Восстановление данных с флеш-носителей

метки: Данные, Восстановление, Память, Накопитель, Раздел, Работа, Система, Выбрать

История создания флеш-памяти

Первой энергонезависимой памятью была ROM (ПЗУ) — Read Only Memory. Из названия становится понятно, что данный тип имеет единственный цикл записи. Он осуществляется сразу при производстве, путем нанесения алюминиевых дорожек между ячейками ROM литографическим способом. Наличие такой дорожки означает 1, отсутствие 0.

Этот вид памяти не приобрел большой популярности, так как процесс изготовления микросхемы ROM занимает длительное время (от 4 до 8 недель).

При этом стоимость памяти довольно низкая (при больших объемах производства), а информацию с нее можно стереть только физическим или термальным воздействием.

Естественно, что на ROM прогресс не закончился. Возникла острая необходимость в перезаписи памяти, а каждый раз выпускать ПЗУ с новыми данными было дорого и нерационально. Поэтому ROM сменила PROM (Programmable ROM).

Микросхему с такой памятью можно было подвергнуть повторному (правда, единственному) прожигу с помощью специального устройства – программатора.

Дело в том, что PROM производилась немного по другой технологии. Дорожки между ячейками были заменены плавкими перемычками, которые могли быть разрушены путем подачи высокого напряжения на микросхему. Конструктивно перемычки представляют собой интегральный элемент из титаново-вольфрамового сплава. Таким образом, появляется единственный цикл перезаписи.

Но дальнейшее развитие технологий вело к появлению более совершенных видов памяти, таких как EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) и флеш-память (Flash ROM).

EEPROM

EEPROM — память, которую можно перезаписывать без применения специальных устройств. В EEPROM используется специальный включаемый транзистор, который позволяет программировать и стирать код микросхемы, не прибегая к прожигу.

Как и ПЗУ, EEPROM является неразрушающим, энергонезависимым типом памяти. Но по сравнению с ROM и PROM, ее цикл перезаписи неограничен, что делает ее более удобной в использовании.

Флеш-память

Флеш-память – это вид энергонезависимой памяти, который обладает возможностью произвольной записи и удаления информации. Флеш-память была разработана в 1984 году и с тех пор активно используется в различных информационных системах, начиная от цифровых фотоаппаратов и заканчивая современными смартфонами и компьютерами.

Флеш-память работает на основе технологии NAND (NOT-AND), которая устроена примерно как система условного расхода. Данные записываются в ячейки, состоящие из некоторого числа блоков. Каждый блок имеет определенное количество страниц, содержащих электрически заполненные ячейки, которые выполняют положение одного бита.

«проблема исторической памяти» по тексту приставкина

... Сочинение ЕГЭ: Проблема исторической памяти в тексте П. Ф. Нилина | Литрекон (469 слов) Некоторые люди думают, что историю ... своим детям и передаст им славную историю родного края. Поэтому семье так ... будущее листьями. Именно поэтому историческая память имеет немалое значение в становлении человеческой ... это статистика». Так и история оперирует большими числами, но каждый отдельный человек и должен ...

Флеш-память имеет преимущества перед HDD или CD-ROM: она быстрее, потребляет меньшее количество энергии, более компактна и менее болезненна для транспортировки.

HDD	CD-ROM	Флеш-память
Механический носитель данных, со временем становится менее надежным.	Медленный, болезненный для транспортировки и копирования.	Быстро обрабатывает данные, надежно хранит информацию, компактна и легка.

Сегодня флеш-память является наиболее распространенным типом памяти на рынке информационных технологий, и она продолжает улучшаться в меру того, как современные технологии развиваются дальше.

ROM (read-only memory) и PROM (programmable read-only memory) относятся к виду неперезаписываемой энергонезависимой памяти. В 1971 году компания Intel представила новую микросхему памяти под названием EPROM (Erasable Programmable ROM).

Эта микросхема могла быть перезаписана неоднократно путем облучения ее рентгеновскими лучами. Немного позже появилась память, стираемая ультрафиолетом, которая получила название UV-EPROM. В такой микросхеме было окошко с кварцевым стеклом, за которым находился кристалл, который облучался ультрафиолетом. После стирания информации, окошко заклеивалось. Однако, частичная перезапись данных оставалась невозможной, так как рентгеновские и ультрафиолетовые лучи изменяли все биты стираемой области в положение 1. Повторная запись данных осуществлялась на программаторах, подобно ROM и EROM. EPROM была основана на МОП (металл-оксид-полупроводник) транзисторах. Запись данных в ячейки такого транзистора производилась методом лавинной инжекции заряда. Благодаря этому методу, данные памяти могли быть перезаписаны неоднократно, хотя количество циклов было ограничено. Таким образом, вместе с EPROM появилось поколение NVRWM (NonVolatile Read-Write Memory).

Однако, несмотря на новую технологию, этот вид памяти был вытеснен с рынка другими видами памяти.

В 1979 году, спустя восемь лет после выпуска EPROM, компания Intel разработала новый вид памяти, который мог быть перезаписан частично. С помощью электрического тока стало возможным изменение данных в определенной ячейке микросхемы. Это нововведение уменьшало время программирования и позволяло отказаться от внешних программаторов. Для записи данных, память достаточно было подключить к системной шине микропроцессора, что значительно упрощало работу с микросхемой. Однако, стоимость EEPROM была высокой из-за сложности технологии производства. В отличие от предыдущей EPROM, EEPROM имела большее количество циклов перезаписи информации.

В 1984 году компания Toshiba разработала совершенно новый вид памяти под названием Flash. После этого начался интенсивный процесс развития этого вида памяти, а EEPROM быстро теряла свои позиции на рынке.

Конструкция и принцип работы флеш-памяти

Флеш-память представляет собой накопитель данных, в котором используется полевой транзистор с «плавающим» затвором для хранения информации. Конструкция микросхемы включает в себя массив из тысяч или миллионов таких ячеек. Каждая ячейка может хранить один бит информации. Сигналы записи и чтения передаются в управляющие затворы транзисторов.

Принцип работы флеш-памяти основан на том, что наличие заряда на «плавающем» затворе транзистора означает логическое «0», а его отсутствие — логическую «1». При извлечении данных из памяти на управляющий затвор транзистора подается заряд положительного направления, создавая канал трассировки между стоком и истоком. Это происходит за счет туннельного эффекта. Данные затем считываются с истока. Если на «плавающем» затворе транзистора имеется заряд, то обычного напряжения недостаточно, и при записи применяется метод инжекции электронов.

Для стирания содержимого ячейки нужно подать высокое положительное напряжение на исток. Отрицательные электроны с «плавающего» затвора транзистора переходят в область истока благодаря туннельному эффекту. Процесс продолжается до полной разрядки «плавающего» затвора. Для ускорения метода туннелирования электронов может использоваться дополнительное высокое отрицательное напряжение на управляющий затвор.

Одна из проблем флеш-памяти заключается в том, что перезапись и стирание данных затрагивают все ячейки на микросхеме и изнашивают ее. Поэтому используются оптимизирующие способы записи и алгоритмы, направленные на равномерное использование всех ячеек в процессе работы.

Чтение, запись, стирание простейшей ячейки

Рассмотрим простейшую ячейку флеш-памяти на одном n-p-n транзисторе. Ячейки подобного типа чаще всего применялись во flash-памяти с NOR архитектурой, а также в микросхемах EPROM. Поведение транзистора зависит от количества электронов на «плавающем» затворе. «Плавающий» затвор играет ту же роль, что и конденсатор в DRAM, т. е. хранит запрограммированное значение.[3]

Рис.2 Чтение при отсутствии заряда[3]	Чтение при отсутствии заряда При чтении, в отсутствие заряда на «плавающем» затворе, под воздействием положительного поля на управляющем затворе, образуется n-канал в подложке между истоком и стоком, и возникает ток.
Чтение при наличии заряда Наличие заряда на «плавающем» затворе меняет вольтамперные характеристики транзистора таким образом, что при обычном для чтения напряжении канал не появляется, и тока между истоком и стоком не возникает.	Рис. 3 Чтение при отсутствии заряда[3]
Рис. 4 Запись[3]	Запись При программировании на сток и управляющий затвор подаётся высокое напряжение (причём на управляющий затвор напряжение подаётся приблизительно в два раза выше). «Горячие» электроны из канала инжектируются на плавающий затвор и изменяют вольтамперные характеристики транзистора. Такие электроны называют «горячими» за то, что обладают высокой энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера, создаваемого тонкой плёнкой диэлектрика.
Стирание При стирании высокое напряжение подаётся на исток. На управляющий затвор (опционально) подаётся высокое отрицательное напряжение. Электроны туннелируют на исток.	Рис. 5 Стирание[3]

Многоуровневые ячейки

Рис. 6 Одноуровневая и многоуровневая ячейка

Через несколько лет после выпуска флеш-дисков были проведены успешные испытания микросхем, в которых ячейка хранила уже два бита. На такую память можно было записать в два раза больше информации. В настоящее время уже

существуют теоретические разработки памяти с четырехбитными ячейками. В микросхеме с MLC (MultiLevel Cell) существует различие величин заряда, которые накапливаются на “плавающем” затворе. Благодаря этому различию, информация в ячейке может быть представлена различными битовыми комбинациями, то есть в отличие от «обычной» флеш-памяти, MLC способна различать более двух величин зарядов, помещённых на «плавающий» затвор, и, соответственно, большее число состояний. При этом каждому состоянию в соответствие ставится определенная комбинация значений бит. Величину заряда на затворе можно определить измерением порогового напряжения транзистора и по итогам этого измерения представить битовую комбинацию. В настоящее время многие компании находятся в поисках предельного числа бит, которое способна хранить многоуровневая ячейка. Во время записи на «плавающий» затвор помещается количество заряда, соответствующее необходимому состоянию. От величины заряда на «плавающем» затворе зависит пороговое напряжение транзистора. Пороговое напряжение транзистора можно измерить при чтении и определить по нему записанное состояние, а значит и записанную последовательность бит. Микросхемы с MLC нашли своё применение в технологии IntelStrataflash.[2]

Доступ к флеш-памяти

Различают три метода доступа к микросхеме: обычный, пакетный и страничный. Все они используются в зависимости от ситуации, так как отличаются по скорости доступа, имеют свои преимущества и недостатки.

• Обычный доступ (Conventional).

  Произвольный асинхронный доступ к ячейкам памяти. Используется в тех ситуациях, когда необходимо считать малое количество информации с микросхемы памяти.

-Пакетный (Burst).

Синхронный, данные читаются параллельно, блоками по 16 или 32 бита за один раз. После чтения информации в буфер происходит синхронизация блоков, и, в конечном итоге, данные передаются уже последовательно. Преимущество перед обычным типом доступа — быстрое последовательное чтение данных. Недостаток — медленный доступ при чтении определённых ячеек памяти.

-Страничный (Page).

По принципу напоминает пакетный вид, но данные принимаются асинхронно, блоками по 4 или 8 слов. Преимущества — очень быстрый произвольный доступ в пределах текущей страницы. Недостаток — относительно медленное переключение между блоками.

В последнее время появились микросхемы флеш-памяти, позволяющие одновременную запись и стирание (RWW — Read While Write или Simultaneous R/W) в разные банки памяти.

Архитектура флеш-памяти

Существует несколько типов архитектур (организаций соединений между ячейками) флеш-памяти. Наиболее распространёнными в настоящее время являются микросхемы с организацией NOR и NAND .

NOR

Название NOR ведет свою родословную от логической операции Not OR (не «или»): если хотя бы один из транзисторов, подключенных к линии битов, включен, то считывается «0». NOR-Ячейки работают сходным с EPROM способом. Каждый транзистор-ячейка подключен к трем линиям: Word Line (линия слов), Select Line (линия выборки) и Bit Line (линия бит).

Выборка осуществляется путем подачи высокого напряжения на Word Line, подключенную к затвору, и наблюдения за разницей потенциалов между Select Line (исток) и Bit Line (сток).

Если на плавающем затворе находилось достаточное количество электронов, то их отрицательное поле препятствовало протеканию тока между истоком и стоком и напряжение оставалось высоким. Такое состояние полагается в терминах флеш-памяти нулем, в противоположном случае считывается единица.

Интерфейс, Программирование

Стирание — методом туннеллирования Фаулера-Нордхейма.

Преимущества, Основные производители

Из двух типов имеет наибольший размер ячейки, а потому плохо масштабируется. Единственный тип памяти, работающий на двух разных напряжениях. Идеально подходит для хранения кода программ (PC BIOS, сотовые телефоны), представляет собой идеальную замену обычному EEPROM.

NAND

NAND является более выгодным, с точки зрения экономии пространства, способом организации ячеек. Транзисторы подключаются к битовым линиям группами, то есть последовательно. Если все транзисторы группы открыты, включены, Bit Line заземляется, напряжение между ней и Word Line падает до нуля: срабатывает логика Not AND (не «и») — если все элементы равны 1, то выдается 0. Правда, считывание затруднено вследствие падения напряжения на гирлянде транзисторов, однако скорость обращения повышается за счет адресации сразу целой группы битов. При произвольном доступе достоинство превращается в недостаток, и NAND-чипы обычно отличаются от NOR наличием дополнительного внутреннего кэша. Учитывая всё вышесказанное, NAND-память представляет собой наиболее подходящий тип памяти для устройств, ориентированных на блочный обмен: MP3 плееров, цифровых камер и в качестве заменителя жёстких дисков.[5]

Рис.8 Архитектура NOR[12]

Доступ — произвольный, но небольшими блоками, которые можно рассматривать как кластеры жёсткого диска.

Интерфейс, Преимущества, Недостатки, Основные производители, Программирование

Стирание — туннеллированием Фаулера-Нордхейма, в этом сходство с NOR-памятью.

Развитие технологии флеш-памяти происходит, в основном, в области совершенствования конструкции ячеек. Так, появились варианты с двумя транзисторами: один из пары является обыкновенным транзистором, изолирующим ячейку от Word Line. Благодаря этому удалось избавиться от паразитных перекрестных наводок, возникающих при стирании одной из страниц данных, а также снизить напряжение программирования. Причем второй транзистор занимает совсем немного места, поскольку он лишен функции запоминающего «конденсатора» и большого плавающего затвора.

Типы карт памяти

CompactFlash

Карточки этого формата впервые появились в 1994 г. Стандарт разработала компания SanDisk и предоставила его для общественного пользования безо всяких дополнительных лицензионных отчислений. В октябре 1995 г. была создана некоммерческая организация Compact Flash Association (CFA).

Помимо, собственно, зачинщика, в нее вошли IBM, Canon, Kodak, HP, Hitachi, Epson и Socket Communications. Разработчики создали карты Miniature Card, но они оказались не очень удачными. Все права на технологию были проданы Centennial Technologies, которая в 2000 г. объявила о решении выпустить в свет собственный формат флеш-карт под названием Compact Linear Flash. Карточка содержит довольно сложный контроллер, благодаря которому она совместима с адаптерами PCMCIA. Питание может составлять 3,3 или 5В. Существует два класса CompactFlash-карт, в подражание PCMCIA названных Type I и Type II. Они различаются только толщиной (3,3 и 5 мм) и количеством чипов памяти, которые могут в них поместиться. Стандартный размер карты 43 x 36 мм. Одно из наиболее преимуществ CompactFlash заключается в электрической совместимости с IDE-интерфейсом. Это не означает, что карточку можно вставить в разъем, а подразумевает возможность эмуляции жесткого диска. На программном уровне карта ничем не отличается от винчестера: она обладает всеми необходимыми параметрами, такими, как количество виртуальных цилиндров и головок. Обращение к карте выполняется с помощью стандартного прерывания IRQ 14, и для работы с CompactFlash не требуется драйверов. Сейчас выпускаются карты CompactFlash объемом до 100 GB. Одно из главных достоинств стандарта — специфицированный встроенный контроллер памяти, обусловливающий четкое определение логической структуры данных.

MMC

В ноябре 1997 г. компании Siemens и SanDisk анонсировали MMC. Стандарт был изначально «свободным», таким же, как CompactFlash, т. е. лишенным каких-либо лицензионных ограничений. Размер карты всего 24 x 32 x 1,4 мм, весят карты всего 1б5 грамма. Скорость передачи данных равняется 20 MBps. Эти модули памяти работают при напряжениях 3,3 или 2,7 В и токе до 35 мА, что и обусловливает низкое энергопотребление.В 1998 г. сформировался альянс MMCA (MultiMedia Card Association), объединивший промоутеров новой технологии.

Рис.12 Архитектура MMC[5]

SmartMedia

Рис.13 Внешний вид SM[4]

Стандарт был разработан в 1995 г. компанией Toshiba, а его продвижением занимается организация SSFDC Forum, в рядах которой немало известных компаний. Кстати, SSFDC (Solid State Floppy Disk Card) можно перевести как «твердотельная дискета». Следует отметить, что многие производители делают флеш-карты сразу трех основных типов: Compact Flash, SmartMedia и MultiMediaCard. В отличие от Compact Flash, карты SmartMedia (SM) не снабжены встроенным контроллером, что, по замыслу создателей, должно снижать их стоимость. Кроме того, SМ имеют меньшие размеры (37x45x0,76 мм) и массу (до 2 г).

По популярности SM спорят с CF, а вместе с ним оба этих стандарта охватывают более половины рынка флеш-карт. Рабочие напряжения у SM такие же, как и у CF, но обычно используется 3,3 В. Максимальная емкость карт, объявленная производителями, в частности компаниями EMTEC и Delkin, составляет 128 Мбайт. Из-за отсутствия внутреннего контроллера для работы с этими картами невозможно применить пассивный переходник, а считыватели для них стоят около 50 долл. К сожалению, SМ не дешевле, чем CF.

Memory Stick

Некогда Sony заставила компьютерную индустрию выбрать в качестве сменных носителей свои 3,5-дюймовые флоппи-дисководы, а теперь она решила позаботиться о своих позициях и на аудио рынке, для чего разработала новый стандарт флеш-карт Memory Stick (MS).

Эти 10-контактные устройства размерами 21,5x50x2,8 мм и массой 4 г стали опорой цифровой империи Sony, которая устанавливает их в свои цифровые плееры, фотоаппараты и видеокамеры, также игрушки и другие устройства. Карты памяти Memory Stick имеют ёмкость до 16 Гб, а в некоторых подверсиях, Memory Stick Select, применялись два банка по 128 Мб на одной карте.

SecureDigital

Размер карты — 24 x 32 x 2,1 мм, что практически соответствует параметрам Magic Stick Duo. В настоящий момент анонсированы изделия емкостью от 8 до 512 MB при максимуме 16 GB. Скорость записи, что типично для флеш-карт, существенно зависит от объема и, следовательно, количества используемых чипов. Стандартная скорость записи составляет 2 MBps, но начиная с 512 MB носителей, она возрастает многократно до 10 MBps. Карты оснащены механическим переключателем защиты от записи, наподобие защелки «read-only» у флоппи-дисков. Каждая SD-карта содержит два контроллера: ввода/вывода и поддержки системы кодирования. Разъем состоит из девяти контактов, четыре из которых предназначены для передачи данных, один используется для передачи команд и еще один отведен под синхросигнал.

xD-Picture Card

Данный формат — своеобразное «логическое продолжение» SmartMedia, предложенное в 2002 г. компаниями Fujifilm и Olympus. Основные преимущества спроектированного изделия: сниженная себестоимость (экономия на внутреннем контроллере), небольшие размеры (20 x 25 x 1,7 мм) и невысокое энергопотребление. Аббревиатура xD означает eXtreme Digital, т. е. экстремально цифровые.

USB флеш-накопитель

USB флеш-накопитель — носитель информации, использующий флеш-память для хранения данных и подключаемый к компьютеру или иному считывающему устройству через стандартный разъём USB.

Рис.18 Устройство типичного USB Flash Drive (на примере изделия фирмы «Saitek»: 1 — USB-разъём; 2 — микроконтроллер; 3 — контрольные точки; 4 — микросхема флеш-памяти; 5 — кварцевый резонатор; 6 — светодиод; 7 — переключатель «защита от записи»; 8 — место для дополнительной микросхемы памяти

USB флеш-накопители обычно съёмные и перезаписываемые. Размер — около 5 см, вес — меньше 60 г. Получили большую популярность в 2000-е годы из-за компактности, лёгкости перезаписывания файлов и большого объёма памяти (от 32 МБ до 256 ГБ[1]).

Основное назначение USB-накопителей — хранение, перенос и обмен данными, резервное копирование, загрузка операционных систем (LiveUSB) и др. Разработан умещающийся на флеш-диск пакет программ для автоматического снятия улик с компьютера неквалифицированным полицейским (COFEE).

Применение флеш-памяти

Флеш-память является важным компонентом в современных устройствах, таких как сотовые телефоны, портативные компьютеры, mp3-плееры, цифровые видеокамеры и фотоаппараты. Она также используется в различных компьютерных комплектующих, таких как микросхема BIOS на материнской плате и прошивки устройств.

Флеш-диски отличаются высокой надежностью и устойчивостью к экстремальным условиям. Они могут использоваться в системах управления промышленным оборудованием, в горячих цехах, на открытом воздухе, где есть постоянные удары, тряска и вибрация, атмосфера загрязнена.

Важным применением флеш-памяти является ее использование в системах управления на железнодорожном, водном транспорте и летательных аппаратах. Эти системы подвержены повышенной влажности, вибрации, быстрой смене высоты и температуры, а также большим перегрузкам.

Особенно непревзойденным применением флеш-дисков является их использование в космических системах. Здесь они сталкиваются с перегрузками, невесомостью и энергопотреблением, и другие устройства не могут сравниться с их возможностями.

На отечественном рынке флеш-диски также пользуются популярностью. Большая часть продукции потребляется в промышленной сфере для автоматизации производства. Однако PCMCIA-карты на основе флеш-памяти для портативных компьютеров не получили широкого распространения.

Микросхемы флеш-памяти обладают широкими техническими характеристиками. Они могут работать при температурах от -50 до 80 градусов, при влажности воздуха от 8 до 95 процентов. Они выдерживают ударную нагрузку до 1000g и вибрационную нагрузку до 15g. Время наработки на отказ у флеш-памяти составляет около 1000 часов, а срок хранения данных может достигать десятков лет.

Использование флеш-памяти позволяет упростить работу системы и повысить ее производительность. Обновление информации через флеш-память устройства используют оперативную память компьютера в меньшей степени, что способствует повышению производительности как самого устройства, так и всего компьютера в целом.

Кроме того, использование микросхем флеш-памяти позволяет снизить стоимость оборудования. Флеш-память полностью заменила собой микросхемы, которые стирались целиком, благодаря своей блочной архитектуре.

Глава 2. Типы повреждений

Восстановление флеш-диска может потребоваться в случае механических, электрических, тепловых, логических повреждений и разрушения внутренней структуры.

Механические повреждения

К повреждениям данного типа относятся любые, внешне заметные, повреждения, а именно: повреждения корпуса, изменения геометрии разъема, трещины, деформации и прочее.

На сегодняшний день существует два способа восстановления информации с физически поврежденной флеш-карты. Первый из них заключается в определении вышедшего из строя компонента и его замене на новый. Но поскольку запасные части для флеш-карт не выпускаются, новый элемент берется из устройства-донора той же модели. После замены у флеш-карты восстанавливается работоспособность, поэтому специалисту остается только скопировать содержащиеся на ней данные на сторонний носитель. У этого способа есть несколько недостатков. Во-первых, он возможен не во всех случаях. Во-вторых, для его реализации необходимо найти новую флеш-карту, идентичную поврежденной. Причем донор будет непригоден для дальнейшего использования. Второй способ заключается в выпаивании из флеш-карты микросхемы памяти и чтении информации с нее напрямую с помощью специального программатора. После этого производится дешифровка считанных данных. Дело в том, что каждый производитель флеш-карт использует собственный формат записи информации, поэтому просто так извлечь данные не получится. Заключительный этап — восстановление в случае необходимости целостности поврежденных файлов. Данный способ очень критичен к профессионализму исполнителя, а также наличию необходимого аппаратного и программного обеспечения.

Электрические и тепловые повреждения

Неисправности флеш-дисков: причины и факторы

В настоящее время флеш-диски являются одним из наиболее популярных средств хранения данных. Однако, они подвержены различным неисправностям, которые могут привести к потере данных и неполадкам в работе. В данном исследовании мы рассмотрим основные причины и факторы, влияющие на неисправности флеш-дисков.

1. Нестабильное электропитание и разряды статики

Одной из наиболее распространенных причин неисправности флеш-дисков является нестабильное электропитание. Многие модели флеш-дисков не имеют должной защиты от перепадов напряжения, что приводит к их выходу из строя при случайных скачках напряжения. Вероятно, это связано с политикой удешевления продукции, когда из схемотехники удаляются элементы защиты. Также некачественные блоки питания, особенно «китайские», с их пульсациями в линиях 5В, могут стать причиной поломки флеш-дисков. Кроме того, устаревшая электропроводка, особенно в компьютерах без заземления, может вызывать накопление потенциала на корпусе, что в сочетании с нерегулярными статическими разрядами может привести к выгоранию контроллера и элементов обвязки флеш-диска.

2. Человеческий фактор при сборке системных блоков

Еще одной причиной неисправностей флеш-дисков является «человеческий фактор» при сборке системных блоков. Небрежные или неопытные работники могут неправильно подключить шлейф порта USB на передней панели материнской платы. Это приводит к переполюсовке линий питания и может привести к сгоранию флеш-диска при первом же подключении. Шлейф порта USB часто не экранирован, и правильная сборка не избавляет от наводок внутри корпуса, которые могут искажать работу порта. В результате, флеш-диск может работать медленно, сбоить или вообще не определяться в системе, что может привести к неправильным выводам о его неисправности.

3. Проблема нагрева

Проблема нагрева также может стать причиной неисправностей флеш-дисков. Многие пластиковые корпуса не обеспечивают достаточного теплоотвода, и при активной работе некоторые детали флеш-диска могут перегреться, выйти из строя и даже проплавить корпус. В основном, страдает стабилизатор питания. Однако, в новых моделях флеш-дисков уделено больше внимания теплоотводу и проблема нагрева встречается реже.

В заключение, неисправности флеш-дисков могут быть вызваны нестабильным электропитанием, разрядами статики, ошибками при сборке системных блоков и проблемами с нагревом. Важно учитывать эти факторы при выборе и эксплуатации флеш-дисков, чтобы минимизировать риск потери данных и неполадок в их работе.

Развертывание исследования

Изложенные данные указывают на несколько важных проблем, связанных с эксплуатацией флеш-памяти и карт памяти. Повышенная температура эксплуатации оказывает негативное влияние на ресурс и надежность чипов флеш-памяти. В то время как спецификации указывают на возможность работы при температуре до 125º, на практике уже при 70º ресурс устройства снижается, а вероятность сбоев увеличивается. Это особенно актуально для чипов, расположенных рядом с силовыми деталями в компактном корпусе.

Карты памяти также подвержены определенным рискам, связанным с статическим разрядом при вставке или извлечении из слота. Особенно уязвимыми являются карты с открытыми контактами, например MMC, в то время как «пробить» статикой карты CF или MS сложнее.

Разрушение внутренней структуры

При разрушении внутренней структуры накопителя, его емкость может быть определена неправильно или вообще не быть определенной системой. Большинство флеш-накопителей работают под управлением собственного контроллера-процессора, который функционирует по определенному алгоритму. Использование патентов на эти алгоритмы представляет собой дорогостоящую задачу, поэтому каждый производитель стремится создать собственный алгоритм внутренней работы и получить на него патент. В результате возникает множество различных алгоритмов внутренней работы накопителей, даже у одного производителя может быть несколько таких алгоритмов для разных моделей. Это усложняет процесс восстановления флеш-карт. Физические особенности флеш-памяти негативно сказываются на надежности носителей. Интенсивное использование флеш-накопителей приводит к сбоям в их работе. Исправление неисправностей внутренней структуры требует индивидуального подхода и является трудоемким процессом. В таких случаях приходится снимать микросхемы памяти, считывать и анализировать их внутренний алгоритм работы, а затем настраивать специализированное программное обеспечение для восстановления информации на флеш-диске. После этого можно создать корректный файл-образ, из которого уже можно восстановить данные с флеш-диска.

Логические повреждения

В ходе исследования были выявлены основные причины повреждений флеш-накопителей. Во-первых, одной из причин являются программные сбои или аппаратные особенности служебной области данных, которая используется контроллером в процессе работы механизма трансляции. Износ является основным фактором, приводящим к возникновению избыточного количества битовых ошибок, которые невозможно скорректировать с помощью алгоритма ECC. Кроме того, возможны сбои во внутреннем программном обеспечении накопителя.

Во-вторых, ухудшение теплопроводности корпуса флеш-накопителя приводит к повышению температуры внутренних компонентов, что повышает вероятность сбоев и возникновения ошибок. Это может проявляться в виде сообщений операционной системы о необходимости отформатировать накопитель или предложения «Вставить диск».

При обнаружении неустранимой ошибки в служебной области, контроллер перестает обращаться к микросхемам памяти и возвращает заранее сформированный сектор, чаще всего заполненный нулями. Также возможно, что контроллер «информирует» о отсутствии носителя. Это объясняется необходимостью уменьшить влияние на микросхемы памяти и предотвратить дальнейшее повреждение данных. При этом данные, как правило, остаются полностью корректными и хранятся в микросхемах памяти, но доступ к ним через штатный интерфейс становится невозможным.

При повреждениях служебной информации возможно применение специализированных утилит для восстановления работоспособности накопителя. Однако в таком случае пользовательские данные почти наверняка будут уничтожены. Стандартные утилиты от производителя выполняют стирание всех микросхем памяти и восстановление формата служебной области. Также происходит переучет блоков с нестабильным чтением. При этой операции сохранение данных пользовательской зоны не является приоритетным, так как это усложнило бы утилиту. В таких случаях наиболее надежным методом восстановления данных является применение специализированных комплексов, которые позволяют работать напрямую с микросхемами памяти, эмулируя работу контроллера без использования штатного аппаратного контроллера и интерфейса.

Средства восстановления данных

Программно-аппаратные средства восстановления данных представляют собой программно-аппаратные комплексы, предназначенные для восстановления данных с физически неисправных флеш-накопителей. Они применяются в ситуациях, когда доступ к содержимому флеш-микросхем через штатный интерфейс контроллера невозможен.

Этот тип средств восстановления данных подходит для всех типов флеш-накопителей, таких как SD, SM, MMC, USBFlash, MemoryStick, CompactFlash и других. Они могут быть повреждены контроллером или иметь механические или электрические повреждения платы, что препятствует нормальному функционированию устройства. Одним из примеров программно-аппаратного комплекса, применяемого для восстановления данных, является PC-3000 Flash.

Контролеры, установленные во флеш-накопителях, помимо реализации интерфейса, выполняют специфические алгоритмы для контроля равномерности износа ячеек NAND памяти. Если контроллер неисправен, то доступ к данным флеш-накопителя становится невозможным. В таких случаях требуется извлечение всех микросхем флеш-памяти из накопителя и чтение их содержимого. Для этих целей в программно-аппаратный комплекс PC-3000 Flash входит специализированное устройство считывания — PC Flash Reader.

Программная часть комплекса, взаимодействуя с аппаратной частью, реализует программный эмулятор контроллера, позволяя получить доступ к данным пользователя, посредством восстановления специфичного для конечного контроллера алгоритма трансляции при доступе к содержимому микросхем флеш-памяти. Результатом работы является восстановление корректного доступа к содержимому флеш-накопителя, к которому в случае наличия логических разрушений можно применить все инструменты логического восстановления комплекса Data Extractor UDMA.

Комплекс, помимо значительного списка автоматических режимов восстановления и анализа, содержит широкие возможности для ручной работы с задачей, при помощи широкого набора специализированных утилит. Также, в состав комплекса входит база алгоритмов работы контроллеров, позволяющая ускорить процесс восстановления данных с флеш-диска посредством прямого указания типа контроллера.

Среди автоматических режимов комплекса, можно выделить режимы «Восстановление по контроллеру», когда для полного восстановления данных флеш-диска достаточно указать тип примененного в накопителе контроллера. В этом случае, все действия необходимые для восстановления корректного доступа к пользовательским данным будут выполнены автоматически, и результатом станет образ диска с пользовательскими данными.

Для автоматизации процесса чтения, комплекс PC-3000 Flash включает большую базу информации о микросхемах флеш-памяти. В документации к комплексу раскрыты основные принципы функционирования накопителей на основе NAND флеш-памяти и даны непосредственные рекомендации по процессу восстановления данных с них.

Для изучения новых типов флеш-накопителей в комплексе реализован режим «Сбор информации», позволяющий собрать информацию о задаче, включая данные о контроллере и алгоритмах, используемых им, и в сжатом виде передавать информацию разработчикам. Это позволит изучать новые типы флеш-накопителей, добавлять их поддержку в комплекс и в некоторых случаях дистанционно помогать пользователям при восстановлении данных.

Программное обеспечение этого комплекса позволяет решить следующие задачи:

Восстановление данных с флеш-накопителей

Флеш-накопители являются удобным средством хранения данных благодаря их портативности, компактности и быстрому доступу к информации. Однако, как и любой другой вид электронных устройств, они могут выйти из строя, что приводит к потере важных данных. В данной статье рассмотрим основные методы восстановления информации с флеш-накопителей.

Аппаратное восстановление данных

Аппаратное восстановление данных осуществляется при помощи специализированных инструментов, которые подключаются к флеш-накопителю и позволяют считать данные с поврежденных участков памяти. Одним из таких инструментов является комплекс PC 3000 Flash.

PC 3000 Flash позволяет устранить перемешивание данных, вызванное аппаратными особенностями накопителя (контроллера) и конфигурации платы электроники. Также при помощи этого комплекса можно определить примененный в контроллере алгоритм и его параметры, и при необходимости, логически восстановить разрушения файловой системы.

В комплексе PC 3000 Flash реализовано значительное число автоматических методов восстановления. Среди них стоит выделить режимы «Восстановление по контроллеру», при которых для полного восстановления данных достаточно указать тип примененного контроллера. После этого все действия для восстановления корректного доступа к данным выполняются автоматически, и результатом станет образ диска с восстановленными данными. Комплекс также включает базу данных о микросхемах флеш-памяти для автоматизации процесса считывания.

Согласно статистике, около 80 процентов данных с флеш-накопителей NAND удается восстановить в автоматическом режиме, при детальном «ручном» восстановлении — 90 процентов. От общего объема восстановления информации на накопителях на основе NAND флеш-памяти 45% приходится на устранение неисправностей логического характера, соответственно, 55% — физического.

Программное восстановление данных

Сегодня в Интернете можно найти множество программ для восстановления данных с флеш-накопителей. Конечно, стопроцентной гарантии восстановления не может дать ни одно программное средство, но вернуть потерянные файлы хотя бы частично — порой и это бывает очень важно. Например, такими программами являются BadCopy Pro и GetDataBack.

BadCopy Pro позволяет в известной мере восстановить данные с любых носителей информации, включая флеш-накопители. Он может сканировать поврежденный носитель в поисках ошибок, производить восстановление поврежденных файлов, а также восстанавливать данные в случае форматирования носителя.

GetDataBack является одной из самых популярных программ для восстановления данных. В отличие от BadCopy Pro он не только производит восстановление данных, но и может сканировать поврежденный носитель для поиска потерянных файлов. Полученные результаты можно просматривать в режиме онлайн, что упрощает процесс восстановления данных.

Глава 3. Методическое пособие по восстановлению данных с флеш-дисков

Р-Студио — одна из наиболее функциональных утилит, предназначенных для восстановления данных. Она обладает широким спектром возможностей и позволяет восстанавливать информацию с различных разделов, таких как FAT12/16/32, NTFS, Ext2/3 и UFS1/2. Программа также поддерживает работу с различными носителями, включая CD, DVD, флеш- и USB-диски, а также локальные и сетевые диски. Важной функцией R-Studio является возможность восстановления данных с поврежденных или полностью удаленных разделов, а также с отформатированных дисков. Она также способна восстанавливать данные с RAID-массивов.

Одной из полезных функций программы является возможность создания образа диска, что позволяет в дальнейшем восстановить данные. R-Studio также способна восстанавливать сжатые и зашифрованные файлы. Одним из преимуществ этой утилиты является то, что она хорошо работает с кириллицей, правильно сохраняя длинные имена файлов и структуру дерева каталогов.

В данной главе представлено методическое пособие по восстановлению данных с флеш-дисков. Мы рассмотрим основные шаги и инструменты, необходимые для успешного восстановления информации с данного типа носителей.

Простое восстановление данных при логическом сбое

Если записи на диск не производилось, то данные физически остались на своём месте, но потерялись или исказились сведения об их расположении. Таким образом, требуется определить физическое расположение этой информации на носителе и считать её оттуда в правильной последовательности. Для восстановления данных необходимо просканировать весь носитель.

По результатам сканирования, на основе обнаруженных служебных записей, составляется карта расположения фрагментов восстанавливаемых файлов и строится дерево каталогов. В карте содержатся сведения о том, какой кластер к какому файлу относится, размеры, названия и другие атрибуты элементов сканируемой файловой системы — всё, что удалось узнать на основании остатков служебной информации. Если полученных в результате сканирования сведений недостаточно, то используются определённые методы экстраполяции. Затем файлы и папки, которые требуется восстановить, выбираются в соответствии с составленной картой и переносятся на другой носитель.

Явным лидером по результативности, при восстановлении данных с наиболее распространенных файловых систем, таких как FAT32, NTFS, EXT2, EXT3, UFS, является пакет R-Studio. В случаях, когда файловая система повреждена значительно, целесообразно использование программы EasyRecovery в режиме RawRecovery. Минус RawRecovery заключается в том, что результатом восстановления будет набор файлов без имён, рассортированных по типам. Тем не менее, с помощью этого метода удаётся восстанавливать информацию в самых тяжелых случаях, когда все остальные методы результата не дали. На использовании этих продуктов, в виду их эффективности и доступности, и будут основаны описываемые здесь действия по восстановлению информации. Если произошла потеря данных на файловых системах, не поддерживаемых R-Studio, например на Novell, стоит обратить внимание на пакеты QuickRecovery или StellarPhoenix.

1. Запустите R-Studio с административными правами. Слева видим перечень подключенных к системе накопителей с расположенными на них разделами (далее интерфейс выбора накопителя).

Если выделить устройство или раздел, то в правой части интерфейса отобразятся его состояние и свойства. В нижней части экрана находится область вывода журнала операций и ошибок, в верхней наблюдаем панель инструментов.

В данной исследовательской работе рассматривается процесс восстановления удаленных файлов с использованием программы R-Studio. R-Studio является мощным инструментом, который позволяет восстановить потерянные данные с различных накопителей и разделов.

Шаг 1: Выбор накопителя или раздела

Для начала процесса восстановления необходимо выбрать нужный накопитель или раздел. В левой части интерфейса программы находится список доступных накопителей и разделов. Выберите нужный накопитель или раздел, чтобы продолжить процесс восстановления.

Шаг 2: Запуск сканирования

После выбора накопителя или раздела, запустите операцию сканирования, нажав кнопку «Scan». Это позволит программе анализировать выбранный накопитель или раздел и искать удаленные файлы. Если вы уже знаете, какие файлы вам нужно восстановить, вы можете сразу открыть нужный раздел, нажав кнопку «Open Drive Files» и перейти к следующему шагу.

Шаг 3: Настройка параметров сканирования

Перед началом сканирования можно настроить параметры сканирования. В первую очередь, можно отключить файловые системы, которые отсутствуют на вашем устройстве. Для этого в выпадающем списке «File Systems» снимите галочки с некоторых пунктов. Если у вас повреждена таблица разделов и не отображаются логические диски, вы можете ограничить область сканирования выбранным разделом.

Шаг 4: Запуск сканирования

Нажмите кнопку «Scan», чтобы начать процесс сканирования. Время сканирования зависит от конкретной модели и состояния накопителя. По окончании процесса сканирования под иконкой отсканированного накопителя появится раскрывающийся список возможных вариантов карт расположения информации. Выберите нужный вариант и дважды щелкните по нему или выделите его и нажмите кнопку «Open Drive Files».

Шаг 5: Построение дерева каталогов

Дождитесь завершения процесса построения дерева каталогов. Корневая файловая система находится в каталоге «Root». В каталоге «Metafiles» находится служебная информация файловой системы, а в папках вида «$$$Folder*****» можно найти файлы, которые не удалось привязать к корневому каталогу.

Пометьте галочками чекбоксы рядом с объектами файловой системы, которые вы хотите восстановить. Затем нажмите кнопку «Recover Marked», если вы хотите восстановить только выбранные файлы и папки. Если вы хотите восстановить всю найденную информацию, щелкните по иконке «Recover». Для поиска и выделения нужной информации можно использовать функции «Find» и «File Mask».

7. В появившемся после нажатия кнопок «Recover Marked» или «Recover» окне выберите путь, куда будет сохраняться восстановленная информация, и нажимаем «OK». Параметры сохранения можно оставить как есть. Папка, в которую сохраняется результат, должна находиться на разделе или носителе отличном от того, который сканировался.

8. Подождите завершения процесса сохранения, и проверьте результат. Если всё получилось – закрываем R-Studio.

Перед закрытием программы убедитесь, что корректно восстановилось всё, что Вам требуется, или сохраните результат сканирования. Иначе, если обнаружится, что вам нужно что-то ещё, придётся сканировать заново. Сохранить результат сканирования можно из интерфейса выбора накопителя. Чтобы туда снова попасть, нажмите кнопку «Back» на панели инструментов. Затем в меню, выпадающем при щелчке правой кнопкой мышки на отсканированном объекте, выберите пункт «Save Scan Information», определите папку для сохранения и нажмите «Сохранить».

Если в результате проведённых действий часть данных восстановить не удалось, или восстановленные файлы содержат некорректную информацию, то в интерфейсе выбора накопителя открываем другой вариант карты (из «зелёных» или «желтых») и повторяем операции, описанные в пунктах 5-8. В случае, когда и это не помогло, обращаемся к RawRecovery.

Использование EasyRecovery Pro в режиме RawRecovery.

После запуска EasyRecovery Pro, слева выберите пункт «Data Recovery», затем справа «RawRecovery». Из появившегося списка выбираем нужный накопитель, нажимаем кнопку «next». Наблюдаем за прогресс-баром, ждём результата. Работая в режиме RawRecovery, EasyRecovery Pro собирает файлы по частям на основании имеющихся сигнатур. Сигнатура — это характерный фрагмент, по которому можно понять, что файл относится к определённому типу. Список имеющихся сигнатур можно увидеть, нажав кнопку «File Types». Воспользовавшись предложенными инструментами можно добавить свои сигнатуры. В качестве результата сканирования получаем список файлов, с именами вида FIL1.RAR, FIL2.RAR и т.п., рассортированных в соответствии с типами по различным папкам. В выборе объектов для последующего сохранения, могут помочь функции поиска, отображения в соответствии с фильтром и просмотра содержимого файла, вызываемые нажатием кнопок «Find», «Filter Options» и «View File» соответственно. Пометьте чекбоксы рядом с нужными файлами и папками, нажимаем «next». Затем выбираем папку и сохраняем в неё результат восстановления. После копирования выбранной информации, есть возможность сохранить результат сканирования, для дальнейшего использования. Если R-Studio выдаёт ошибки чтения, виснет EasyRecovery, то это может означать наличие нечитаемых секторов. Возможно, потеря данных и была вызвана их появлением. Чем их больше, тем медленнее будет идти сканирование и считывание информации. При большом количестве бэд-секторов (>50) стоит в R-Studio уменьшить количество попыток чтения. Чтобы это сделать, выделите жесткий диск в интерфейсе выбора накопителя, выберите параметр I/O Tries в появившемся в правой части экрана списке и выставите его в 1.

Ручное восстановление данных в FAT32

Для исследования внутренней структуры раздела целесообразно использовать утилиту DiskEditor, входящую в пакет Acronis Disk Director.

Режимы работы DiskEditor

Для перехода в новый режим выберите в меню Object пункт Drive (Устройство).

После того как DiskEditor завершит сканирование, установите переключатель режимов в положение Logicaldisks и затем выберите в списке логических дисков тот, с которым вы собираетесь работать. После этого DiskEditor начнет сканирование диска с целью определения структуры файловой системы и построения полного дерева папок и файлов.

Чтобы получить сведения о FAT и корневом каталоге, не обязательно дожидаться полного завершения сканирования, можно его прервать через несколько секунд после начала, нажав клавишу Esc. После получения от вас подтверждения о прекращении сканирования DiskEditor выведет на экран содержимое корневого каталога в текстовой форме (рис. 7.16).

Если DiskEditor по какой-то причине не смог самостоятельно обнаружить корневой каталог, попробуйте перейти к нему по относительному адресу его первого сектора. Номер этого сектора можно определить по значению поля FirstclusterofRoot блока BPB. Кроме того, при поиске корневого каталога необходимо учитывать следующее. Корневой каталог (как и любой другой каталог в FAT32) содержит 32-байтовые элементы — дескрипторы, описывающие файлы и вложенные каталоги. Первый дескриптор корневого каталога содержит сведения о логическом диске (точнее говоря, о самом корневом каталоге), в том числе: метку тома, дату и время создания, атрибуты каталога как элемента файловой системы. Остальные дескрипторы, хранящиеся в корневом каталоге, содержат большее количество сведений о связанных с ними элементах данных.

Поля дескриптора

Описание лишь наиболее важных полей дескриптора, которые представлены на первом экране:

• Name— имя элемента данных (файла или папки);
• если элемент данных отмечен как удаленный, то в качестве первого символа имени используется байт Е5 (в текстовом формате DiskEditor заменяет его буквой х);

• Ext— расширение файла (для папок это поле пусто);
• ID— тип элемента данных; возможные значения:
• Vol — том;
• Dir — каталог;
• LFN— аббревиатура от LongFileName, длинное имя файла (об LFN см. главу 3, раздел «Выбор имен папок и файлов»);
• File — файл;
• Erased— удален (указывается только для файлов);
• DelLFN— удаленное длинное имя (признак устанавливается после переименования файла или папки);
• Size — размер (в байтах);
• Date— дата создания или изменения;
• Time— время создания или изменения;
• Cluster — номер первого кластера;
• A, R, S, Н, D, V — атрибуты элемента данных (архивный, только чтение, системный, скрытый, каталог, том);
• значения всех атрибутов хранятся в одном байте дескриптора.

Чтобы просмотреть содержимое какого-либо вложенного каталога, переместите курсор в соответствующую строку и нажмите клавишу Enter.

Если сведения о корневом (или вложенном) каталоге, представленные DiskEditor, кажутся вам «подозрительными», можно попробовать интерпретировать записанные в нем данные самостоятельно, переключившись в режим просмотра шестнадцатеричного кода. Для этого в меню Viewвыберите пункт asHex. Формат дескриптора каталога представлен в табл. 1

Анализируя полученную информацию, вы можете обнаружить подозрительные изменения в полях размера файла, даты и времени. При необходимости их можно исправить «вручную».

Таб. 1 Формат дескриптора каталога [13]

В данном контексте, для проведения анализа каталога и обнаружения посторонних данных, используется методика, основанная на использовании функций DiskEditor. Эти функции позволяют искать различные элементы файловой системы FAT и восстанавливать потерянные данные.

Одним из способов обнаружения потерянных каталогов является выполнение следующих шагов:

1. В меню «Tools» выберите команду «FindObject» (Найти объект), а затем в дополнительном меню выберите вариант «Subdirectory» (Подкаталог).
2. Программа DiskEditor будет просматривать секторы диска, искать такой сектор, в начале которого находится последовательность байтов «2Е 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20». Эта последовательность соответствует дескриптору, содержащему ссылку каталога на себя самого.
3. Для продолжения поиска нужного каталога можно использовать комбинацию клавиш «Ctrl+G», пока не будет найден каталог, содержащий интересующие файлы.
4. После нахождения нужного каталога необходимо записать физический адрес сектора диска, содержащего этот каталог, и затем найти или вычислить номер кластера, соответствующий этому каталогу.

Таким образом, данная методика позволяет провести анализ каталога и обнаружить потерянные каталоги, которые не имеют ссылок из других каталогов, включая корневой каталог. Это может быть полезным для восстановления данных, если каталог поврежден полностью или частично, и ссылки на файлы в нем потеряны.

Для поиска номера кластера, в котором располагается найденный каталог, перейдите в режим текстового просмотра каталога, выбрав в меню View пункт asDirectory. Затем в меню Link выберите команду Clusterchain (fat) (Цепочка кластеров (fat)).

На экране появится содержимое таблицы FAT в текстовом режиме просмотра, при этом искомый номер кластера будет выделен. Зная номер кластера потерянного каталога, можно создать новый дескриптор каталога, например, в корневом каталоге диска, и сделать в этом дескрипторе ссылку на найденный каталог. После этого потерянный каталог вновь станет доступным.

Восстановление данных в файловой системе NTFS

Файловая система NTFS содержит целый ряд механизмов, призванных повысить надежность хранения данных. Это, в свою очередь, ведет к существенному усложнению структуры NTFS по сравнению с FAT32. Даже детальное изучение структуры записей, хранящихся в MFT (главной таблице файлов), не гарантирует возможность восстановления данных «вручную». Ситуация усугубляется тем, что на сегодняшний день практически отсутствуют инструменты, обеспечивающие удобные средства просмотра и редактирования MFT.

По указанной причине мы ограничим круг рассматриваемых вопросов следующими ситуациями:

• восстановление элемента таблицы разделов, содержащего сведения об NTFS-разделе;
• восстановление служебной информации в MFT.

Перечисленные задачи можно решить посредством совместного использования таких инструментов, как NortonDiskEditor и ParagonPartitionManager, а также утилиты PartitionTableEditor, входящей в состав пакета NortonPartitionMagic.

Восстановление элемента таблицы разделов

Имеется в виду ситуация, когда операционной системе Windows ХР не удается опознать флеш диск с NTFS вследствие повреждения описывающего его (диск) элемента таблицы разделов. Чтобы получить более полное представление о возникшей ситуации, целесообразно запустить утилиту NortonPartitionTableEditor. После запуска PTEdit на экране появится диалоговое окно, с помощью которого можно просмотреть и отредактировать основные параметры любого элемента таблицы разделов выбранного физического диска. Выбор физического диска выполняется с помощью раскрывающегося списка HardDisk(Жесткий диск).

Строки расположенной ниже таблицы соответствуют четырем элементам основной таблицы разделов. В столбцах выводятся следующие сведения:

• Туре (Тип) — тип файловой системы или раздела;
• отображается в виде шестнадцатеричного кода;

• Boot (Загрузка) — признак загрузочного раздела;
• для загрузочного активного раздела, как вы знаете, должно быть указано значение 80;

• Starting(Начальное положение) — адрес первого сектора раздела, заданный номером цилиндра (Cyl), головки (Head) и сектора (Sector);
• Ending(Конечное положение) — адрес последнего сектора раздела, также заданный номером цилиндра, головки и сектора;
• SectorsBefore(Предшествует секторов) — количество секторов жесткого диска, предшествующих первому сектору раздела в соответствии с адресацией LBA(то есть при «сквозной» нумерации по головкам и цилиндрам);
• Sectors(Секторов) — размер раздела, измеренный в секторах.

Рис. 19.Стартовоеокноутилиты Partition Table Editor

Чтобы просмотреть цепочку дополнительных таблиц расширенного раздела (EPBR), выполните следующие действия.

1. Переместите курсор в строку, соответствующую расширенному разделу (его код равен OFh).

2. Щелкните на кнопке GotoEPBR(Перейти на EPBR), расположенной под таблицей.

Если вы знаете, что восстанавливаемый NTFS-раздел находится на прежнем месте, но в соответствующей ему строке указан неверный тип раздела, вы можете попробовать установить корректное значение принудительно. Для этого щелкните на кнопке Set Туре (установить тип) и в открывшемся окне выберите требуемое значение (рис. 7.19).

Для раздела NTFS оно равно 07h. Если вам известны корректные значения других параметров раздела и они отличаются от представленных в таблице, вы можете (предварительно запомнив или записав на бумаге текущие значения) ввести их в поля таблицы. Чтобы внесенные изменения были записаны на диск, щелкните на кнопке SaveChange(Сохранить изменения)

Рис. 20.Список типов раздела

Если восстанавливаемый раздел опознается как пустой, можно попробовать создать на его месте новый, такого же типа, как у восстанавливаемого раздела, и обязательно точно такого же размера. Для выполнения этой процедуры можно использовать либо ParagonPartitionManager, либо NortonPartitionMagic.

Восстановление служебной информации в MFT

Таблица MFT представляет собой метафайл с именем $MFT, в котором хранятся записи с атрибутами других метафайлов и записи с атрибутами файлов пользователя. Для разделов объемом в несколько гигабайт и при большом количестве файлов данных размеры MFT могут достигать десятков мегабайт. При этом граница MFT может изменяться динамически в зависимости от объема записанных на диск данных и наличия свободного пространства. Кроме того, каждый файл в NTFS может иметь собственный набор атрибутов, некоторые из них задаются самим пользователем.

Все это существенно затрудняет анализ и восстановление MFT на уровне отдельных записей. Тем не менее, в случае повреждения MFT вы можете попытаться восстановить записи, относящиеся к метафайлам, а затем поручить восстановление файлов и папок одному из программных инструментов, рассмотренных раннее.

Поиск таблицы MFT

Номер первого кластера таблицы MFT содержится в поле ClusterstoMFTзагрузочного сектора. Если вам удалось его восстановить, то с помощью утилиты Просмотр секторов можно перейти на этот кластер и проверить корректность записей, относящихся к метафайлам.

Для перехода по номеру кластера выполните следующие действия.

1. Откройте первый (загрузочный) сектор диска.

Абсолютный сектор

3.Нажмите клавишу Enter. Характерные признаки «исправной» MFT:

• для большинства записей метафайлов в байтах со смещением F2h хранится имя метафайла, которое всегда начинается с символа $;
• первая запись описывает сам метафайл $MFT.

Рис. 21.Поиск первого сектора MFT с помощью утилиты Просмотр секторов

Далее в файле $MFTследуют записи с информацией обо всех остальных файлах и каталогах.

В том случае, если поле ClusterstoMFTзагрузочного сектора повреждено или переход по номеру кластера привел «неизвестно куда», можно попробовать доверить поиск MFT самой утилите Просмотр секторов.

Для этого щелкните на кнопке Перейти и в открывшемся меню (рис. 22) выберите команду NTFS ► MFT. Обратите внимание, что здесь же указан номер сектора (относительно начала раздела), с которого начинается MFT.

Рис. 22. Поиск таблицы MFT с помощью утилиты Просмотр секторов

Просмотр секторов

Если копия уцелела, необходимо отыскать ее последний сектор и затем перенести содержимое «зеркала» в соответствующие секторы, отведенные под основную MFT.

С помощью утилиты Просмотр секторов эта операция выполняется таким же образом, как и перенос копии загрузочного сектора.

Размер и структура записи таблицы MFT

С учетом сказанного выше большое значение имеет правильное определение размера записи таблицы MFT. Его значение хранится в поле ClustersperFRSзагрузочного сектора. Многие дисковые утилиты, в том числе PTEdit, отображают это значение как десятичное целое положительное число в диапазоне 0-255 (обычно равное 246, см. рис. 7.20).

В действительности это значение следует рассматривать как шестнадцатеричное целое со знаком, в котором старший разряд отводится для представления знака. Если число положительно (то есть в десятичном представлении меньше 128), то оно означает количество кластеров, занимаемых одной записью таблицы MFT. Если же число отрицательное (больше десятичного 127), то для определения размера записи MFT нужно использовать следующую формулу:

⁽¹⁾

Здесь FRS— количество байтов, занимаемых записью MFT, aClusters_Per_FRS — значение поля ClustersperFRS.

Например, если в поле ClustersperFRSпредставлено значение 246 (то есть шестнадцатеричное F6), то в приведенной выше формуле показатель степени 2 будет равен 10, а для FRSполучим значение 1024, то есть размер записи MFT составляет 1 Кбайт. Аналогично значение поля ClustersperFRS, равное 245 (F5h), соответствует размеру записи MFT, равному 2 ¹¹ = 2048 байт, или 2 Кбайт.

Запись MFT содержит список областей переменной длины, каждая из которых соответствует одному из атрибутов файла. Размер этого списка и состав хранящихся в нем атрибутов для каждого файла может быть своим. Если все атрибуты файла или каталога не помещаются в базовой записи, создается одна или несколько дополнительных записей. При этом базовая запись содержит атрибут, в котором перечислены все атрибуты данного файла и каталога, а также указание, в каких именно записях (базовой или дополнительных) хранятся те или иные атрибуты. Каждая запись MFT состоит из заголовка фиксированного формата, вслед за которым идет список атрибутов переменной длины. Приступая к исследованию записи MFT, сначала нужно проанализировать ее заголовок. Формат заголовка записи MFT представлен в табл. 3.

Таблица 3.Формат заголовка записи MFT[13]

Заключение

Цели, поставленные в дипломном проекте, выполнены. Была рассмотрена история создания флеш-памяти, её применение, проблемы, приводящие к затруднению или прекращению доступа к хранящимся на ней данных. Была дана классификация различных типов повреждений, приводящих к недоступности данных, и средства борьбы с ними. В заключительной части диплома было рассмотрено использование утилит R-Strudio и EasyRecovery для восстановления информации в автоматическом режиме, и использование дисковых редакторов Disk Editor из пакета Acronis Disk Director, Norton Disk Editor и Paragon Partition Manager, а также утилита Partition Table Editior, входящией в состав пакета Norton PartitionMagic.

Составлены инструкции для редактирования с помощью этих утилит служебных разделов файловых система FAT32 и NTFS, рассмотрены атрибуты файлов, дескрипторы каталогов, метафайлы, элементы таблицы разделов и способы её восстановления. С помощью составленного пособия возможно самостоятельное восстановление логических повреждений в памяти флеш-накопителя без обращения в специализированные центры и использования простых программ, ориентированных на использование с жесткими дисками и не всегда корректно работающих с флеш-памятью.

Список использованной литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://liarte.ru/diplomnaya/vosstanovlenie-diskov-i-dannyih/

1.Докучаев Д. Всемогущий Flash// Xakep-спецвыпуск.-2003.-№34 URL: http://www.xakep.ru/magazine/xs/034/044/1.asp

2.Сазонов C. Секреты флеш-диска// Hard ‘n’ Soft.-1999.-№9.

3.Наконечный А. Энциклопедия флеш-памяти// URL: http://www.ak-cent.ru/?parent_id=9841

4.Митилино C. Магические кристаллы или недвижимое в подвижном //ITC-Online.-2003.-№27 URL:http://itc.ua/node/14109

5.Олейник Т. Твёрдая память для карманных устройств //Домашний ПК.-2003.-№10.

6.Акнорский Д. Немного о флэш-памяти //Компьютер Price.-2003.-№48.

7.Стаханов C. Восстановление данных с флеш носителей //Центр восстановления данных Стаханов URL:http://www.stahanov-rdc.ru/povrejdenie-flash.html

8.Зайдель И. Флэшка должна жить долго//R.LAB URL:http://rlab.ru/doc/long_live_flash.html

9.Программное обеспечение комплекса PC-3000 Flash//ACE Lab URL:http://www.acelab.ru/dep.pc/pc3000.flash.php

10. Восстановления данных с накопителей на основе NAND флэш-памяти //iXBT URL:http://www.ixbt.com/storage/faq-flash-p0.shtml

11. Утилиты для восстановления данных//Центр Восстановления данных АСЕ URL:http://www.datarec.ru/articles/article_10.php

12. Технологии флэш-памяти// iXBT URL:http://www.ixbt.com/storage/flash-tech.shtml

13. Гультяев А.К. Восстановление данных. 2-е изд. — СПб.: Питер, 2006. — 379 с.: