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【摘 要 】由于互联网的普及,计算机在使用时会接触到许多“陷阱”.用户储存在计算机内的数据的威胁也成倍增加.因此,了解数据的安全,数据的恢复技术变得越来越重要.本文详细介绍数据恢复的的基本概念和原理,以及一些数据恢复的方法.
【关 键 词 】计算机硬盘；数据恢复；硬盘的存储结构
1.引言
随着计算机在各个领域和行业中的普及和应用,计算机的使用越来越频繁,信息数据量也成倍的增长.由于各种原因,导致计算机硬件不能正常工作,从而造成数据丢失的事件也越来越多.数据的意外丢失令当事人,特别是规模较大的公司,研究机构,政府部门和其他企业造成巨大的经济损失,笔者就以上问题进行如下阐述.
2.数据恢复
目前,“数据恢复”作为挽救数据的有效方法和手段越来越受到业界的重视.
数据恢复是指用相应的各种技术方法把计算机存储介质（硬盘、软盘等）上损坏的数据重新找回,使其得以再用.我们所讨论的数据的恢复是基于硬盘这种最通用的存储介质的.
假若硬盘因为磁头缺损、电机故障、盘片划伤等原因导致不能正常工作,这种纯物理故障只有将硬盘交给专业人员进行开盘操作了.由于维修环境和条件相当苛刻、数据修复相关技术难度很大,不具通用性.
对于软件故障导致的数据灾难的数据恢复,首先,有一个前提要强调一下,那就是计算机里数据的存取特征：数据取出时的复制性,数据存储时的覆盖性.通俗地说,数据在从存储单元里取出时取出的是副本,是“复印件”；而数据在写入存储单元时会取代存储单元里原有的数据.因此,如果硬盘中的原有数据被新数据完全覆盖或多次被部分覆盖,就基本上没有恢复的可能.
2.1硬盘的存储结构
想对硬盘进行数据恢复,我们就必须先了解硬盘的存储结构,以便在恢复数据时好对症下药.
一块新硬盘需要将其分区、高级格式化,安装上操作系统以后才可以使用.而在这一过程中,硬盘被分成了五个部分：即主引导记录区（MBR）、操作系统引导记录区（DBR）、文件分区表区（FAT）、根目录区（DIR）、数据区（DATA）.如图1：
MBR区（Main Boot Record）位于整个磁盘的0磁道0柱面1扇区,共占用512字节.这512字节里主引导记录占了446字节,硬盘分区表（DPT）占64字节,用来存储硬盘主引导分区信息,最后2字节“55AA”是主引导扇区的结束标志.主引导记录是由分区程序（如Fdisk.exe）所产生的,它不依赖任何操作系统,其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后引导主分区上已安装的操作系统,并将控制权交给启动程序.这里有必要
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指出一点：不同操作系统的FDISK写入主引导记录内容是不同的.硬盘分区表里
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DBR 区（DOS Boot Record）位于硬盘的0 磁道1 柱面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（BIOS Parameter Block）的分区参数记录表.操作系统引导记录由高级格式化程序（如Format.）产生.这里引导程序的主要任务是当MBR 将系统控制权交给它时,判断本分区和当前目录的前两个文件是否操作系统的引导文件.如果确定存在,就把它读入内存,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 个数以及分配单元的大小等重要参数.
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FAT 区（File Allocation Table）是操作系统的文件寻址系统,是FAT文件系统给文件分配磁盘使用空间的表.文件的存放是以链式存储的方式将文件分为若干段存放在磁盘的非连续区域内的,通过指针把文件的若干段联系在一起,当读写一个文件时,操作系统通过FAT表就可以知道文件存放的位置,从而可以准确地读出文件.FAT表存放在DBR 区之后,从各分区的逻辑1 扇区开始存放,其大小随分区大小不同而不同.同时,为了防止意外损坏,FAT一般有两个,第二FAT 作为第一FAT的备份.
根目录区（DIRECTORY）就是文件的目录,它与FAT配合起到给文件正确定位的作用.
数据区（DATA）是真正存储数据的区域,即文件真正存放的区域.
2.2硬盘软故障导致硬盘数据丢失的数据恢复
基于以上前提,可以得出结论：由于硬盘软故障导致的数据灾难,在一定前提下,其数据恢复是完全可以实现的.正常情况下,可以恢复80％～90%的数据,100％的恢复也是可能的.硬盘软故障的数据恢复主要可以从以下几个方面入手：
2.2.1主引导区恢复
目前很多恶意程序都喜欢攻击硬盘的主引导区与分区表,攻击成功就会造成主引导区损坏.有时候磁盘分区软件的误操作以及中途断电也会造成主引导区损坏.出现此类故障时,计算机常有“Disk Boot Failure,Insert System Disk And Press Enter”、“Miss Operation System”等提示.通常来说,一旦主引导记录和分区表被破坏,硬盘里的数据虽然无法访问,但也没有丢失.所以可以利用软件修复损坏的主引导区,这样就能找到丢失的数据.用系统引导盘启动系统.然后键入“C：”,看看能否读出C盘的内容.之后使用Fdisk/mbr 命令进行无条件重写主引导区,这样既可以使主引导区恢复正常,也可以保留C盘原有的数据.另外,值得注意的是,Fdisk/mbr 对于解决主引导区病毒也是非常有效的.
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2.2.2分区表恢复 分区表故障经常表现为：进入操作系统后发现部分分区丢失,或是磁盘管理器中显示错误的容量等故障现象.与主引导区相比,分区表被破坏时的修复相对要复杂一些.一般而言,要修复分区表可通过查找备份的分区并复制相应的扇区.因此我们使用分区表的备份覆盖被破坏的分区就可以将故障解决了.但是在部分情况下,分区表的备份无法找到,此时只能手动修改.使用WinHex 等软件直接操作分区表数据.在软件操作界面里,查找从“80”始到“55AA”结束的DPT 硬盘分区表信息（如图2）,这样可以得知硬盘分区的基本信息.然后,寻找下一个“55AA”标志,因为“55AA”之后就是下一个分区的开头（如图3）.只要找到“55AA”的位置,就可以推算出分区的磁头、扇区和柱面数字再折算成16 进制并回写到相应位置即可修复分区表.
2.2.3DBR修复
前文提到过,DBR（操作系统引导记录区）是由高级格式化程序Format 产生的,因此DBR 也是一段信息代码,同样可能遭到破坏,最终导致无法进入操作系统,部分文件夹信息也会丢失.该类故障常出现以下现象：在windows下无法打开某个分区,双击分区图标时提示“该分区未格式化”,进入DOS 系统,使用“DIR”命令会出现提示“General Fail Reading Driver”.应注意的是,此时千万不要格式化程序,因为格式化程序会重写DBR,这样固然能解决问题,但分区里原有的数据也会丢失,这与挽救数据的最终目的是相违背的.这时须将问题硬盘作为从盘挂接,随后直接打开Winhex 时选择该磁盘,直接在右上方的“访问”下拉列表中选择DBR故障分区,然后打开“起始扇区模板”修复即可.
2.2.4零磁道损坏的修复
对于硬盘而言,零磁道是最为关键的地方,因为硬盘的分区表信息就在其中.一旦零磁道损坏,那么硬盘将无法启动.其实,零磁道损坏只是物理坏道的特殊情况,所不同的只是损坏之处十分敏感.对于带有物理坏道的硬盘,最简单的数据恢复方法就是将该硬盘设置为从盘,然后使用另一块正常的硬盘作为主盘引导进入操作系统.在磁盘管理器里对坏盘进行盘符分配,如果成功,直接拷贝就能成功挽救并保存数据.但若坏道过多,那就只能尝试其它方法,比如：使用带有扇区复制功能的磁盘访问工具对扇区进行复制,并将复制出的扇区数据复制到完好的硬盘上.“效率源”就是具有这种功能的工具之一.当数据成功挽救之后,接下来可以尝试修复该硬盘,此时可以采取修改硬盘分区表存储位置,然后再屏蔽坏道的方法来处理.
2.2.5文件误删除的数据恢复
这类问题主要是由用户误操作引起的,实际上,所谓的删除是在被删除的区域做了一个可覆盖标记,数据并没有真的被删除.也就是说,只要将这些可覆盖标记更改过来,数据就可以恢复.但值得注意的是：如果在加了可覆盖标记的区域里重新写入了数据,即新数据部分或全部覆盖了原有数据,那么原有数据就很难被恢复.因此,当执行误删除操作以后,切记不要对硬盘进行数据写入操作,以免误删除数据被覆盖而不可恢复.这里可以利用一些著名的文件恢复软件进行文件恢复.如：EasyRecovery,它通过使用一种复杂的模式识别技术找回分布在硬盘上不同地方的文件碎片,并根据统计信息对这些文件碎片进行重整.接着在内存里建立一个虚拟的文件系统并列出所有的文件和目录.由此可以找回误删除的文件.
3.总结
数据恢复技术是数据安全的最后一层保护膜,因此了解计算机数据恢复的基本知识,掌握数据恢复技术是非常重要的.因为数据恢复软件并不能恢复所有数据,所以要防范于未然,做好数据安全方面防护措施.
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