Восстановление данных после жесткого сбоя

 

 

 

 

Оглавление

 

Введение	3
1. Восстановление данных  после жесткого сбоя	5
1.1  Работа программы восстановления данных	5
1.2 Причины потери данных	6
1.3 Работа программ восстановления данных	9
2. Как избежать потери  данных	12
2.1 Программы для восстановления данных	12
2.2Принципы организации данных на жестких дисках. Запись, копирование, удаление данных с жесткого диска	19
Заключение	27
Список использованных источников	28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Восстановление данных приобрело актуальность с момента появления первых компьютеров. Информационные носители постоянно совершенствуются, а с ними появляются новые пути решения этой проблемы.

Существует две основные проблемы потери информации. Это удаление файлов, (случайное или под действием вирусов) и механическое повреждение носителя. В обоих случаях существуют способы вернуть потерянную информацию.

Восстановление файлов в настоящее время можно осуществлять с помощью специальных утилит и MicrosoftWindows XP. Эта операционная система и в настоящее время находит применение в различных государственных учреждениях. Это связано с тем, что разработка специализированного программного обеспечения требует немалых затрат, и нет смысла менять годами проверенную систему.

При жестком сбое база данных на диске нарушается физически. Основой восстановления в этом случае является журнал транзакций и архивная копия базы данных. Архивная копия базы данных должна создаваться периодически, а именно с учетом скорости наполнения журнала транзакций.

Восстановление начинается с обратного копирования базы данных из архивной копии. Затем выполняется просмотр журнала транзакций для выявления всех транзакций, которые закончились успешно до наступления сбоя. Транзакции, закончившиеся откатом до наступления сбоя, можно не рассматривать. После этого по журналу транзакций в прямом направлении повторяются все успешно законченные транзакции. При этом нет необходимости отката транзакций, прерванных в результате сбоя, т.к. изменения, внесенными этими транзакциями, отсутствуют после восстановления базы данных из резервной копии.

Наиболее плохим случаем является ситуация, когда разрушена физически: база данных и журнал транзакций.

В этом случае единственное, что можно сделать - это восстановить состояние базы данных на момент последнего резервного копирования.

Для того чтобы не допустить возникновение такой ситуации, базу данных и журнал транзакций обычно располагают на физически разных дисках, управляемых физически разными контроллерами.

Целью курсовой работы является изучение и анализ программного обеспечения по архивации и восстановлению данных.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить справочную и специальную литературу по данной теме.
2. Выявить причины удаления данных.
3. Провести анализ по программам восстановления данных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Восстановление  данных после жесткого сбоя 

1.1 Работа программы восстановления данных

 

Каждый только что удаленный файл все еще находится на жестком диске, но Windows его больше не видит. Если программе восстановления данных необходимо восстановить этот файл, она просматривает загрузочный сектор раздела (PartitionBootSector). В нем содержится вся информация о строении раздела, например размер секторов (как правило, 512 байт) и количество секторов в одном кластере.[5]

В разделе NTFS размером более 2 Гбайт в одном кластере содержится четыре сектора. В нашем примере показан небольшой раздел размером 500 Мбайт, у которого каждому сектору соответствует один кластер.

Наряду с этой информацией программы восстановления данных сканируют главную таблицу файлов (MasterFileTable, MFT), которая тоже находится в PartitionBootSector. Она представляет собой список всех файлов, находящихся в разделе. Те, которые по размерам менее 1500 байт, записываются прямо в MFT.[7]

Для файлов большего объема в MFT есть ссылки на адреса секторов, в которых лежат данные.

Вначале MFT находятся другие записи, например, так называемая битовая карта распределения кластеров (ClusterBitmap), показывающая все используемые кластеры, а также файл плохих кластеров (BadClusterFile), регистрирующий все кластеры с ошибками.

Обычно таблица MFT в Windows не видна. Но есть дисковые редакторы, например WinHex, которые показывают содержание MFT в шестнадцатеричных кодах. На рис.1 вы видите MFT-запись удаленного файла в HEX-коде.[10]

Для программы восстановления данных достаточно этой информации, чтобы восстановить файл.

 

Значения, которые программа восстановления файлов находит в MasterFileTable:

1. Эти четыре байта (FileIdentifier) обозначают начало нового файла. Байты до следующего FileIdentifier содержат  всю информацию о файле.

2. Эти два байта зарезервированы  для флагов, которые дают справку  о состоянии файла. Если их  значение равно 0, как в нашем  случае, это значит, что файл удален.

3. Из этих 16 байт программа  восстановления данных узнает, когда  файл был создан и в последний  раз подвергался изменениям.

4. Эта ссылка на каталог, в котором находится файл (ParentDirectoryRecordNumber). С ее помощью программа-спасатель  может включить файл в структуру  каталогов.

5. Здесь появляется имя  файла, в нашем случае My Presentation.ppt.

6. Если эти два байта  имеют значение 0, то файл не  сжат.

7. Эти восемь байт сообщают  размер файла, в нашем случае 56 320 байт.

8. Важнейшая часть записи MFT, называющаяся Dataruns. Она показывает, где фактически находятся данные.[3]

 

1.2 Причины потери данных

 

Существует несколько причин «исчезновения» информации с жестких дисков, карт памяти или Flash.

1. Файлы были удалены  по недосмотру или из-за незнания. Пока они находятся в корзине Windows, их спасение возможно без  специальных средств. В противном  случае придется использовать  программу восстановления данных.[8]

2. Пользователь отформатировал  или нечаянно удалил на жестком  диске один из разделов. При  этом все данные, записанные в  нем, теряются.

3. Приложение работало  с ошибками и неправильно сохранило  файл.

4. Вредоносная программа  изменила или удалила файлы  с жесткого диска.

5. Аппаратная неисправность  или механические повреждения  привели к тому, что отдельные  файлы или даже весь диск  становятся недоступными для Windows.

4. Спасение данных

Шансы на успех при восстановлении данных зависят, прежде всего, от причины, повлекшей их утрату.[20]

Корзина. Если данные еще хранятся в корзине Windows, их можно без проблем восстановить средствами самой ОС, поскольку файлы не удалены, а просто перемещены в папку Recycler. Двойной щелчок по значку корзины покажет все содержащиеся в ней файлы. Правой кнопкой мыши щелкните по значку файла и в открывшемся меню выберите «Восстановить» – файл вернется на свое первоначальное место.

Важно! Корзина имеет ограниченную емкость, по умолчанию 5–10% от размера диска. Если место кончается, Windows автоматически удаляет самые старые файлы, и в этом случае функция «Восстановить» уже не поможет.

Файлы отсутствуют в корзине. Если файлы уже стерты в связи со старостью, или были удалены напрямую, без промежуточного помещения в корзину, ситуация гораздо хуже. В Windows нет средств, для доступа к таким файлам.[18]

Поскольку теперь они отсутствуют как в файловой системе ОС, так и в главной файловой таблице (MFT – MasterFileTable) жесткого диска, Windows освобождает занимаемое ими место для записи других файлов. Однако файлы все еще находятся на жестком диске. Часто они могут быть восстановлены полностью или хотя бы частично с помощью специальных программ. Однако это должно быть сделано как можно скорее, пока Windows не затерла их.[1]

Чем раньше будет запущена программа восстановления, тем больше шансов на спасение всех данных. Если искомые файлы не были затерты на диске, программа в большинстве случаев восстанавливает их полностью.

Хорошая программа умеет спасать, пока только не перезаписанные области удаленных файлов.

Удален или отформатирован раздел жесткого диска. При форматировании любого диска его оглавление полностью очищается. Несмотря на это, хорошим программам-реаниматорам в большинстве случаев под силу восстановить многие файлы.

Программное обеспечение сможет помочь даже в том случае, когда был удален весь раздел. Если после этого никакие новые разделы не создавались, файлы еще сохранились и некоторые из них могут быть спасены программой восстановления.[9]

Многократно перезаписанные файлы. Файлы, стертые с помощью программ безопасного удаления, (например ParagonDiskWiper), а так же многократно перезаписаны другой информацией.

В таких случаях не помогут даже лучшие программы восстановления данных и специалисты в лабораториях, «информация действительно утеряна навсегда».

Механический дефект. Как любое механическое устройство, жесткий диск может просто сломаться. На старых, сравнительно шумных жестких дисках обнаружить неисправность позволяли громкие стуки при включении или внезапное прекращение «жужжания» диска.

У современных накопителей об угрозе появления дефекта говорят лишь малозаметные признаки (смотрите рисунок 2 «Предупреждение об угрозе потери данных»).

В этом случае дорогостоящую операцию по спасению ценных данных стоит поручить профессионалам из лаборатории по восстановлению информации.[14]

 

1.3 Работа программ восстановления данных

 

 Каждый только  что удаленный файл все еще  находится на жестком диске, но Windows его больше не видит. Если  программе восстановления данных  необходимо восстановить этот  файл, она просматривает загрузочный  сектор раздела (PartitionBootSector). В нем  содержится вся информация о  строении раздела, например размер  секторов (как правило, 512 байт) и  количество секторов в одном  кластере.

В разделе NTFS размером более 2 Гбайт в одном кластере содержится четыре сектора. В нашем примере показан небольшой раздел размером 500 Мбайт, у которого каждому сектору соответствует один кластер. 
Наряду с этой информацией программы восстановления данных сканируют главную таблицу файлов (MasterFileTable, MFT), которая тоже находится в PartitionBootSector. Она представляет собой список всех файлов, находящихся в разделе, в ней содержатся все файловые атрибуты и информация о том, в каких секторах винчестера находятся сами файлы. Те из них, что по размерам менее 1500 байт, записываются прямо в MFT. Для файлов большего объема в MFT есть ссылки на адреса секторов, в которых лежат данные.[11]

Вначале MFT находятся другие записи, например, так называемая битовая карта распределения кластеров (ClusterBitmap), показывающая все используемые кластеры, а также файл плохих кластеров (BadClusterFile), регистрирующий все кластеры с ошибками. Только с 17-й записи начинается собственно описание файлов. Обычно таблица MFT в Windows не видна. Но есть дисковые редакторы, например WinHex, которые показывают содержание MFT в шестнадцатеричных кодах. 
На рисунке 2 изображена MFT-запись удаленного файла в HEX-коде. Для программы восстановления данных достаточно этой информации, чтобы восстановитьфайл.[4]

Значения, которые программа восстановления файлов находит в MasterFileTable:

1. Эти четыре байта (FileIdentifier) обозначают начало нового файла. Байты до следующего FileIdentifier содержат всю информацию о файле.
2. Эти два байта зарезервированы для флагов, которые дают справку о состоянии файла. Если их значение равно 0, как в нашем случае, это значит, что файл удален.
3. Из этих 16 байт программа восстановления данных узнает, когда файл был создан и в последний раз подвергался изменениям.
4. Эта ссылка на каталог, в котором находится файл (ParentDirectoryRecordNumber). С ее помощью программа-спасатель может включить файл в структуру каталогов.
5. Здесь появляется имя файла, в нашем случае MуPrеsеntаtiоn.pрt.
6. Если эти два байта имеют значение 0, то файл не сжат.
7. Эти восемь байт сообщают размер файла, в нашем случае 56 320 байт.
8. Важнейшая часть записи MFT, называющаяся Dataruns, показывает, где фактически находятся данные. [13]

1. Первый байт сообщает, сколько байт необходимо для адреса первого кластера (3 байта) и отображения длины файла во всех кластерах (1 байт).

2. Второй байт содержит длину файла, в нашем примере — 110 кластеров.
3. Следующие три байта означают, что файл начинается с кластера 312 555.
4. Последний байт имеет значение 0. Это означает, что файл не фрагментирован. Следовательно, нет никаких дополнительных записей Dataruns.

Теперь у программы восстановления данных есть вся информация, необходимая для успешного восстановления удаленного файла. Она обращается к кластеру 312 555, прочитывает данные в следующих 110 кластерах и сохраняет их под именем MуPrеsеntаtiоn.pрt [7].

 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Как избежать потери данных

2.1 Программы для восстановления данных

Лучший метод – архивирование важных данных с помощью программ резервного копирования. Они позволяют выбирать папки и файлы для регулярного сохранения. Но не стоит использовать для архивов диск, на котором находятся резервируемые файлы. Для этой операции предназначен внешний накопитель. Чтобы архивировать данные было удобнее, старайтесь сохранять персональную информацию либо в какой-то специальной папке, либо на отдельном логическом диске.[16]

В файловых системах FAT32 и NTFS Windows создает копию таблицы файлов. С помощью программы восстановления, например R-Studio 4.6, можно реконструировать данные из основной таблицы файлов. Шансы на полное спасение файла довольно высоки.

Важно, чтобы программа восстановления не помещалась в раздел, на котором ведется поиск удаленных данных. Иначе возникает опасность перезаписи спасаемой информации файлами самой программы. Хорошие реаниматоры могут работать без установки в систему – аварийного CD или DVD.

Сложнее будет восстановить объекты, если таблица файлов не содержит информации о пропавших данных. Тогда программа восстановления должна просмотреть свободные области винчестера.

Некоторые утилиты восстановления сохраняют найденные данные в виде файлов со сквозной нумерацией.[3]

Многие программы спасения распознают файлы по их заголовку. В этом случае программное обеспечение может восстановить первоначальный формат данных: текстовый файл в формате DOC, а изображение в формате JPG.

Большинство программ, например MicrosoftWord, для работы требуют абсолютно неповрежденные файлы. Если программе восстановления удалось спасти только часть документа, то его уже не удастся открыть в Worde.

Поэтому производители программ восстановления интегрируют в них специальное ремонтное программное обеспечение для некоторых типов файлов. Это позволяет вернуть к жизни документы MicrosoftOffice, изображения в формате JPG или TIFF и музыку в формате MP3.[19]

Программы для восстановления данных.

BadCopyPro

Разработчик: Jufsoft

Распространение: Shareware

Размер дистрибутива: 1 Мб

Небольшая программа для копирования с различных нечитаемых, дефектных носителей или с источников с удаленной информацией. Выбор источников разнообразен: от флоппи-дисков, SmartMedia и MemoryStickflash-накопителей до CD/DVD, разделов жесткого диска и ныне мало востребованных ZIP и JAZ дисков. После запуска программы и выбора источника следует указать тип восстановления: восстановление удаленных или поврежденных файлов. Далее вы отмечаете типы файлов для восстановления и диапазон секторов, которые нужно сканировать. Запустив сканирование, запаситесь терпением, поскольку поиск и восстановление утерянной информации даже на 256 Мб занимает около десяти минут, не говоря уже о более серьезных объемах. К сожалению, незарегистрированная версия программы отказывается сохранять восстановленные файлы, а лицензия стоит $39.50.[6]

FileRecoveryAngel

Разработчик: FlyingSoftware

Распространение: Shareware

Размер дистрибутива: 800 Кб

Когда операционная система удаляет файлы, это не значит, что они сказу же уничтожаются. На самом деле, они остаются на жестком диске до перезаписи другими файлами и имеют пометку «удаленные».[15]

При заполнении дискового пространства ОС ищет свободное место и в один из моментов затирает данные с пометкой в тех секторах, где они находятся. Таким образом, восстановить затертые файлы практически невозможно ни с помощью FileRecoveryAngel, ни каким-либо другим способом. Только изредка может быть надежда, что файлы все-таки остались либо частично замещены.

Поэтому FileRecoveryAngel не предлагает ничего оригинального или эксклюзивного: все как обычно, даже меньше того. Странно, что Shareware-программа так бедно оформлена и даже не имеет настроек.[12]

CardRecovery

Разработчик: WinRecovery Software

Распространение: Shareware

Размер дистрибутива: 800 Кб

Программа для восстановления мультимедийных файлов с фото и видеокамер и других устройств. Поддерживает самые разнообразные форматы карт памяти: SmartMedia, SecureDigitalCard SD, MemoryStick, MicroDrive, xDPictureCard, и др. Впрочем, нельзя сказать, что CardRecovery специализируется только на графических и видеоформатах.

В этот перечень также можно добавить файлы архивов (ZIP, RAR) и аудиофайлы (MP3 MP4 WAV). Также в список источников восстановления входят ZIP, Floppy-диски.[7]

Программа имеет дружелюбный интерфейс и простые настройки. Процесс восстановления состоит из того что вы отмечаете тип и марку устройства, диск с информацией и директорию, куда копировать восстановленные файлы.[9]

R-Studio

Разработчик: R-Studio Team

Распространение: Shareware

Размер дистрибутива: 5 Мб

После запуска программа R-Studio встречает пользователя двухпанельным файловым менеджером в стиле проводника Windows.

В левой панели отображаются все видимые диски компьютера, а в правой – файлы подлежащие восстановлению.[1]

К плюсам программы можно отнести ее хорошую информационность. Всю необходимую информацию можно найти без труда, действия программы записываются в журнал (log). Еще одна особенность R-Studio по сравнению с другими программами-реаниматорами – возможность создания виртуальных томов и RAID-массивов, а также опция их восстановления. R-Studio поддерживает множество файловых систем, в числе которых, конечно же, FAT12, FAT16, FAT32, NTFS Ext2FS (Linux).[18]

Недостаток: ограничение Shareware-версии R-Studio – размер файла не должен превышать 64 Кб.

HandyRecovery

Разработчик: SoftLogica

Распространение: Shareware

Размер дистрибутива: 1, 5 Мб

Программа для восстановления данных на Windows и Mac-разделах. Интерфейс HandyRecovery мало отличается от аналогичных программ. В левой панели находятся папки для восстановления, а в правой – их содержимое.[5]

После выбора раздела HandyRecovery в фоновом режиме сканирует его и справа отображает найденные файлы. Напротив каждого указывается вероятность восстановления файла (good/poor/average).

Программа умеет работать с удаленными дисковыми разделами и образами дисков.

AnyReader

Разработчик: Regall LLC

Распространение: Shareware

Размердистрибутива: 2,6 Мб

В Recover My Files естьнесколькотиповпоиска: Fast File Search, Complete File Search, Fast Format Recover и Complete Format Recover.[20]

Back2Life

Разработчик: Alex Mokrov

Распространение: Shareware

Размер дистрибутива: 230 Кб

Русскоязычная утилита «для возвращения к жизни» удаленных файлов. Вряд ли можно расценивать ее как серьезный восстановитель, однако вернуть удаленный десять минут или день назад крайне важный документ – «запросто».

Правда, забесплатно Back2Life восстанавливает только файлы размером до 100 Кб. Цена лицензии Back2Life составляет 150 российских рублей, оплату можно оформить посредством электронного платежа.

SuperCopy

Разработчик: Хирург

Распространение: Freeware

Размер дистрибутива: 200 Кб

Простая программка, за которую разработчик не требует денег. Предназначена она для копирования данных с поврежденных носителей (CD, DVD, HDD, FDD). Принцип пропуска ошибок прост: поврежденные сектора заменяются нулями.[4]

В параметрах программы задаются настройки, как читать «битый» файл: полностью или до появления первой ошибки. Есть еще одна важная опция – направление чтения: либо сначала в конец, либо от конца в начало.

Как заявляет автор, второй метод позволяет сократить количество ошибок (рекомендуется установить флажок «Обратное чтение при чтении назад»).

Backup

В состав Windows XP Professional входит программа Backup, предназначенная для архивирования и восстановления данных. Для запуска программы архивации в меню пуск - выберите пункт программы - стандартные - служебные – команду архивация данных. Так же утилита архивации данных может быть вызвана с вкладки сервис окна свойств диска. Еще один способ запуска утилиты – выбрать меню пуск - пункт выполнить и в появившемся окне - набрать ntbackup.[13]

Утилита архивации данных поддерживает создание резервной копии в файле или на магнитной ленте. Файл резервной копии может быть размещен на любом дисковом накопителе: жесткий диск, сменный диск (Zip, Jaz), записываемый компакт-диск или оптический диск.

Для осуществления архивации и восстановления файлов вы должны обладать определенными полномочиями:

1.  все пользователи имеют право архивировать собственные файлы и папки, а также файлы, на которые у них есть разрешение на чтение;

2.  все пользователи имеют право восстанавливать файлы, на которые у них есть разрешение на запись;

3.  члены группы Администраторы могут архивировать и восстанавливать, любые файлы и папки не зависимо от разрешений, установленных на них.

4.  главная страница мастера позволяет сделать выбор, запустить процесс архивации файлов и параметров или их восстановление.

5.  архивация файлов и папок должна производиться в соответствии с планом архивации, разработанным в организации. Помимо графика создания резервных копий этот план должен предусматривать и процедуры восстановления. План должен быть составлен таким образом, чтобы в случае любого сбоя минимизировать потери данных.[9]

NeroBurn

Разработчик: NeroAG

Разрядность: 32bit+64bit

Совместимость с Vista: полная

Совместимость с Windows 7: полная

Характеристика:

1) Windows XP SP3 (32-разрядная версия), WindowsVista SP1 (32- и 64-разрядные версии), Windows 7 HomePremium, Professional или Ultimate (32- и 64-разрядные  версии).

2) Процессор AMD или Intel 2 ГГц.

3) ОЗУ 512 МБ (ОЗУ 1 ГБ для WindowsVista и Windows 7).

4) 500 МБ свободного места  на жестком диске для стандартной  установки всех компонентов (включая  шаблоны, содержимое и временное  пространство на диске).

5) Привод компакт-дисков  для установки программы.

6) Пишущий или перезаписывающий  привод для записи и создания  компакт-дисков, дисков DVD или Blu-ray.

 Какие файлы и папки  архивировать

Делать резервную копию всех файлов на всех дисках компьютера не обязательно, однако следующие файлы должны архивироваться:

·  Все файлы операционной системы и установленных приложений.

·  Архивирование системных файлов должно производиться только после установки новых приложений или обновления самой операционной системы. Наличие такой резервной копии позволит вам быстро восстановить ОС и установленные приложения, не переустанавливая их вручную.

·  Личные профили пользователей, хранящиеся в папке DocumentsandSettings. Архивирование профилей позволит максимально быстро восстановить привычное рабочее окружение пользователей и их личные документы.[4]

Не имеет смысла архивировать следующие файлы:

·  файлы подкачки, дампов памяти.

·  временные файлы;

·  кэш браузеров;

файлы и папки, хранящиеся на других надежных носителях (компакт-диски, оптические диски).

Уменьшение объема архивируемых файлов ускоряет процесс архивирования и уменьшает размер архива.[1]

 

2.2 Принципы организации данных на жестких дисках. Запись, копирование, удаление данных с жесткого диска

 

В информационных системах, базовым элементом которых является компьютер, основные объёмы информации хранятся на жёстких магнитных дисках.

Именно в накопителе на жестких магнитных дисках хранится и с него загружается в оперативную память компьютера его операционная система, информация, обрабатываемая в процессе использования, а также использованная и удаляемая информация.[1]

Широкому применению накопителей на жестких дисках способствует ряд его положительных эксплуатационных качеств: надежность, быстрота доступа и дешевизна в расчёте на единицу хранения информации. Кроме того, один из самых важных показателей - энергонезависимость делает НЖМД практически незаменимым для оперативного и долговременного хранения больших массивов информации.  

Информация на жестком диске храниться в секторах физически расположенных на магнитной поверхности обеих сторон магнитных дисков. Сектора в свою очередь располагаются на дорожках (цилиндрах), которых на одной дорожке может быть от 17 д 150 и выше.