硬盘底层固件修复与数据恢复技术

              硬盘底层固件修复与数据恢复技术


一、概述:
    数据恢复技术通常可分为三个层次:逻辑层、固件层和物理层。逻辑层次主要关注在文件系统级别上的数据恢复,目前已经有许多这方面的工具软件。而固件层和物理层通常联系较为紧密,它是在存储介质物理机构受到损坏,比如硬盘受到撞击导致硬件损坏等情况下,进行的数据恢复工作。由于通常存储设备的固件故障看起来症状很像是硬件故障,所以经常固件损坏会被当做是硬件故障。又由于通常存储设备在硬件受损时,固件也会受损,表现为固件和硬件双重故障,因此通常固件层和物理层的数据恢复技术是密不可分的。

    目前国内外能够在逻辑层进行数据恢复的工具软件是比较多的。它们有一个共同特点,就是要求硬盘必须要能认盘,能够正常工作。如果要进行数据恢复的硬盘出现故障,已经不能认盘,则所有这些工作在逻辑层的数据恢复软件也就都无能为力了。因为这些软件是工作在操作系统的磁盘驱动之上的,它们依赖于操作系统对磁盘的管理和访问。从操作系统的观点来看,硬盘提供了一个平坦的存储空间,而文件系统驱动则附加其上,在这个平坦的存储空间中规划和分配自己的文件存储区域。如果硬盘本身发生故障,无法再正常访问其中的扇区,那么任何工作在逻辑层的软件都是无法发挥作用的。这个时候就需要对硬盘进行固件级别的修复。与逻辑层数据恢复软件数量众多的情况相反,能够在固件层对硬盘进行处理的工具则屈指可数。这是因为要对硬盘固件进行处理,需要开发专门的硬盘维修卡硬件,同时会涉及到硬盘厂商的多种核心技术,所以开发固件级数据恢复工具存在需要进行硬件设计开发、相关资料极少以及国外厂家技术垄断等诸多困难。

二、固件级数据恢复工具的必要性:
    前面提到数据恢复技术的三个层次,可以看到固件级数据恢复是属于底层的数据恢复技术,它可以作为数据恢复和电子取证领域的重要一环,在某些场景下发挥关键作用。通常,在以下场景中需要对硬盘进行固件级处理:
1.硬盘出现大量坏道(物理或者逻辑)。通常在硬盘出现大量坏道的时候,普通的软件(比如winhex)无法很好地处理,容易导致卡死等问题。此时可以使用专用的固件级数据恢复工具对硬盘进行全盘镜像。专业的工具具有各种策略设置和工厂读取方案,可以最大限度的从坏道硬盘中提取数据。

2.硬盘出现固件损坏的情况。当硬盘出现固件损坏问题时,通常就无法正常工作,此时操作系统无法识别到该硬盘,或者出现全盘坏道等问题。由于厂家在设计硬盘固件时也遵循一般的软件开发原则,在现代的软件工程中,由于硬盘的功能越来越复杂,固件的开发难度也就越来越大,因而不可避免的会出现一定概率的设计错误(或称为软件BUG),固件作为一个软件程序同样无法避免这样的情况。举个例子,希捷硬盘在2008年底曾经出现较大影响的“固件门”事件。由于希捷SD15版本固件存在设计缺陷,导致当时很多使用该版本固件的硬盘在用户使用时出现了无法开机、.随机性地卡死、硬盘无法被识别的情况。由于这次事件波及范围较大,较多用户受到了影响,同时也使得人们开始更多的关注数据安全。不仅仅是希捷,实际上,各种品牌的硬盘在一定的使用条件下,都会出现一定概率的固件损坏问题,导致问题的原因可能是设计缺陷,硬盘恶劣的工作环境、硬件故障或者其它数据恢复公司人为的破坏。这种情况下,要恢复硬盘里面的数据,都需要对固件进行修复。

3.硬盘的物理损坏通常也会需要进行固件处理及修复。这主要是两个方面的原因:第一是物理损坏通常也会导致固件损坏,所以在硬件维修完毕后,还要对固件进行修复。第二是通常对硬件进行物理修复后,需要对固件进行一定的处理。举个例子,比如硬盘的磁头损坏,通常的处理办法是找到一块相同型号的硬盘,将其磁头更换到故障硬盘上。但是由于不同的磁头之间会有微小的适配参数差异,所以更换磁头后,可能需要重新调整固件中配置的磁头参数信息,这样才能使新磁头正常工作。这样的操作都需要对固件进行处理。因此可见,固件操作与硬件维修通常是紧密联系的。

    由上可见,在硬盘出现固件或硬件问题后,需要先对齐进行固件修复,然后,就可以继续后面的逻辑处理步骤。

三、目前硬盘固件级处理工具产品现状:
    前面提到,目前市场上能进行逻辑层(文件系统)数据恢复的工具是比较多的,但是能进行固件级处理的数据恢复工具则比较少。目前市场上主要有以下一些产品:
1. PC3000 UDAM。目前在国际市场上最为权威的固件级数据恢复产品要属PC3000 UDMA,它是由俄罗斯的ACE实验室开发的。占据了专业数据恢复领域的大部分市场份额。
优点:老牌的数据恢复工具软件,市场占有量较大。
缺点:国外软件,在国内几乎没有技术支持。价格昂贵。采用PCI卡技术,较为落后。传输速度较慢,无法适应现在的SATA硬盘。

2.效率源数据恢复设备。国内较早的固件级数据恢复设备开发商。
优点:国产软件,全中文界面。
缺点:功能上大幅缩水,无法提供类似PC3000 UDMA这样全面而专业的功能。采用USB 2.0的设计,传输速度很慢。

3.MRT数据恢复设备。由武汉思托福科技有限公司开发的MRT数据恢复设备,是目前国内固件级数据恢复工具的后起之秀。MRT充分借鉴了市面上已有的同类工具的优势,并改进了其不足。
优点:国产软件,软硬件均采用类似PC3000 UDMA的专业设计。硬盘维修卡采用最新的PCIE技术,使用SATA接口,是目前同类工具中最快的。
缺点:较新的产品,目前还在发展中。

四、基于MRT的固件修复技术

    MRT是由MRT固件实验室开发的一款高科技硬盘维修与数据恢复产品,该产品包含了硬件和软件两个部分,其中硬件部分的MRT SATA控制器可以连接两块需要维修的硬盘,通过独有的硬件技术,可以使得硬盘工作在工厂模式,开放全部操作权限,从而得以访问硬盘的固件部分和微代码,对硬盘进行工厂级别的维修。MRT固件实对硬盘固件系统有着深入的研究,多年来MRT固件实验室致力于数据恢复解决方案的研发,现已拥有成熟的技术和广泛的产品。MRT目前支持的硬盘系列有西部数据、希捷、日立、东芝、三星和富士通等,可以对硬盘进行工厂级操作,比如屏蔽磁头、修复坏道、更改固件等等,内置的DR工具用于数据恢复领域,提供故障磁盘镜像和文件系统分析等功能,可以强力的从故障硬盘中提取数据。产品可用于数据恢复、电子取证、硬盘维修等领域。


    在数据恢复和电子取证等领域,特别是涉及到国家机关、政府部门、涉密信息等领域,应当优先考虑使用国产工具。特别是在美国“棱镜门”事件的背景下,更警示人们信息安全的重要性。MRT数据恢复工具从软件到硬件完全由武汉思托福公司自主研发,具有完全的知识产权并掌握核心技术。产品安全稳定,绝不含任何后门程序,是国内数据恢复领域的首选工具。

 

 
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