Файл: Практикум для учащихся специальности 240 02 02 Электронные вычислительные средства.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 124
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
1 Краткие теоретические сведения
Внутри привода жестких дисков находится один или несколько дисков (пластин, блинов), изготовленных из металла, иногда стекла. У каждого диска по две магнитных поверхности (Sides). Каждая рабочая сторона диска разбита на концентрические дорожки (треки, цилиндры) (Cylinders), по которым позиционируются головки и где находится информация. В свою очередь, каждая дорожка разбита на определенное число секторов (Sectors) по 512 байт. Сектор является минимальным фрагментом, содержащим информацию. При форматировании, по несколько секторов объединяется в кластеры, и для операционной системы минимальным фрагментом является уже кластер. В рабочем состоянии над поверхностями диска движутся считывающие/записывающие головки (Heades). Что бы головка получила доступ к нужной информации (сектору), ей нужно указать адрес (Сторона/Дорожка/Сектор). Современные жесткие диски работают в режиме адресации LBA (Logical block addressing), которая более оптимальна для восприятия ОС (операционной системой). Логическая структура жесткого диска представленная в виде LBA отличается от физической (по набору Сторона/Дорожка/Сектор), трансляцию выполняет контроллер дискового накопителя. На жестком диске присутствуют пользовательские данные, доступные пользователю и программам, а так же служебная информация, которая служит для обеспечения функциональности жесткого диска.
За организацию хранения и доступа к информации на жестком диске отвечает файловая система. Рассмотрим наиболее распространенные их типы.
Файловые системы FAT (File Allocation Table). В самом начале диска (в секторе 0/0/1) находится PT (Partition Table) - таблица разделов и MBR (Master Boot Record) - главная загрузочная запись. PT состоит из 4-х строк описывающих 4 возможных раздела диска. Описание каждого раздела диска содержит информацию о типе файловой системы, признаке того, что раздел является загрузочным, о первых и последних головках, дорожках, секторах раздела, количестве секторов смещения начала раздела от начала диска и об общем количестве секторов в разделе. MBR - находится в том же секторе что и PT. Данные в MBR представляют собой код процессора необходимый для дальнейшей загрузки операционной системы. В последних двух байтах сектора MBR находится сигнатура 55AAh, которую можно использовать как маску при поиске PT и MBR при восстановлении информации.
На следующем треке в первых секторах (начиная с 0/1/1) расположена BA (Boot Area) - загрузочная область операционной системы и BR (Boot Record) - загрузочная запись OC. BR - содержит массу данных и служит для описания параметров файловой системы: размер кластера, размер и количество копий FAT и др. BR для раздела FAT16 размещается в одном секторе, в случае FAT32 Boot Record состоит из нескольких секторов.
Далее на этом же треке расположена 1-я копия FAT - таблица размещения файлов. Сразу за ней - 2-я копия FAT. Размер копии FAT (в секторах) определяется размером раздела диска. FAT - Состоит из 12, 16 или 32 битных элементов, описывающих номера кластеров или их признаки (BAD). Количество элементов соответствует количеству кластеров раздела диска. Из этих элементов образуются цепочки номеров кластеров, описывающих расположение файлов на диске.
После 2-й копии FAT расположены сектора ROOT (Root directory) - корневого каталога, за которой начинается DA (Data Area) - область данных. ROOT - Корневой каталог диска. Содержит записи описывающие файлы (дескрипторы файлов) в корневом каталоге. Такая запись описывает имя, тип, дату создания, размер, атрибуты файла, и т.п., а так же содержит указатель на первый кластер файла.
Файловая система NTFS (New Technology File System). Диск NTFS условно делится на две части. Первые 12% диска отводятся под так называемую MFT (Master File Table) зону - пространство, в котором расположен метафайл MFT (об этом ниже). Запись каких-либо данных в эту область невозможна. MFT-зона всегда держится пустой - это делается для того, чтобы самый главный, служебный файл (MFT) не фрагментировался при своем росте. Остальные 88% диска представляют собой обычное пространство для хранения файлов.
Каждый элемент файловой системы представляет собой файл - даже служебная информация. Первые 16 файлов размещены в MFT-зоне, носят служебный характер и недоступны операционной системе - они называются метафайлами. Каждый из метафайлов отвечает за какой-либо аспект работы системы, имеют фиксированное положение. Самый первый метафайл - MFT, или Master File Table - общая таблица файлов. Он представляет собой централизованный каталог всех остальных файлов диска, и себя самого. MFT поделен на записи фиксированного размера (обычно 1 Кбайт), и каждая запись соответствует какому либо файлу данных. Интересно, что вторая копия первых трех записей, для надежности - они очень важны - хранится ровно посередине диска. Метафайлы находятся корневом каталоге NTFS диска - они начинаются с символа имени "$".
Типичные причины потери доступа к информации, хранящейся на винчестере. Разрушение (повреждение) Partition Table и MBR. Излюбленное средство вирусов. Достаточно испортить относительно небольшой начальный участок диска с информацией о его структуре, как все логические разделы, а значит и данные на них становятся недоступны. Времени для подобной деструктивной деятельности потребуется очень мало, а результат наиболее эффектен – потеря доступа к данным на всей поверхности жесткого диска. Возможны и частные варианты: удаление из Partition Table какого либо одного логического диска, – так система вроде бы и сохраняет работоспособность, но данные на некоторой части жесткого диска недоступны. При повреждении таблицы разделов, область данных и даже FAT обычно не страдают, сохраняясь в своем первозданном виде. Хорошие утилиты для восстановления данных, как правило, выходят из такой ситуации без особого труда: программа восстановления анализирует структуру данных, определяет FAT, и может извлечь данные практически в полном объеме. В этом случае главное не впадать в панику, не пытаться создавать заново потерянные разделы и вообще, исключить возможность любой записи на пострадавший диск до работы с ним специализированной программы восстановления данных.
Разрушение (повреждение) FAT. При незначительном повреждении файловой системы, логический диск остается в видимости операционной системы, но может быть потерян доступ к некоторым файлам на нем. При существенном повреждении FAT раздела, операционная система потеряет доступ к логическому диску, так, если бы диск был не отформатирован. Естественно, не станет доступа и ко всем имеющимся на этом логическом диске данным. Этот способ так же часто используется вирусами, так как позволяет быстро испортить информацию или преградить доступ к ней. Так как FAT постоянно обновляется в процессе работы, повреждение FAT нередко происходит из-за аппаратных сбоев, внезапного пропадания питания компьютера. Частный случай: намеренное переформатирование логического диска. Так, пользователь может просто заново отформатировать логический диск, желая скрыть данные на нем или произвести акт вредительства. При этом операционная система видит логический диск, как вполне работоспособный, но совершенно пустой. При повреждении или уничтожении FAT, переформатировании диска, область данных, как правило, не страдает. Здесь главное не производить никаких записей на логический диск, особенно, когда диск переформатирован заново и доступен для действий ОС. Данные станут потеряны навсегда лишь тогда, когда поверх них будет записана новая информация. Опять же, утилиты для восстановления данных в большинстве случаев могут корректно извлечь данные с логических дисков, у которых повреждена файловая система или они отформатированы заново.
Удаление данных стандартными средствами ОС. В Windows по умолчанию удаляемые файлы переносятся в корзину, и какое-то время хранятся там, откуда могут быть восстановлены пользователем. Если вы безвозвратно удалили файлы средствами ОС (удерживая кнопку Shift или очистив корзину), то файлы не стираются, – они помечаются ОС, как удаленные и продолжают существовать на том же месте. Операционная система просто добавляет в название удаляемого файла специальные символы, теперь он считается несуществующим для пользователя, хотя и видим ОС. Пространство, занимаемое файлом, помеченным как удаленный, считается пустым и может в любой момент использоваться ОС по своему усмотрению, то есть на него может быть осуществлена новая запись. Специальные программы могут восстанавливать файлы, помеченные ОС, как удаленные, если на их место еще не произведена новая запись.
Программы для восстановления данных на жестких дисках. PC Inspector FileRecovery 3.0 build 56. FileRecovery поддерживает файловые системы FAT12/16/32, используемые дискетами, жесткими дисками и флэш-накопителями типа SmartMedia, MemoryStick и CompactFlash. Утилита обеспечивает успешное восстановление данных в случае:
-
ошибочного удаления файлов или очистки Корзины Windows; -
потери файлов и папок вследствие скачка напряжения во время их записи; -
форматирования жесткого диска; -
утраты раздела винчестера из-за повреждения FAT.
R-Studio 2.0. Разработчики R-Studio создали почти универсальный продукт. Поддерживает FAT 12/16/32, NTFS, NTFS5, Ext2FS (файловая система Linux и других ОС семейства Unix), отличается возможностью восстановления данных на компьютерах в локальной сети (для этого понадобится утилита R-Studio Agent производства той же компании).
PC Inspector SmartRecovery 1.7.1.1. Программа для восстановления данных из карт памяти (поддерживает Flash Card, Smart Media, Sony Memory Stick, IBM Micro Drive, Multimedia Card и Secure Digital Card). Утилита позволяет работать с носителем как непосредственно в фотоаппарате (разумеется, подключенном к ПК), так и через устройство чтения карт памяти, если по каким-либо причинам ОС не опознала камеру как отдельный логический диск.
Ontrack EasyRecovery 6.01. Пакет EasyRecovery состоит из трех разделов - анализ состояния винчестера, восстановление файлов и собственно восстановление данных.
Раздел «Восстановление файлов» позволяет "ремонтировать" документы MS Word, Excel, Access, PowerPoint и Zip-архивы. Ведь в особо трудных случаях (на сильно фрагментированном накопителе или из-за его физических повреждений) восстановленные файлы могут оказаться поврежденными, и данные утилиты помогут спасти из них хоть какую-то информацию.
Тест накопителя задействует проверку поверхности пластин жесткого диска, SMART-диагностику и, конечно, анализ файловой системы, что позволяет обнаружить физические повреждения на винчестере и тем самым определить последующий алгоритм работы программы. Для работы в DOS предназначена утилита DataAdvisor, устанавливаемая на загрузочную дискету, а для быстрого анализа структуры всех каталогов и файлов на жестком диске - функция SizeManager. Кстати, EasyRecovery поддерживает не только обычные IDE/SCSI-устройства, но и более экзотичные USB-накопители и flash-карты – при условии, что они распознаются Windows и имеют файловые системы FAT или NTFS.
Наиболее важная часть пакета - восстановление информации. Релизуется четырьмя алгоритмами, предназначенными для решения наиболее типичных проблемных ситуаций: AdvancedRecovery, FormatRecovery, DeletedRecovery и RawRecovery. В некоторых наиболее простых случаях - поиск и "спасение" недавно удаленных файлов - используется утилита DeletedRecovery с возможностью восстановления папок целиком. Для восстановления случайно удаленных или переформатированных томов предназначена функция FormatRecovery, а в отдельных случаях, когда предыдущие модули ничего не смогли найти, будет полезна AdvancedRecovery. Последняя попытка спасти остатки информации с поврежденного раздела - опция RawRecovery, анализирующая все секторы жесткого диска по специфическим сигнатурам файлов. Программе известны практически все популярные форматы файлов (более 200 наименований), но при желании пользователь может добавлять собственные, вручную указывая их характерные особенности. Следует отметить, что в файловой системе NTFS некоторые опции (в частности, DeletedRecovery и FormatRecovery) не функционируют или же будут работать с ограничениями. Кроме того, при восстановлении данных из поврежденного или удаленного раздела не сохраняется его первичная структура.
2 Порядок выполнения работы
1. Включить виртуальную машину и подключить второй виртуальных винчестер.
1.1.Запустить Microsoft Virtual PC (ярлык на рабочем столе или через меню Пуск).