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30000字硕士毕业论文灾难数据恢复系统的研究与描述

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:30000字
论点:数据,数据恢复,分区
论文概述:

本课题研究的意义与选题依据随着全球信息化的飞速发展,信息技术已成为2I世纪信息时代的核心,如:操作系统版本不断更新换代、计算机网络技术飞速发展,但这些信息都必须存储于一定的存

论文正文:

  第一章绪论         1.1本课题研究的意义与选题依据随着全球信息化的飞速发展,信息技术已成为2I世纪信息时代的核心,而信息技术的关键又在于各种信息的存储和处理。尽管当前各种信息处理技术发展日新月异,如:操作系统版本不断更新换代、计算机网络技术飞速发展,但这些信息都必须存储于一定的存储介质之上,存储介质就成了能否确保数据安全、完整的关键所在。数据的安全性、完整性则是体现企业或单位能否适应市场经济生存和竞争的一个重要方面。如何保证数据的正确性、易用性、可靠性以及完整性,就显得更加重要,因此,无形的数据往往才是无价的。在这个信息的时代,任何形式的数据丢失,都将是不可估量的损失。造成数据丢失的原因有很多:硬件的、软件的;人为的、自然的;有意的、无意的造成存储介质上的数据丢失或破坏。总的说来,数据出现问题主要包括两大类:软件问题和硬件问题,其相对应的原因,分别称为逻辑问题和物理问题。1)逻辑问题:如病毒感染、误格式化、误分区、误克隆,误操作、网络删除、操作时断电等,其现象一般表现为误操作,读盘错误,文件找不到、打不开,报告无分区、未格式化、密码丢失、乱码等,这种情况也常常被称为逻辑问题,相应的恢复也就叫做逻辑恢复。         (2)物理问题:如硬盘有坏道,断电破坏,磁头损坏,电路板故障等。其具体的表现形式为系统不能正常认盘,伴有磁盘组件撞击的声音等,或者是系统能够认盘,磁盘有坏道,造成系统不能正常读取数据,系统长时间无响应,卡死等现象,最终导致不能正常识别或工作。硬盘的坏道也可以分为逻辑坏道和物理坏道两种。逻辑坏道又称为软坏道,一般是由于软件操作或者使用不当造成,这类问题是可以通过专业修复软件修复,如:PC3000以及效率源的专修程序。物理坏道通常又称为物理性坏道,表明硬盘磁道产生物理损伤,只有通过更改硬盘分区或者扇区的使用来解决。为了避免出现数据丢失,涌现出了很多的数据保护方式,如:拦截中断,防止硬盘数据被修改进行数据保护;对硬盘数据采用镜像备份方式。这些保护方式概括来说有:操作系统提供的系统备份/还原,专业的数据备份/还原软件,硬盘还原卡,主板BIOS内置的系统保护等等。然而,数据保护仅仅是为了保护系统或数据,只是一种预防措施,再好的预防措施,也不可能做到时时刻刻备份数据,它也不是万能的,这些工具也存在一定的缺陷。         一旦出现灾难性的数据破坏,即使有以前的备份镜像存在,也不应该马上对硬盘进行还原(执行写操作,这样做会导致硬盘上的有用数据可能存在被覆盖重写的危险,导致数据再次受到破坏),而是应该首先考虑如何将硬盘中的数据先找出来并恢复出去。所以灾难数据恢复和数据保护的最大区别在于:数据恢复只对出现问题的系统或存储介质上的数据进行恢复,只执行读的操作,不对硬盘执行写的操作,避免了对硬盘数据进行二次破坏。所以,数据恢复是对发生灾难性数据破坏的一种强有力的恢复手段。但是,目前世面上的数据恢复工具大部分都是只针对存储介质没有坏道的情况,或是根本就没有考虑处理存储介质存在坏道的情况,一旦存储介质存在坏道,在系统一读到坏道则会导致系统长期无响应、卡死等现象,无法将数据恢复出来。即使在存储介质没有坏道的情况下,针对一些情况的恢复效果也并不理想,如:MFT(MasterFileTable)自身带有0x20属性、文件或目录的文件记录信息中包含0x20属性、FAT32永久性删除后首簇高位清0后、分区的变簇格式化等情况不能正确或有效的恢复数据出来等问题。为此,本课题研究的灾难数据恢复系统就对目前存在缺陷的硬盘不能有效地进行数据恢复的问题。解决系统因读取坏盘失败而启动磁盘扫描程序去check并造成系统长时间无响应、卡死的问题,解决数据永久性删除和分区重新分区、格式化的问题。本课题的研究将在数据安全领域具有广阔的应用前景。         2本课题国内外研究现状数据恢复技术只要是面对计算机系统遭受误操作、病毒侵害、硬件故障、黑客攻击等事件后,将用户的数据从各种无法正常读取的存储设备中拯救出来,尽量使损失减到最小。越来越多的用户更习惯于将重要的数据保存到电脑中,这就不得不面对数据丢失的风险,即使在数据保存、数据备份方面花费大量资金的企业用户,也无法做到数据100%的安全。正是由于数据恢复技术在构筑数据安全保护底线方面所处的特殊地位,使得数据恢复的重要性引起了IT行业的广泛关注。国外关于数据恢复技术方面的发展已经有二十多年的历史,并且形成了专门的技术领域,数据恢复产业已具规模。在北美就有超过400多家专门的数据恢复公司存在,如:OnTrack等快速发展的知名公司,一年的营业收入就高达1.5亿美元,并以高达50%的速度增长。相比之下,我国在数据恢复技术方面还相对比较薄弱,刚处于初步发展阶段,尤其是在技术研究、开发方面更为落后。目前数据恢复的方式可以分为软件恢复方式和硬件恢复方式。硬件恢复可以分为硬件替代、固件修复、盘片读取等三种方式。其中替代就是用好的相同型号的硬件替换坏的硬件,如:硬盘替换电路板;固件其实就是硬盘厂商写在硬盘中的初始化程序,一般的工具是不能访问的,必须用专业的修复工具进行修复 参考文献[1]  M. H. Choy, H. V Leong and M. H. Wong. Disaster Recovery Techniques for DatabaseSystem [J]. Communications of the ACM, Volume 43, Issue l les, No.6, November 2000   K. Keeton, C. Santos, D. Beyer et al. Designing for disasters [C]. In Proceedings of the 3`}USENIX Conference on File and Storage Technologies, San Francisco, CA, USA, 2004,   H. Garcia-Molina and C. A. Polyzois. Issues in Disaster Recovery [J]. In IEEE Compcon,573-577, February 1990   Stephen C. Tweedie. Journaling the Linux ext2fs Filesystem LinuxExpo \'98.   Jintae Lee, Tung Bui. A Template-based Methodology for Disaster Management InformationSystem [C]. Proceeding of the 3`} Hawaii International Conference on System Sciences, 2000   William Lewis, Jr. Richard, T. Watson, and Ann Pickren. An Empirical Assessment of ITDisaster Risk [J]. Communications of the ACM, September 2003/Vo1.46, No.9, Pages201-206   Tirthankar Lahiri, Amit Ganesh, Ron Weiss and Ashok Joshi. Fast-Start: Quick FaultRecovery in Oracle [C]. ACM SIGMOD 2001 May 21-24, Santa Barbara, California, USA.Pages 593-598   Cris Pedregal Martin and Krithi Ramamritham: Support for Recovery in Mobile Systems [J],IEEE Transactions on Computers, 51(10), Pages 1219-1224, October 2002  摘要 4-5 Abstract 5 第一章 绪论 8-12     1.1 本课题研究的意义与选题依据 8-9     1.2 本课题国内外研究现状 9-10     1.3 本课题研究主要内容与论文组织结构 10-12 第二章 磁盘数据结构 12-40     2.1 硬盘分区基础知识 12-16         2.1.1 主分区(Primary Partition) 12-13         2.1.2 扩展分区(Extend Partition) 13-14         2.1.3 逻辑分区(Logical Partition) 14-15         2.1.4 系统分区(System Partition) 15-16         2.1.5 引导分区(Boot Partition) 16     2.2 硬盘数据组织结构 16-32         2.2.1 MBR硬盘的主引导记录 18-22         2.2.2 常见分区类型(Partition Type) 22-23         2.2.3 虚拟MBR(Extended MBR,EBR) 23-26         2.2.4 引导扇区 26-29         2.2.5 文件分配表 29-31         2.2.6 文件目录表FDT(File Directory Table) 31-32     2.3 GPT(GUID PARTITION TABLE)硬盘 32-39         2.3.1 GPT磁盘的数据组织结构 33-36         2.3.2 GPT分区表头(GPT Partition Table Header) 36-37         2.3.3 GPT分区表区域 37-39     2.4 本章小结 39-40 第三章 文件系统 40-86     3.1 FAT文件系统 40-68         3.1.1 FAT文件系统结构 40-41         3.1.2 引导分区(DOS Boot Record,DBR) 41-49         3.1.3 文件分配表(File Allocation Table,FAT) 49-53         3.1.4 FAT目录结构 53-63         3.1.5 FAT文件系统删除管理 63-65         3.1.6 FAT文件系统格式化 65-68     3.2 NTFS文件系统 68-85         3.2.1 引导分区(DOS Boot Recorder,DBR) 68-69         3.2.2 NTFS分区组成结构 69-72         3.2.3 NTFS属性 72-80         3.2.4 NTFS系统文件(元文件) 80-84         3.2.5 NTFS分区的删除 84-85     3.3 本章小结 85-86 第四章 数据恢复系统 86-105     4.1 数据恢复系统整体方案 86-88     4.2 数据控制器 88-96         4.2.1 数据控制器结构 88-90         4.2.2 影子技术 90-93         4.2.3 控制器读数据流程 93-95         4.2.4 数据控制器写数据流程 95-96     4.3 上层数据恢复系统 96-104         4.3.1 存储设备管理 97-98         4.3.2 扫描灾难数据 98-104         4.3.3 恢复灾难数据 104     4.4 本章小结 104-105 第五章 总结与展望 105-106