела и последующей необходимости получить данные с него;
- при наличии ошибок чтения с диска, при этом диск опознается операционной системой;
- при выдаче ошибок загрузки с диска.
Следует отметить, что первым шагом перед проведением операции восстановления данных необходимо провести сканирование диска штатными средствами операционной системы. Если данный диск является загрузочным, то необходимо подключить его к другому компьютеру.
Проведем обзор программных средств, используемых для решения задачи восстановления данных с жесткого диска.
1) MHDD
MHDD является небольшой, но функциональной бесплатной программой, предназначенной для работы с жесткими дисками на самом низком уровне (в обход BIOS). Она может проводить диагностику накопителей, выполнять операции чтения и записи в произвольных секторах, имеет возможности управления системой SMART и т.д.
Функции ПО Mhdd [7].
- Вывод сведений об установленных жестких дисках;
- Выполнение сканирования поверхности жестких дисков;
- Формирование образа диска в виде файла.
Данные операции объединяет то, что они не связаны с операцией записи информации на проверяемый диск, таким образом не могут вносить дополнительные разрушения.
На рисунке 8 показано окно работы утилиты mhdd.


Рисунок 8 — Окно работы утилиты mhdd

Окно результатов сканирования жесткого диска показано на рисунке 9.


Рисунок 9 — Окно результатов сканирования жесткого диска

На рисунке 10 показан режим сканирования поверхности жесткого диска утилитой mhdd.


Рисунок 10 — режим сканирования поверхности жесткого диска утилитой mhdd

Как показано на рисунке 10, скоростям чтения с диска программой mhdd сопоставляется разное окрашивание поля программы, на основании чего делается оценка пригодности диска к использованию и необходимости проведения ремонта. Статистика по секторам жёсткого диска выводится в конце процесса сканирования (рисунок 9).
Расшифровка этих ошибок, выдаваемых программой mhdd следующая [7]:
- UNC – Uncorrectable Error, наличие неисправимой ошибки;
- ABRT – Abort, команда отвергнута;
- IDNF – Sector ID Not found, не определён идентификатор сектора
- AMNF – Adress Mark Not Found, не определена адресная метка;
- T0NF – Track 0 Not Found, не найдена нулевая дорожка;
- BBK – Bad BlocK, «по неизвестной причине.
Главной задачей при работе с жестким диском является не его восстановление, а возможность восстановить информацию.
- Протокол работы mhdd позволяет сделать выводы по следующим признакам:
- Регулярное повторение блоков с увеличенным временем доступа являются результатом позиционирования головок на следующем цилиндре. Это не является неисправностью.
- Беспорядочность блоков с дефектами разного рода является признаком общей деградации привода, изношенности пластин, подшипников или изношенности головок. Возможно, жесткий диск имел механические или термические повреждения.
- «Пятно», в центре которого расположены абсолютно нечитаемые блоки, в окружении блоков с увеличенным временем доступа, является признаком увеличивающегося дефекта на пластинах, что предполагает необходимость срочного копирования данных.
- Строгое и регулярное повторение одинаковых групп недоступных блоков является признаком неисправности головки. При желании можно даже определить эту головку из геометрических соображений. Если на поверхности пластины, обслуживаемой этой головкой, находятся самые важные данные, необходимо провести ремонт жесткого диска в специальных условиях. Возможно, пластина еще не исцарапана окончательно.
Полезная функция – контроль акустического шума (Acoustic Management). Шум, разумеется, не волнует пользователя. Однако уровень шума, издаваемого при перемещении головок, уменьшается путем снижения скорости их перемещения. Для неисправного винчестера это может оказаться мерой, способной облегчить режим его работы.
- Ввести команду AAM и нажать клавишу Enter. далее можно увидеть возможные значения параметров, поддерживаемых данным жестким диском.
- Ввести значение, соответствующее самой тихой (silent) работе, и нажмите клавишу Enter. Это немного поможет винчестеру, особенно блоку головок, на время дальнейших манипуляций.
На этих действиях диагностика заканчивается и начинается восстановление данных. Программа MHDD способна копировать отдельные сектора или целый диск в файл или в набор файлов. Дефектные нечитаемые сектора программа пропускает.
Команда TOF проводит копирование указанного диапазона секторов (по умолчанию от нулевого до последнего сектора этого диска) в один файл. Размер файла образа не должен превышать 2 Гбайт. Если пользователю необходимо создание образа диска размером свыше 2 Гбайт, то необходимо применить команду ATOF, имеющую возможность автоматического разделения образов на отдельные файлы.
- Ввести команду TOF и нажать клавишу Enter. Появится приглашение Fast Disk Image Creator.
- Ввести номер начального сектора и нажать клавишу Enter.
- Ввести номер последнего сектора и нажать клавишу Enter.
2) R-Studio
Данное решение для восстановления данных является универсальным и поддерживает файловые системы [8].
- NTFS;
- NTFS5;
- ReFS;
- FAT 12/16/32;
- exFAT;
- HFS/HFS+ (Macintosh);
- Ext2/Ext3/Ext4 FS (Linux);
- UFS1/UFS2 (FreeBSD/OpenBSD/NetBSD/Solaris).
В R-Studio также применяется технология восстановления файлов по сигнатурам (поиск при сканировании файлов известных типов) для сильно поврежденных или неизвестных файловых систем. Программа может работать как на локальных, так и на удаленных рабочих станциях по локальной сети, даже если было произведено форматирование, повреждение или удаление разделов. Удобный в установке параметров интерфейс программы дает пользователю абсолютный контроль над процессом восстановления данных [8].
R-Studio представляет собой полнофункциональную утилиту для восстановления информации. Компонентами программы R-Studio являются [8]
- Модуль реконструкции RAID;
- Универсальный текстовый/шестнадцатеричный редактор, имеющий широкий диапазон возможностей
- Отдельный модуль резервного копирования системы и данных (копирования диска), что позволяет считать R-Studio наиболее оптимальным и полным решением при создании рабочей станции для восстановления данных.
- Утилиты R-Studio имеют возможности восстановления файлов следующих типов [8]
- Файлы, удаленные вне корзины или с очисткой корзины;
- Файлы, удаленные путем вирусной атаки или при сбое электропитания компьютера;
- Файлы, потерянные в результате форматирования системы, в т.ч. и в другую файловую систему;
- При изменении или повреждении структуры раздела жесткого диска. В данном случае проводится санирование жесткого диска с использованием программы R-Studio, производится поиск удаленного или поврежденного раздела, и далее производится восстановление данных с найденного раздела.
- При наличии большого количества поврежденных секторов. В данном случае программа проводит копирование информации и создание образа неповрежденной части и далее работает с данным образом, сохраненным на другом носителе. Данная функция является особенно полезной и эффективной, в случае, когда количество поврежденных секторов на диске постоянно возрастает, и необходимо провести немедленное сохранение оставшейся информации.
Окно режима восстановления данных с использованием ПО R-Studio показано на рисунке 11.
При сканировании жесткого диска программой R-Studio необходимо указать типы восстанавливаемых файлов и далее, в случае их обнаружения, провести анализ, выбрать нужные файлы, после чего становится возможным проведение восстановления данных.


Рисунок 11 — Окно режима восстановления данных с использованием ПО R-Studio

На рисунке 12 показано окно выбора жестких дисков для восстановления информации.


Рисунок 12 — Окно выбора жестких дисков для восстановления информации
Как показано на рисунке 12, при запуске программы производится сканирование имеющихся локальных и подключенных сетевых дисков с указанием файловой системы, размера, логических дисков, сетевого пути. В правой части программы выводится полная информация о жестком диске с указанием необходимых данных.
Режим сканирования жесткого диска по секторам показан на рисунке 13.


Рисунок 13 — Режим сканирования жесткого диска по секторам

Как показано на рисунке 13, R-Studio при сканировании окрашивает сектора в разные цвета в зависимости от скорости чтения данных, после чего выводится статистическая информация о состоянии жесткого диска.
Представление данных жесткого диска в двоичной форме, полученное средствами R-Studio, показано на рисунке 14, окно настроек сканирования показано на рисунке 15.


Рисунок 14 — Представление данных жесткого диска в двоичной форме, полученное средствами R-Studio


Рисунок 15 — Настройка сканирования

3) Active Partition Recovery Pro
Active Partition Recovery Professional является мощным приложением для восстановления данных. Доступные версии: DOS, Windows. Также реализована возможность загрузки iso- образа с диска.
Также включена утилита Active @ File Recovery Utility, для возможности сохранения файлов и папок в случае ошибок при восстановлении разделов (например, когда имеются сильные повреждения файловой системы операционная система не распознает раздел после восстановления).
Данный программный комплекс позволяет сформировать резервную копию MBR таблиц разделов, загрузочных секторов жёсткого диска. Восстановление MBR производится из резервных копий, и даже в случае повреждения структуры таблиц разделов посредством вирусной активности или вследствие неосторожного удаления, есть возможность получения доступа к секторам жесткого диска, путём использования утилиты Disk Viewer.
Поддерживаемые файловые системы: FAT12, FAT16, FAT32, NTFS и NTFS5, поддерживаемые интерфейсы: IDE, ATA, SATA и SCSI. Также, данная программа позволяет проводить создание образов дисков, корректировку файла BOOT.INI, реализована поддержка жестких дисков больших размеров, имеется возможность корректировки загрузочных секторов и многие другие возможности.
Функции программы [9]
- Получение полных данных об установленных физических и логических дисках
- Поддержка интерфейсов IDE, ATA, SATA, SCSI
- Поддержка дисков с большими объемами (свыше 128 ГБайт)
- Поддержка файловых систем FAT12, FAT16, FAT32, NTFS, NTFS5
- Возможность обнаружения удаленных первичных/дополнительных разделов и томов
- Сканирование разделов, поврежденных в результате вирусной активности или с поврежденным MBR
- Возможность предпросмотра файлов и папок в разделах перед восстановлением
- Отображение полной информации об обнаруженных разделах
- Технология фильтрации обнаруженных разделов по статусу и атрибутам
- Возможность отображения длинных имен файлов и имен файлов в кодировке UniCode
- Создание RAW образов дисков из дисков и разделов
- Резервирование и восстановление MBR, таблицы раздела и загрузочных секторов
- Восстановление обнаруженной информации раздела назад на жесткий диск
- Корректировка файла BOOT.INI автоматически для сохранения загрузки системы
- Автоматический и ручной режимы корректировки загрузочных секторов
- Возможность исправления поврежденных MBR и удаление поврежденных разделов
- Восстановление разделов жесткого диска без необходимости перезагрузки компьютера
Окно сканирования жесткого диска программой Active Partition Recovery Pro показано на рисунке 16. Окно результатов сканирования показано на рисунке 17, режим диспетчера дисков – на рисунке 18, на рисунке 19 – окно выбора режима восстановления.
Далее проведем сравнительную характеристику программного обеспечения для восстановления жестких дисков (таблица 2).



Рисунок 16 — Окно сканирования жесткого диска программой Active Partition Recovery Pro


Рисунок 17 — Окно результатов сканирования

Рисунок 18 — Режим диспетчера дисков


Рисунок 19 — Окно выбора режима восстановления

Как показано на рисунке 16, в Active Partition Recovery Pro также реализован интерфейс сканирования жесткого диска по секторам по скорости считывания данных. Реализован режимы выдачи информации о дисках (рисунок 18), реализован режим мастера восстановления (рисунок 19).
Таблица 2 — Сравнительная характеристика программного обеспечения для восстановления жестких дисков
MHDD R-Studio Active Partition Recovery Pro
Интерфейсы DOS Windows DOS, Windows, Linux (загрузочный)
Наличие индикатора сканирования + + +
Файловые системы FAT, NTFS FAT, NTFS NTFS, FAT, ReFS, exFAT, Ext, UFS, HFS
Интерфейсы жестких дисков IDE, SATA IDE, SATA, SCSI IDE, SATA, SCSI
Восстановление после форматирования, удаление и повреждения разделов - Есть Есть
Вывод данных о жестком диске - + +
Стоимость Бесплатно 180 USD (для network Edition) 230 USD

По итогам сравнительного анализа программных продуктов по восстановлению данных следует отметить, что наилучшим функционалом обладает программное обеспечение R-Studio, программа Active Partition Recovery Pro обладает меньшими возможностями (по поддержке файловых систем, выводу информации о жестких дисках, способам восстановления данных). При этом по ценовым параметрам также предпочтительнее использовать ПО R-Studio.
Таким образом, рассмотрев технологии восстановления информации с использованием программных средств, можно сделать выводы:
- восстановление данных с жесткого диска программным путем возможно в случае, когда жесткий диск опознается компьютером, нет механических повреждений и наблюдается его корректная работа;
- также программным путём восстановить файлы возможно при повреждении/удалении/форматировании/изменении разделов;
- программное восстановление данных возможно при удалении файлов без использования корзины, либо с очисткой корзины.
Главным преимуществом указанного метода восстановления данных является то, что восстановление данных может выполнить пользователь, не имеющий специальной квалификации, так как данное ПО обладает дружественным интерфейсом.

2.3. Разработка алгоритма восстановления данных

На основании анализа технологии восстановления информации с SATA-накопителей проведем разработку алгоритма восстановления информации. Блок-схема алгоритма приведена на рисунке 20.
Алгоритм восстановления информации с SATA-накопителей:
- проверка определения диска в BIOS;
Если диск определяется, то изучается возможность программного восстановления:
- проверяется определение диска операционной системой;
- если диск определяется ОС, то использовать штатное средство проверки диска и далее с использованием R-Studio или mhdd провести восстановление данных.
Если диск не определяется операционной системой, то его необходимо подключить к другому компьютеру и средствами R-Studio провести процедуру восстановления данных.




Рисунок 20 — Алгоритм восстановления информации с SATA - накопителей

Если диск не определяется в BIOS, то необходимо провести проверку работоспособности кабелей и подключения к ним. Если кабели подключены корректно и диск не определяется, то изучается возможность аппаратного восстановления данных:
- анализируется состояние поверхности диска;
- проводится замена платы электроники и далее проверка восстановления работоспособности. Если работоспособность не восстановлена, то дальнейшие операции связаны с восстановлением поверхности дисков, использованием специальных аппаратных устройств, проверкой работы контроллеров.
Если необходимо восстановить данные, случайно удаленные с компьютера с очисткой корзины, то необходимо использовать специализированное программное обеспечение (R-Studio).
Блок-схема алгоритма восстановления данных, удаленных с компьютера с очисткой корзины приведена на рисунке 21.
Как показано на рисунке 21, восстановление удаленных файлов проводится путем сканирования диска программой R-Studio с копированием обнаруженных данных на резервный носитель. Файлы могут быть обнаружены, если за прошедшее время с момента удаления не проводилось копирование больших объемов данных, дефрагментации диска.



Рисунок 21 — Блок-схема алгоритма восстановления данных, удаленных с компьютера с очисткой корзины

Также одним из распространенных методов восстановления информации с жестких дисков является метод Hot-SWАP. Данный метод является универсальным при тестировании и для попыток восстановления данных, хранящихся на накопителях различного типа. Метод может использоваться при повреждения служебных данных и отсутствия возможности проверки ее штатными методиками накопителя, например, вследствие его зависания. Каждый накопить имеет набор тех или иных ограничений использования HOT-SWAP, в т.ч. и для SATA-накопителей:
- SATA-накопители критичны к версии микропрограммы; в случае ее несовместимости у «пациентов» и «доноров» метод HOT-SWAP невозможен;
- SATA-накопители критичны к карте головок накопителя; при ее отличии у «пациента» и «донора», метод HOT-SWAP невозможен;
- для восстановления данных с SATA-накопителей необходимо, чтобы соблюдалось условие идентичности транслятора у «пациента» и «донора», в ином случае восстановление данных в полном объеме не является возможным.
Реализация первых двух условий возможна методом подбора необходимого «донора». Подбор производится от аналогичной модели соответствующего семейства (совпадение строки MDL на наклейке гермоблока), необходимо иметь совместимую версию микропрограммы и соответствующую карту головок (для этого необходимо провести чтение ПЗУ в «Kernel»). Плата накопителя-«пациента» должна нормально работать на гермоблоке «донора».
Невозможно осуществление третьего условия методом подбора накопителя, так как не существует двух накопителей, имеющих одинаковую таблицу дефектов P-List и соответственно, одинаковые трансляторы. В случае необходимости восстановления данных с использованием метода HOT-SWAP, необходимо провести следующие действия:
1) Поиск подходящего (по первым двум условиям) накопителя-«донора» и создание первого HOT-SWAP, при котором необходимо провести тестирование служебных модулей, необходима проверка целостности модулей транслятора ID=20h, 25h или таблиц