数据库恢复课程设计论文

硬盘数据恢复技术

摘 要：

随着计算机技术的发展，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。

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。

关键词：

数据恢复、MBR、DBR、FAT

正文：

一、数据恢复基础知识

数据恢复，简单的说，就是对一切计算机相关存储设备中丢失的数据进行恢复，这些数据包括所有存储在存储设备中的数据—系统数据与用户数据。这里所说的恢复，指的并不是与备份相对应地那个恢复，而是指对于系统表现为不可见的“信息”，通过一定的技术手段，使之重现的恢复。

这里所说的系统，包括当前所有的操作系统，除主流的Microsoft、UNIX、LINUX系列外，也包括MAC系列、各种数字设备/仪表使用的嵌入式系列以及实时操作系统等。

这里所说的存储设备，指的是断电后能保持的存储设备，一般并不包括易失性的存储设备，如内存等。

这些存储设备，除了直接与计算机相连的，也包括其他所有同源的与计算机相关的存储设备。也就是说，数据恢复的工作对象涵盖了从最早的软盘，到后来逐渐发展起来的各种硬盘、光盘、移动存储设备，数码存储设备（各种存储卡），MP3、录音笔、数码相机、工控设备、嵌入式设备、PDA、手机等等，以及它们在各种系统下的各种组合，如工作在不同操作系统下的RAID、NAS、SAN等等，在数据不可访问时，都可以进行恢复。

二、 数据恢复原理

数据出现问题后为什么能够恢复，这与操作系统如何管理存储设备上的数据直接相关。这里以Windows系列为例来介绍这个问题，其他操作系统类似。

我们都知道，微软从DOS开始，使用的文件系统为FAT12，后来逐渐发展到FAT16、FAT32和NTFS，这些都只是操作系统管理存储介质中的数据的一种方式，是用来索引磁盘上的数据的，类似于图书分类索引，用于定位和管理磁盘上的数据。

如FAT文件系统，在磁盘分区中，第一个扇区是引导扇区，引导扇区中有很多参数，操作系统在访问该分区时，就用这些参数来定位FAT文件系统中的其他系统数据，以确定该分区中数据的存储情况。微软操作系统访问数据时是以文件为单位进行访问的，也就是直接与用户打交道的数据单元是文件，如使用资源管理器对文件进行复制、删除、移动等等，就是修改数据，也是修改的文件的数据，这些数据都是依存于文件的，文件不存在了，数据也就不存在了。那么FAT文件系统是如何管理这些文件的呢？

首先，FAT对磁盘扇区的划分方式如下图所示。

操作系统通过引导扇区获取磁盘分区的相关参数，确定两个FAT表的位置和大小，以及文件目录表（FDT）的位置，系统在查找文件/目录时，通过文件目录表来获取文件/目录的相关信息，如文件/目录名、大小、时间戳等，以及存储的首簇（系统在管理扇区时是以簇为单位的，一个簇可能是1、2、4、8、16、32、64个扇区等）号，根据首簇号一方面到数据区相应地簇号所对应的扇区找到首簇数据，另一方面从FAT表中找到后续的簇以及结束标示，其FAT表与数据区中的簇是一一对应的，FAT后面的数字12、16和32分别表示FAT表中用多少位来表示数据区中的一个簇，而数据区的实际数据只能通过文件/目录及子目录来解释。这样就确定了一个完整的文件/目录，如下图所示。

FAT16文件系统的文件目录项（FDT）每一项用32个字节来定义，其含义如下图所示。

FAT32文件系统的文件目录项（FDT）每一项用32个字节来定义，其含义如下图所示。

这样，系统在删除文件时，只是把FDT项的第一个字节（即文件名的首字母）改为十六进制的“E5”（即ASCII码的“？”），然后将相应的FAT表中所对应的簇改为“0”，以表示所对应的数据区中的簇为空，可以存入新的数据（FAT32还需要将FDT中表示起始簇号的高16位清0）。所以，对于这样删除的数据，虽然从操作系统或文件系统的角度来说，文件/目录确实已经不存在了，但通过直接对磁盘扇区进行操作，修改FDT并重新建立FAT表，就可以将文件或目录恢复回来。

当然，重建的过程比想象的要复杂的多。

对于NTFS分区来说，采用了和FAT不一样的管理方式。所有存储在分区中的数据都是文件，其中这些文件分为两大类，一类是元数据文件，这些元数据文件，用于引导该分区，确定文件系统的相关参数，定位文件的存储情况，相当于FAT文件系统中的DBR、FAT和FDT，是用来管理分区的，它们所占用的空间称为主文件表（MFT）；另一类是普通文件，它的磁盘扇区使用情况如下图所示。

MFT中有一个元数据文件专门用来记录所有文件/目录的相关信息，每个文件

/

目录占用一条，称为文件记录，文件记录固定为1KB大小，个别结构复杂的文件/目录还可能占用多条文件记录。它的删除与FAT文件系统类似，也有一个标志位，同时将记录簇使用情况的位图文件相应的位清空，所以，删除的文件同样可以恢复。

对于这两种文件系统，格式化相当于将所有文件/目录全部删除，所以，格式化后的分区，仍然可以恢复数据。

三、数据恢复应用常见实例

3.1 主引导区的恢复

对于开机自检后提示"Miss operation system"而且DOS下查看C盘内容完整，这是属于主引导区故障。另外在电脑启动中，系统能够通过自检并检测到硬盘，但在即将进入操作系统之前提示"DISK BOOT FAILURE.INSERT SYSTEM DISK AND PRESS ENER"，这也是主引导区错误。对于这一类故障，可以用软盘或是光盘来启动，进行DOS系统,然后键入"C："，看能否读取C盘上的内容。如果C盘上的内容可以读取的话，大家只要使用Fdisk/mbr命令就可以进行无条件重写主引导区，这个方法一般都能成功，而且可以保留原有的数据。

当然即便是不能读取C盘，我们也可以使用Fdisk/mbr命令。事实上Fdisk/mbr的作用十分明显，也能对付一些主引导区病毒，大家一定要好好利用，这堪称是对付硬盘在BIOS下可以识别而DOS下无法操作的第一工具。

3.2 分区表破坏

如用PQ Magic时操作失误所导致的无法进入系统或者是进入系统后文件打不开等情况，即是典型的分区表故障。自动修复分区表的操作一般就是通过查找备份分区表并复制相应扇区，这里使用DiskGenius软件。此软件可以在纯DOS系统下运行。操作方法：首先将此软件拷入启动盘，之后可以直接运行，进入此软件的主界面后，按下F10就能够轻松地自动恢复硬盘分区表。

3.3 修复DBR

对于一台电脑，在Windows系统下打开一个分区时提示未被格式化，在DOS下进入此分区时提示"General Fail Reading Drive"。这种情况下，如果使用格式化工具对所要访问的分区进行格式化，当然就很轻松地进入此分区，但代价就是此分区下所有的数据都将不复存在，此做法也与挽救数据的最终目的相违背。这时可以用WinHex软件来修复DBR模板。在使用时可以把出问题的硬盘当作从盘进行挂接，随后从打开的WinHex中选择此硬盘，而后此软件就可以使用硬盘中的分区表信息来处理分区，以达到修复的目的。

3.4 文件被删除后的拯救

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 …… 此处隐藏：3008字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……