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。