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硬盘数据恢复论文大学设计论文
科技创新节参赛论文
(自然科学类)
题目:
硬盘数据恢复技术探讨
作者:
王健
系别:
计算机与通信工程系
班级:
计科0703
指导老师:
韦美雁
摘要3
第一章引言4
1.1课题相关特点4
第二章硬盘的逻辑结构4
2.1硬盘原理慨述4
2.2硬盘数据结构。
4
一MBR区5
二DBR区6
三FAT区6
四DIR区7
五数据(DATA)区7
第三章数据损坏的类型与有关恢复方法7
3.1文件存储与读取原理7
3.2硬盘数据损坏的类型与相应的恢复方法7
3.2.1文件删除恢复7
3.2.2硬盘重分区或其它情况下的分区表损坏分析。
8
3.2.3硬盘格式化情况下数据恢复。
8
3.2.4恢复已经备份的分区表恢复。
8
3.2.5硬盘DBR损坏。
10
第四章主流数据恢复软件评测11
4.1几款流行数据恢复软件介绍11
4.1.1Winhex11
4.1.2EasyRecovery10
4.1.3FinalData13
4.1.4易我数据恢复向导…………………………14
4.2几款数据恢复软件恢复效果比较。
14
第五章:
总结15
参考文献;………………………………………………………………16
摘要
随着计算机技术的发展,同时硬盘由于其容量大价格便宜也成为人们存储数据的主要设备。
然而由于种种原因,硬盘的数据可能会被损坏,这也给个人和社会带来很大的损失。
因此,数据损坏后的数据恢复显得非常重要。
虽然在数据恢复领域有很多的厂商已经有比较成熟的技术。
然而对于并不了解硬盘原理普通人来说,如果试图恢复数据,但又无法采用很好的方法,选择正确的工具,就很难很好的恢复数据。
本文分析了硬盘的有关内部结构与文件存储系统以及硬盘数据损坏的有关原因,最后分析比较国内外相关的技术和数据恢复方面流行的软件。
进而对不同的数据损坏提出不同的数据恢复的方法。
本文分为四部分。
第一部分是引言。
第二部分是对硬盘的有关结构的一个比较简单的介绍和文件系统有关介绍。
第三部分分析了硬盘数据损坏的有关原因和解决思路。
第四部分是对有关流行的软件的实验与比较,通过数据的分析。
并提出有关不同情况的损坏提出一些有用的建议。
第五部分为总结。
关键词:
硬盘结构数据恢复MBRDBRFAT
第一章引言
1.1课题相关特点
信息作为一种抽象物质。
硬盘数据丢失对于硬盘来说,仅仅就是硬盘上的某些地方的磁性消失。
我们所能做的就是把没有丢失的信息恢复出来,以减少人们与社会的损失。
硬盘数据的丢失的原因本来就有很多种,可能因为人的误操作而丢失,也可能是因为病毒的入侵而破坏数据。
并且数据丢失的程度与情况也不尽相同。
可能是文件数据的丢失,可能是文件分配(FAT)表丢失,也可能硬盘的分区表等重要信息丢失。
所以,硬盘数据丢失本身就是一个非常复杂的问题。
要恢复硬盘的数据首先就是要分析硬盘的结构,分析数据丢失的情况。
只有彻底分析硬盘数据丢失的原因才能更好的采取下一步的行动。
同时,由于硬盘可能的数据丢失的情况的复杂性,这也使得数据恢复的方法的多样性。
对于不同的情况,必须采用不同的方法,才会有更好的效果。
1.2课题研究的意义所在
目前社会上针对数据恢复的公司有很多,有关的软件也很多。
而对于普通的用户,想自己动手简单恢复数据的朋友,很少有系统的方法和对软件的选择上有些茫目。
本文旨在通过研究硬盘数据恢复的原理,分析硬盘数据丢失的原因,进而比较现今比较流行的方法和有关的软件,提出对不同的数据丢失情况下的一些建议,并提出手动备份硬盘分区结构和其它重要数据的方法及通过手工恢复硬盘全盘结构的方法。
本文可作为个人数据丢失时情况不是很严重时个人自己动手恢复数据的一个参考。
第二章硬盘的逻辑结构
2.1硬盘原理慨述
硬盘存储数据是根据电、磁转换原理实现的。
硬盘由一个或几个表面镀有磁性物质的金属或玻璃等物质盘片以及盘片两面所安装的磁头和相应的控制电路组成,其中盘片和磁头密封在无尘的金属壳中。
硬盘工作时,盘片以设计转速高速旋转,设置在盘片表面的磁头则在电路控制下径向移动到指定位置然后将数据存储或读取出来。
当系统向硬盘写入数据时,磁头中“写数据”电流产生磁场使盘片表面磁性物质状态发生改变,并在写电流磁1场消失后仍能保持,这样数据就存储下来了;当系统从硬盘中读数据时,磁头经过盘片指定区域,盘片表面磁场使磁头产生感应电流或线圈阻抗产生变化,经相关电路处理后还原成数据。
2.2硬盘数据结构。
硬盘上的数据按照其不同的特点和作用大致可分为5部分:
MBR区、DBR区、FAT区、DIR区和DATA区。
一.MBR区
MBR(MainBootRecord),按其字面上的理解即为主引导记录区,位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区。
不过,在总共512字节的主引导扇区中,MBR只占用了其中的446个字节(偏移0--偏移1BDH),另外的64个字节(偏移1BEH--偏移1FDH)交给了DPT(DiskPartitionTable硬盘分区表),最后两个字节"55,AA"(偏移1FEH-偏移1FFH)是分区的结束标志。
这个整体构成了硬盘的主引导扇区。
大致的结构如图1
图1硬盘的主引导扇区结构图
主引导记录中包含了硬盘的一系列参数和一段引导程序。
其中的硬盘引导程序的主要作用是检查分区表是否正确并且在系统硬件完成自检以后引导具有激活标志的分区上的操作系统,并将控制权交给启动程序。
MBR是由分区程序(如F)所产生的,它不依赖任何操作系统,而且硬盘引导程序也是可以改变的,从而实现多系统共存。
DPT<硬盘分区表>及各字节的意义。
硬盘分区表
偏移
长度
所表达的意义
0
1字节
分区状态
0-->非活动区
80-->活动分区
1
1字节
该分区起始磁头(HEAD)
2
2字节
该分区起始扇区和起始柱面
4
1字节
该分区类型:
如82-->LinuxNative分区83-->LinuxSwap分区
5
1字节
该分区终止头(HEAD)
6
2字节
该分区终止扇区和终止柱面
8
4字节
该分区起始绝对扇区
C
4字节
该分区扇区数
二.DBR区
DBR(DosBootRecord)是操作系统引导记录区的意思。
它通常位于硬盘的0磁道1磁头1扇区,是操作系统可以直接访问的第一个扇区,它包括一个引导程序和一个被称为BPB(BiosParameterBlock)的本分区参数记录表。
引导程序的主要任务是当MBR将系统控制权交给它时,判断本分区跟目录前两个文件是不是操作系统的引导文件(以DOS为例,即是Io.sys和Msdos.sys)。
如果确定存在,就把其读入内存,并把控制权交给该文件。
BPB参数块记录着本分区的起始扇区、结束扇区、文件存储格式、硬盘介质描述符、根目录大小、FAT个数,分配单元的大小等重要参数。
三.FAT区
在DBR之后的是我们比较熟悉的FAT(FileAllocationTable文件分配表)区。
在解释文件分配表的概念之前,我们先来谈谈簇(cluster)的概念。
文件占用磁盘空间时,基本单位不是字节而是簇。
簇的大小与磁盘的规格有关,一般情况下,软盘每簇是1个扇区,硬盘每簇的扇区数与硬盘的总容量大小有关,可能是4、8、16、32、64……。
通过上文我们已经知道,同一个文件的数据并不一定完整地存放在磁盘的一个连续的区域内,而往往会分成若干段,像一条链子一样存放。
这种存储方式称为文件的链式存储。
硬盘上的文件常常要进行创建、删除、增长、缩短等操作。
这样操作做的越多,盘上的文件就可能被分得越零碎(每段至少是1簇)。
但是,由于硬盘上保存着段与段之间的连接信息(即FAT),操作系统在读取文件时,总是能够准确地找到各段的位置并正确读出。
四.DIR区
DIR(Directory)是根目录区,紧接着第二FAT表(即备份的FAT表)之后,记录着根目录下每个文件(目录)的起始单元,文件的属性等。
定位文件位置时,操作系统根据DIR中的起始单元,结合FAT表就可以知道文件在硬盘中的具体位置和大小了。
五.据(DATA)区
数据区是真正意义上的数据存储的地方,位于DIR区之后,占据硬盘上的大部分数据空间。
第三章数据损坏类型及相关恢复方法
3.1文件存储与读取原理
当我们存储一个文件的时候,操作系统首先会在一个记录所有空间使用情况的文件分配表中,找到足够容纳我们的新文件的空间,然后把文件内容写到相对应的硬盘扇区上,最后在分配表中标出该空间被占用了。
当我们删除一个文件的时候,一般并不对实际文件所占用的扇区进行操作,而是仅仅在该分配表中标记哪些空间是空白的,可以分配给别的文件使用。
事实上在这个时候,要删除的文件的实际内容并没有受到破坏,可以恢复回来。
但是如果我们删除一个文件后,在原来文件所在的扇区上,又重新创建了一个文件,那么被删除文件所占用的扇区就有可能被新创建的文件所使用,这时候就无法恢复原来被删除的文件了.
3.2硬盘数据损坏类型及相应的恢复方法
3.2.1文件删除及其恢复
文件删除后的恢复方法相对简单。
操作系统删除文件的操作进行了两方面个操作:
一,将文件在磁盘的文件目录表中的相应文件目录登记项的第一个字节更改了E5H;二,将文件所占簇号在文件分配表中的记录清零,以释放该文件所占空间。
文件数据信息仍然“保留”在硬盘数据区中。
因此此类型的数据恢复只要通过某些硬盘管理工具或者数据恢复软件(比如EasyRecovery),按照有关的设置进行。
被彻底删除的文件还是很容易被恢复过来。
必须注意的是,恢复后的数据一定不能存放在原来的硬盘分区。
3.2.2硬盘重分区或其它情况下的分区表损坏分析。
第一种情况,在windows下一般利用DOS下的fdisk命令或者其它硬盘分区工具重新对硬盘进行分区后改写了硬盘分区表,也就是修改了硬盘的逻辑0扇区。
第二种情况,由于个人误操作或者病毒入侵修改了硬盘逻辑0扇区(即硬盘主引导记录)从而使得系统无法启动。
解决方法:
一,将硬盘挂接到另一台计算机上进入系统。
在系统下启动winhex打开挂接的硬盘,首先查看此硬盘的逻辑0扇区结尾标识是否为55AA.若不是将之修改为55AA.将硬盘接到原计算机上开机是否能启动系统。
二,若重分区后不能对系统进行格式化。
则可能是硬盘MBR引导程序损坏。
进入DOS系统用fdisk/mbr修复硬盘逻辑0扇区的错误。
三,若确定是分区表损坏。
如果之前曾用磁盘医生备份过硬盘分区表,可以使用磁盘医生恢复硬盘的分区表。
如果是手动备份的。
可以使用winhex十六进制数据查看工具修复硬盘分区表。
四,如果实在对硬盘的分区表没有任何备份。
则只有将硬盘接到其它电脑上。
使用有关数据恢复工具类似FinalData数据恢复之类的数据恢复工具扫描硬盘上的目录与文件。
但是恢复的程度无法保证。
3.2.3硬盘格式化情况下数据恢复。
硬盘格式化就是重写了硬盘文件分配表。
同样硬盘上的实际数据还是没消失。
此时硬盘一般无法再引导系统,如果要恢复数据,最好不要对硬盘进行任何操作。
此类情况下数据恢复我们可以考虑一点就是一般情况下每个硬盘分区中FAT(文件分配表)都有一个备份。
首先我们必须利用硬盘分区大小,分区格式,簇大小计算出硬盘FAT大小。
查找硬盘第一个FAT位置,再计算出硬盘第二个FAT所在扇区。
使用有关磁盘操作工具或者winhex工具恢复文件分配表。
3.2.4恢复已经备份的分区表恢复。
当系统由于误操作或者病毒破坏而使系统无法启动,经检查是硬盘的分区表损坏。
如果在硬盘刚分区时有正好进行过硬盘分区表的备份。
此时可以用以下的方法试着恢复硬盘分区表,这样
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