RAID5结构剖析及其数据恢复策略研究
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由异步和同步结构的特点可以得出同异步的判断 方法, 对于未处于左右边界的校验块, 如果校验块左边 的数据块是校验块右边的数据块之前的数据, 那么为 异步; 相反, 如果校验块左边的数据块是校验块右边的 数据块之后的数据, 那么为同步。 2. 4 FAT32 文件系统数据块的关联点
FAT 32 文件系统中, 最重要的有 FAT 链和 FAT 链的备份, 以 F 8FF FF 0F H 开始, 并且每 1 簇对应一个 FAT 项, 各个 F AT 项根据簇的先后顺序构成了 FAT 链。绝大多数情况下, 由多块磁盘组成的 RAID5, FAT 项被分派到各个磁盘中。每个 FAT 项占用 4 个字节, 并且是从小到大依次排列。 2. 5 NTFS 文件系统数据块的关联点
·6· ( 总 6)
文章编号: 1003-5850( 2012) 01-0006-02
RA ID 5 结构剖析及其数 据恢复策略研究
2011 年
RAID5 结构剖析及其数据恢复策略研究
鲁恩铭, 段益群
( 湖南生物机电职业技术学院信息技术系, 长沙 410127)
摘 要: RA ID 5 是被广 泛应用 的一种数 据保护 方案, RA ID5 的 结构剖 析以及 利用 R AI D5 的结 构特点重 构曾经 遭受破 坏的 RA ID 5, 就显得尤为重要。由浅 入深, 阐述 了 RA ID5 的基本 原理, 剖析了 RA ID5 的各种可 能的结构, 最后深入研究了 W indow s 下 RA ID 5 数据恢复的策略。
2 数据恢复策略研究
2. 1 校验块的判断 因为校验块和数据块之间存在异或运算的关系,
而 0 异或任何数等于任何数, 非 0 异或非 0 数等于不 确定值。所以, 一旦 RAID5 的条带块中存在不完整的 M BR、EBR、DBR、FAT 、MF T 等情况时, 那么该块一 定为校验块。 2. 2 左右循环的判断
参考文献:
[ 1] 王 陆, 孙 洪涛, 刘 敬光. 教育游戏中 的教师 角色设 计 与教师创作工[ J] . 电化教育研 究, 2007( 1) : 38-40.
[ 2] 田 爱奎. 基于 数据库 的 F la sh 教学 游戏 设计[ J] . 中 国 教育信息化, 2007( 10) : 46-48.
* 收稿日期: 2011-09-03, 修回日期: 2011-11-25 * * 鲁恩铭, 男, 1979 年生, 硕士研究生, 讲师, 研究方向: 信息 安全与网络安全
第 25 卷 第 1 期
磁盘 条带 0 条带 1 条带 2 条带 3 条带 4 条带 5
.
磁盘 条带 0 条带 1 条带 2 条带 3 条带 4 条带 5
病毒的分类都会体现在每一关上, 以及病毒的通 常特征和常见的代表性病毒都会以模拟的形式出现在 每一关上, 每一关的难度设置是根据病毒的特征决定 的, 从一般的病毒到破坏性强的病毒。每一关之前都有 帮助提示, 可以提前了解攻关的技巧, 其实就是从另一 方面去了解病毒的特点。同时, 也会安排一些历史上出 现过的重大病毒来进行引入性的简单了解, 以增加玩 家的兴趣。 3. 3 游戏关卡设计
典的“熊猫烧香”为主, 体现了病毒的传染性和强大的 破坏能力。
第 5 关: 终极病毒危害, 其中以 AV 终结者为主, 体现了病毒的破坏能力和病毒的强大传播力。
4 结束语
教学游戏设计关键环节是游戏情景与教学内容的 有机整合, 同时要注意在设计中体现以学生为中心的 主导思想, 考虑学生的生理和心理特点, 兼顾游戏性和 知识性的统一, 使学生在游戏过程中完成对教学内容 的掌握, 真正体现寓教于乐的教育理念, 将学生从传 统的教育模式中解放出来, 真正达到素质教育目的。
( 总 7) ·7·
2 号盘 2. img
P0 D3 D5 P3 D9 D 11 .
2 号盘 2. img
P0 D2 D5 P3 D8 D 11 .
2 号盘 2. img
D1 D3 P2 D7 D9 P5 .
2 号盘 2. img
D1 D2 P2 D7 D8 P5 .
左循环中, 校验块的排列形状是从右上角开始的 对角线; 右循环中, 校验块的排列形状是从左上角开始 的对角线。可以先完成校验块的排列, 再完成数据块的 排列。异步的数据块写入方式为从左至右, 从上至下排 列。同步的数据块写入方式为先判断校验块的位置, 然 后写满校验块右边的磁盘, 从低号盘至高号盘写入, 最 后写满校验块左边的磁盘, 仍然从低号盘至高号盘写 入。
.
磁盘 条带 0 条带 1 条带 2 条带 3 条带 4 条带 5
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磁盘 条带 0 条带 1 条带 2 条带 3 条带 4 条带 5
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表 1 左循环 异步
0 号盘
1 号盘
0. img
1. img
D0
D1
D2
P1
P2
D4
D6
D7
D8
P4
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表 2 左循环 同步
0 号盘
1 号盘
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1. img
混乱等, 此时, 为了挽救数据, 首先需进行 RAID5 的结 构剖析, 然后针对具体结构, 采取一定的策略, 最后进 行数据恢复。
1 结构剖析
由于奇偶校验块是平均分布在每个磁盘上, 因此 存在着数据条带的顺序和校验块的位置方向的问题。 这对普通用户来说并不在意, 但对数据恢复来说非常 重要。因校验块的循环方向、数据块的排列方式以及各 个磁盘盘序不同而存在多种不同的阵列结构。循环方 向指 RA ID 中的校验块的走向, 有左循环和右循环。数 据块的排列方式有异步和同步。磁盘的盘序的种类实 际是它们的完全排列。所以通过上述分析可知: 假设对 于 3 块磁盘构成的 RAID5, 总共有 3! * 4= 24 种结 构, 假如 3 块磁盘命名为 1. img 、2. im g、3. im g, 分别为 1 号盘、2 号盘、3 号盘, 则所对应的 4 种结构分别如下 ( 其中 P 为校验块, D 为数据块) :
Abstract: RAID5 is w idely used as a dat a prot ect ion scheme, RAID5 st ructure analysis and t he use of t he st ruct ure characteristics of RAID5 reconst ruct ion had damag ed RAID5, appear par ticularl y im por tant . T his art icle fr om t he shal low er t o t he deeper , first ly intr oduces the pr inciple of RAID5, secondly analyzes t he RAID5 possibl e st ruct ures, last ly t he in-depth st udy of t he Window s RAID5 dat a r ecovery st rat egy .
NTFS 文件系统中, 最重要的有一个主文件表 ( ＄M FT ) , 由文件记录构成, 以 46494C45H 开始。每 一个文件记录占用 2 个扇区。每一个文件都有一个文 件记录。每一个文件记录中, 其偏移 0x2C～0x 2F 为文 件记录编号, 这个编号是从且唯一从 0 开始从小到大
( 下转第 27 页)
[ 3] 于红 英, 王知行. 积件 式教学 软件的 开发及其 在教 学 中的应用[ J] . 现代教育技术, 2009, 19( 13) : 219-221.
[ 4] 周华杰. 教育游戏在小学教育 中的应用现状及前 景的 问卷调研[ J] . 中小学电教, 2006( 3) : 17-19.
[ 5] 王广新. 游戏的教学设计: 问题的 情境化表征[ J] . 电化 教育研究, 2007( 1) : 41-45.
因为 MBR 磁盘的第一个扇区一定是 MBR, 所以 通过 RAID 技术虚拟出的 M BR 磁盘也是如此。但组 成阵列的成员盘, M BR 扇区却并不一定就位于阵列的 0 号盘, 还有可能位于 1 号盘上。在左 循环情况下, M BR 扇区位于阵列的 0 号盘, 且 0 号盘的 n 块为校验 块( 假设该阵列有 n 块磁盘) ; 在右循环情况下, M BR 扇区位于阵列的 1 号盘, 且 1 号盘的 1 号块为校验 块[ 1] 。 2. 3 同异步的判断
D0
D1Leabharlann Baidu
D3
P1
P2
D4
D6
D7
D9
P4
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表 3 右循环 异步
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表 4 右循环 同步
0 号盘
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.
电脑开发与应用
Key words: RAID5, sy nchr onizat ion, asy nchr onizat ion, cir culatio n
RAID5 又称分布式奇偶校验的独立磁盘结构, 它 的奇偶校验码分散地存在于所有磁盘上。是目前应用
最为广泛的阵列类型。RAID5 能提供最佳的整体性 能, 因而也是被广泛应用的一种数据保护方案。它是一 种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方 案, 存取速度快、数据可靠性高、实现成本较低。磁盘空 间 利 用 率 较 高, 是 ( N - 1 ) / N , 读 写 速 度 较 快, 是 ( N - 1) 倍。RAID5 校验位算法原理为: 假设 RA ID5 由 n 块磁盘组成, 那么校验位 P = D1 XOR D2 XOR D3 … XOR Di … XOR Dn- 1 ( , …Di … Dn- 1 为 数据块, P 为校验, XOR 为异或运算) , 如果 i 号磁盘 失效, 也就是 Di 丢失, 则通过 D1, D2, D 3…P …Dn 它 们之 间的异或 运算重新 计算出 来, 即 Di = D1 XOR D 2 XO R D 3…X OR P …X OR D n- 1[ 1] 。这也就是在 RAID5 中, 在一块驱动器失效的情况下能保证数据安 全性的原因。但在特殊情况下, 如人为破坏、物理损坏 及自然灾害等因素, 造成磁盘阵列结构的毁坏, 盘序的
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排列的。由多块磁盘组成的 RAID5, 文件记录被分派 到各个磁盘中。 2. 6 数据块大小的判断
FAT 32 文件系统中, 利用 F AT 来判断块的大小, 首先对 RAID5 中各个磁盘定位到 FAT 中的 同一扇 区的位置, 然后找到两个相同位置的 F AT 项的值 A 和 B ( 此时一定为数据块上的值, 不能为校验 块上的 值) , 最后利用公式ûA -B û* 4/ 512, 得到块的大小, 单 位为扇区。
关键词: R A ID5, 同步, 异步, 循环 中图分类号: T P 309. 3 文献标识码: A
RAID5 Structure Analysis and Its Data Recovery Strategy
L U En-ming, DUAN Yi-qun
( H unan Biolog ical and Electromechauical Poly technic Dep ar tment of I nf or mation T echnology , Chang sha 410127, China)
第 25 卷 第 1 期
电脑开发与应用
( 总 27) ·27·
破 坏效果( 例如: 死机、变慢等) 如果没有能够 完全击 败, 那么你的电脑将会中毒( 深、浅根据病毒的种类而 定, 效果也会根据病毒的种类而定) , 同时, 玩家的生命 值也将会减少和降低, 直到生命值为零时, 便 终止游 戏。如果还有生命值, 就进入到下一关。
游戏共分为 5 关, 分别介绍如下: 第 1 关: 病毒是非常简单的, 就是一般性的病毒, 危害级别为 1 级的, 代表性的就是 Hark、M acro 两个 病毒嵌入游戏中。 第 2 关: 病毒危害级别为 2 级, 其中也包括了之前 的病毒, WORM 为主的病毒, 体现了病毒的危害性。 第 3 关: 病毒危害级别升为 3 级, 其中以 backdo or 病毒和木马病毒为主, 体现病毒的隐蔽性和依附性。 第 4 关: 病毒危害级别升为 4 级, 其中以历史上经
FAT 32 文件系统中, 最重要的有 FAT 链和 FAT 链的备份, 以 F 8FF FF 0F H 开始, 并且每 1 簇对应一个 FAT 项, 各个 F AT 项根据簇的先后顺序构成了 FAT 链。绝大多数情况下, 由多块磁盘组成的 RAID5, FAT 项被分派到各个磁盘中。每个 FAT 项占用 4 个字节, 并且是从小到大依次排列。 2. 5 NTFS 文件系统数据块的关联点
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文章编号: 1003-5850( 2012) 01-0006-02
RA ID 5 结构剖析及其数 据恢复策略研究
2011 年
RAID5 结构剖析及其数据恢复策略研究
鲁恩铭, 段益群
( 湖南生物机电职业技术学院信息技术系, 长沙 410127)
摘 要: RA ID 5 是被广 泛应用 的一种数 据保护 方案, RA ID5 的 结构剖 析以及 利用 R AI D5 的结 构特点重 构曾经 遭受破 坏的 RA ID 5, 就显得尤为重要。由浅 入深, 阐述 了 RA ID5 的基本 原理, 剖析了 RA ID5 的各种可 能的结构, 最后深入研究了 W indow s 下 RA ID 5 数据恢复的策略。
2 数据恢复策略研究
2. 1 校验块的判断 因为校验块和数据块之间存在异或运算的关系,
而 0 异或任何数等于任何数, 非 0 异或非 0 数等于不 确定值。所以, 一旦 RAID5 的条带块中存在不完整的 M BR、EBR、DBR、FAT 、MF T 等情况时, 那么该块一 定为校验块。 2. 2 左右循环的判断
参考文献:
[ 1] 王 陆, 孙 洪涛, 刘 敬光. 教育游戏中 的教师 角色设 计 与教师创作工[ J] . 电化教育研 究, 2007( 1) : 38-40.
[ 2] 田 爱奎. 基于 数据库 的 F la sh 教学 游戏 设计[ J] . 中 国 教育信息化, 2007( 10) : 46-48.
* 收稿日期: 2011-09-03, 修回日期: 2011-11-25 * * 鲁恩铭, 男, 1979 年生, 硕士研究生, 讲师, 研究方向: 信息 安全与网络安全
第 25 卷 第 1 期
磁盘 条带 0 条带 1 条带 2 条带 3 条带 4 条带 5
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磁盘 条带 0 条带 1 条带 2 条带 3 条带 4 条带 5
病毒的分类都会体现在每一关上, 以及病毒的通 常特征和常见的代表性病毒都会以模拟的形式出现在 每一关上, 每一关的难度设置是根据病毒的特征决定 的, 从一般的病毒到破坏性强的病毒。每一关之前都有 帮助提示, 可以提前了解攻关的技巧, 其实就是从另一 方面去了解病毒的特点。同时, 也会安排一些历史上出 现过的重大病毒来进行引入性的简单了解, 以增加玩 家的兴趣。 3. 3 游戏关卡设计
典的“熊猫烧香”为主, 体现了病毒的传染性和强大的 破坏能力。
第 5 关: 终极病毒危害, 其中以 AV 终结者为主, 体现了病毒的破坏能力和病毒的强大传播力。
4 结束语
教学游戏设计关键环节是游戏情景与教学内容的 有机整合, 同时要注意在设计中体现以学生为中心的 主导思想, 考虑学生的生理和心理特点, 兼顾游戏性和 知识性的统一, 使学生在游戏过程中完成对教学内容 的掌握, 真正体现寓教于乐的教育理念, 将学生从传 统的教育模式中解放出来, 真正达到素质教育目的。
( 总 7) ·7·
2 号盘 2. img
P0 D3 D5 P3 D9 D 11 .
2 号盘 2. img
P0 D2 D5 P3 D8 D 11 .
2 号盘 2. img
D1 D3 P2 D7 D9 P5 .
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D1 D2 P2 D7 D8 P5 .
左循环中, 校验块的排列形状是从右上角开始的 对角线; 右循环中, 校验块的排列形状是从左上角开始 的对角线。可以先完成校验块的排列, 再完成数据块的 排列。异步的数据块写入方式为从左至右, 从上至下排 列。同步的数据块写入方式为先判断校验块的位置, 然 后写满校验块右边的磁盘, 从低号盘至高号盘写入, 最 后写满校验块左边的磁盘, 仍然从低号盘至高号盘写 入。
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磁盘 条带 0 条带 1 条带 2 条带 3 条带 4 条带 5
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磁盘 条带 0 条带 1 条带 2 条带 3 条带 4 条带 5
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表 1 左循环 异步
0 号盘
1 号盘
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D1
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表 2 左循环 同步
0 号盘
1 号盘
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混乱等, 此时, 为了挽救数据, 首先需进行 RAID5 的结 构剖析, 然后针对具体结构, 采取一定的策略, 最后进 行数据恢复。
1 结构剖析
由于奇偶校验块是平均分布在每个磁盘上, 因此 存在着数据条带的顺序和校验块的位置方向的问题。 这对普通用户来说并不在意, 但对数据恢复来说非常 重要。因校验块的循环方向、数据块的排列方式以及各 个磁盘盘序不同而存在多种不同的阵列结构。循环方 向指 RA ID 中的校验块的走向, 有左循环和右循环。数 据块的排列方式有异步和同步。磁盘的盘序的种类实 际是它们的完全排列。所以通过上述分析可知: 假设对 于 3 块磁盘构成的 RAID5, 总共有 3! * 4= 24 种结 构, 假如 3 块磁盘命名为 1. img 、2. im g、3. im g, 分别为 1 号盘、2 号盘、3 号盘, 则所对应的 4 种结构分别如下 ( 其中 P 为校验块, D 为数据块) :
Abstract: RAID5 is w idely used as a dat a prot ect ion scheme, RAID5 st ructure analysis and t he use of t he st ruct ure characteristics of RAID5 reconst ruct ion had damag ed RAID5, appear par ticularl y im por tant . T his art icle fr om t he shal low er t o t he deeper , first ly intr oduces the pr inciple of RAID5, secondly analyzes t he RAID5 possibl e st ruct ures, last ly t he in-depth st udy of t he Window s RAID5 dat a r ecovery st rat egy .
NTFS 文件系统中, 最重要的有一个主文件表 ( ＄M FT ) , 由文件记录构成, 以 46494C45H 开始。每 一个文件记录占用 2 个扇区。每一个文件都有一个文 件记录。每一个文件记录中, 其偏移 0x2C～0x 2F 为文 件记录编号, 这个编号是从且唯一从 0 开始从小到大
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[ 3] 于红 英, 王知行. 积件 式教学 软件的 开发及其 在教 学 中的应用[ J] . 现代教育技术, 2009, 19( 13) : 219-221.
[ 4] 周华杰. 教育游戏在小学教育 中的应用现状及前 景的 问卷调研[ J] . 中小学电教, 2006( 3) : 17-19.
[ 5] 王广新. 游戏的教学设计: 问题的 情境化表征[ J] . 电化 教育研究, 2007( 1) : 41-45.
因为 MBR 磁盘的第一个扇区一定是 MBR, 所以 通过 RAID 技术虚拟出的 M BR 磁盘也是如此。但组 成阵列的成员盘, M BR 扇区却并不一定就位于阵列的 0 号盘, 还有可能位于 1 号盘上。在左 循环情况下, M BR 扇区位于阵列的 0 号盘, 且 0 号盘的 n 块为校验 块( 假设该阵列有 n 块磁盘) ; 在右循环情况下, M BR 扇区位于阵列的 1 号盘, 且 1 号盘的 1 号块为校验 块[ 1] 。 2. 3 同异步的判断
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表 3 右循环 异步
0 号盘
1 号盘
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表 4 右循环 同步
0 号盘
1 号盘
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电脑开发与应用
Key words: RAID5, sy nchr onizat ion, asy nchr onizat ion, cir culatio n
RAID5 又称分布式奇偶校验的独立磁盘结构, 它 的奇偶校验码分散地存在于所有磁盘上。是目前应用
最为广泛的阵列类型。RAID5 能提供最佳的整体性 能, 因而也是被广泛应用的一种数据保护方案。它是一 种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方 案, 存取速度快、数据可靠性高、实现成本较低。磁盘空 间 利 用 率 较 高, 是 ( N - 1 ) / N , 读 写 速 度 较 快, 是 ( N - 1) 倍。RAID5 校验位算法原理为: 假设 RA ID5 由 n 块磁盘组成, 那么校验位 P = D1 XOR D2 XOR D3 … XOR Di … XOR Dn- 1 ( , …Di … Dn- 1 为 数据块, P 为校验, XOR 为异或运算) , 如果 i 号磁盘 失效, 也就是 Di 丢失, 则通过 D1, D2, D 3…P …Dn 它 们之 间的异或 运算重新 计算出 来, 即 Di = D1 XOR D 2 XO R D 3…X OR P …X OR D n- 1[ 1] 。这也就是在 RAID5 中, 在一块驱动器失效的情况下能保证数据安 全性的原因。但在特殊情况下, 如人为破坏、物理损坏 及自然灾害等因素, 造成磁盘阵列结构的毁坏, 盘序的
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排列的。由多块磁盘组成的 RAID5, 文件记录被分派 到各个磁盘中。 2. 6 数据块大小的判断
FAT 32 文件系统中, 利用 F AT 来判断块的大小, 首先对 RAID5 中各个磁盘定位到 FAT 中的 同一扇 区的位置, 然后找到两个相同位置的 F AT 项的值 A 和 B ( 此时一定为数据块上的值, 不能为校验 块上的 值) , 最后利用公式ûA -B û* 4/ 512, 得到块的大小, 单 位为扇区。
关键词: R A ID5, 同步, 异步, 循环 中图分类号: T P 309. 3 文献标识码: A
RAID5 Structure Analysis and Its Data Recovery Strategy
L U En-ming, DUAN Yi-qun
( H unan Biolog ical and Electromechauical Poly technic Dep ar tment of I nf or mation T echnology , Chang sha 410127, China)
第 25 卷 第 1 期
电脑开发与应用
( 总 27) ·27·
破 坏效果( 例如: 死机、变慢等) 如果没有能够 完全击 败, 那么你的电脑将会中毒( 深、浅根据病毒的种类而 定, 效果也会根据病毒的种类而定) , 同时, 玩家的生命 值也将会减少和降低, 直到生命值为零时, 便 终止游 戏。如果还有生命值, 就进入到下一关。
游戏共分为 5 关, 分别介绍如下: 第 1 关: 病毒是非常简单的, 就是一般性的病毒, 危害级别为 1 级的, 代表性的就是 Hark、M acro 两个 病毒嵌入游戏中。 第 2 关: 病毒危害级别为 2 级, 其中也包括了之前 的病毒, WORM 为主的病毒, 体现了病毒的危害性。 第 3 关: 病毒危害级别升为 3 级, 其中以 backdo or 病毒和木马病毒为主, 体现病毒的隐蔽性和依附性。 第 4 关: 病毒危害级别升为 4 级, 其中以历史上经