陶 榮，饒佳藝，嚴(yán)麗娜，楊森斌

（1．西安通信學(xué)院 陜西 西安 710106；2．西北大學(xué) 陜西 西安 710069）

隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，智能手機(jī)在人們的工作和學(xué)習(xí)中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。同時(shí)，由于其功能的不斷增加，所需的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量也越來(lái)越大。當(dāng)手機(jī)本身的存儲(chǔ)空間不能滿(mǎn)足需求時(shí)，就需要安裝數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡。目前，常用的手機(jī)存儲(chǔ)卡主要有RS-MMC卡、Micro SD卡、Mini SD卡和MS卡等類(lèi)型。然而，在使用智能手機(jī)的過(guò)程中，由于各種主觀或客觀的原因，經(jīng)常會(huì)發(fā)生重要數(shù)據(jù)丟失和損壞的情況，給用戶(hù)造成嚴(yán)重的后果。因此，探究智能手機(jī)存儲(chǔ)卡數(shù)據(jù)恢復(fù)方法，不僅可以替用戶(hù)挽回?fù)p失，還可用于手機(jī)取證等特殊場(chǎng)合[1-2]。筆者以智能手機(jī)RS-MMC存儲(chǔ)卡為例，在分析其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與原理的基礎(chǔ)上，針對(duì)常見(jiàn)數(shù)據(jù)損壞原因，研究了數(shù)據(jù)恢復(fù)的具體方法。

圖1 RS-MMC卡物理結(jié)構(gòu)Fig．1 Physical structure of the RS-MMC card

1 RS-MMC卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)原理

RS-MMC卡 （RS-Multi Media Card）由多媒體卡協(xié)會(huì)（MMCA）于2002年底推出，其外形尺寸僅為標(biāo)準(zhǔn)MMC卡的一半，卻具有MMC卡所有的優(yōu)勢(shì)和性能特征，且更加省電。RS-MMC卡是一種基于NAND型Flash Memory的存儲(chǔ)卡，包含內(nèi)部控制器和存儲(chǔ)模塊兩個(gè)基本部分[3]，物理結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中，存儲(chǔ)模塊用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，控制器用來(lái)實(shí)現(xiàn)與智能手機(jī)的接口及控制數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)模塊中的傳輸。

存儲(chǔ)模塊的核心部件是一個(gè)浮置柵場(chǎng)效應(yīng)管，通過(guò)在浮置柵上放置電子和沒(méi)有電子兩種狀態(tài)來(lái)區(qū)分0、1。由于浮柵中電子的變化，存貯單元的閾值電壓也會(huì)隨之而改變，向浮柵中注入電子時(shí)，域值電壓升高，定義為“1”；將浮柵中的電子拉出，加正常電壓導(dǎo)通，定義為“0”。

由于浮置柵場(chǎng)的這一特性，RS-MMC卡在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)需先把二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)為復(fù)合二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)送到物理層接口 （MMCPHY）；然后通過(guò)芯片處理，信號(hào)被分配給RSMMC存儲(chǔ)芯片的相應(yīng)地址，以二進(jìn)制方式存儲(chǔ)。RS-MMC卡的數(shù)據(jù)寫(xiě)入是以塊為單位的，一塊為512字節(jié)，所以當(dāng)RAM中存放了512字節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)，控制器便將其一次性寫(xiě)入卡中。

2 RS-MMC卡數(shù)據(jù)損壞原因

在日常的使用過(guò)程中，由于各種原因經(jīng)常會(huì)引起RS-MMC卡數(shù)據(jù)的損壞，究其原因，可分為物理?yè)p壞和邏輯損壞兩大類(lèi)。

2.1 物理?yè)p壞

物理?yè)p壞（Physical Damage）主要是由于硬件發(fā)生故障、受損而造成的[4-5]，具體表現(xiàn)形式及損壞原因如表1所示。

表1 RS-MMC卡數(shù)據(jù)物理?yè)p壞形式及原因Tab.1 Formats and reasons of physical damage in RS-MMC card

物理?yè)p壞如不及時(shí)排除，會(huì)造成極大損失，但表現(xiàn)形式比較明顯，相對(duì)容易發(fā)現(xiàn)。

2.2 邏輯損壞

邏輯損壞（Logical Damage）主要是由于軟件受損而造成的[4-5]，主要原因有以下幾種：

1）惡意破壞：比較典型的例子就是各種病毒對(duì)數(shù)據(jù)的損害，造成數(shù)據(jù)丟失。

2）誤刪除、誤格式化，將文件的首字節(jié)改為E5H。

3）系統(tǒng)故障：造成數(shù)據(jù)無(wú)法找到，手機(jī)不能識(shí)別RSMMC卡。

RS-MMC卡受到邏輯損壞后，從整體看數(shù)據(jù)之間的關(guān)系是錯(cuò)誤的，但是數(shù)據(jù)仍可以部分使用。此外，邏輯損壞不易被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤時(shí)可能已經(jīng)無(wú)法挽回了。

3 RS-MMC卡數(shù)據(jù)恢復(fù)方法

3.1 物理?yè)p壞的修復(fù)及避免方法

物理?yè)p壞后的數(shù)據(jù)恢復(fù)需要由專(zhuān)業(yè)的硬件維修機(jī)構(gòu)對(duì)存儲(chǔ)卡進(jìn)行芯片級(jí)的維修，不僅費(fèi)用昂貴而且容易造成電路燒毀。因此，在使用智能手機(jī)存儲(chǔ)卡時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)，以避免發(fā)生物理?yè)p壞。

1）避免熱插拔存儲(chǔ)卡。若在開(kāi)機(jī)狀態(tài)插入新的存儲(chǔ)卡，由于智能手機(jī)沒(méi)有對(duì)存儲(chǔ)卡進(jìn)行初始化，可能造成無(wú)法正常識(shí)別；對(duì)于不支持熱插拔的智能手機(jī)，熱插拔操作還可能損壞手機(jī)和存儲(chǔ)卡。

2）在讀/寫(xiě)存儲(chǔ)卡數(shù)據(jù)時(shí)，不要拔出存儲(chǔ)卡。有些RSMMC卡在系統(tǒng)拷貝進(jìn)度條消失后仍處于工作狀態(tài)，應(yīng)等待讀寫(xiě)狀態(tài)燈熄滅后再拔下讀卡器或存儲(chǔ)卡。

3）將文件拷貝至相應(yīng)的存儲(chǔ)目錄。例如，將音樂(lè)拷貝到智能手機(jī)自動(dòng)生成的AUDIO或MP3文件夾內(nèi)。

4）在智能手機(jī)電池電量不足時(shí)，盡量少讀寫(xiě)存儲(chǔ)卡。

5）不對(duì)RS-MMC卡進(jìn)行碎片整理，以免影響使用壽命。

3.2 邏輯損壞的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法

對(duì)于邏輯損壞引起的數(shù)據(jù)丟失和損壞，可以通過(guò)軟件處理方法進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，具體流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)恢復(fù)流程圖Fig．2 Flow chart of the data recovery

在進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)前判斷數(shù)據(jù)是否被覆蓋。如果被覆蓋則很難將數(shù)據(jù)恢復(fù)；如果沒(méi)有被覆蓋，則尋找主文件表中數(shù)據(jù)的存放位置，利用相關(guān)軟件掃描數(shù)據(jù)，找到存在的數(shù)據(jù)殘段并進(jìn)行數(shù)據(jù)修復(fù)并備份修復(fù)好的數(shù)據(jù)。

下面，結(jié)合USBOOT軟件[6]，具體介紹如何對(duì)RS-MMC存儲(chǔ)卡的數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)。主要分為兩步：

第一步：利用USBOOT拷貝RS-MMC存儲(chǔ)卡的數(shù)據(jù)到一個(gè)IMG鏡像文件。

運(yùn)行USBOOT，然后插入裝有RS-MMC卡的讀卡器，USBOOT會(huì)發(fā)現(xiàn)新插入的RS-MMC存儲(chǔ)卡。選中該盤(pán)符，點(diǎn)擊“點(diǎn)擊此處選擇工作模式”，彈出一個(gè)菜單。選擇“備份到文件”的菜單項(xiàng)后點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕。這時(shí)，USBOOT就會(huì)彈出一個(gè)“備份U盤(pán)為文件”的對(duì)話(huà)框，輸入一個(gè)名字后點(diǎn)擊保存。

第二步：使用WINHEX恢復(fù)數(shù)據(jù)。

啟動(dòng)WINHEX，打開(kāi)鏡像后的文件。選擇“Tools/Disk Tools”菜單，使用“File Recovery By Type…”的功能菜單，在彈出的窗口中選擇以下幾種方式，對(duì)RS-MMC存儲(chǔ)卡數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)操作：

1） “Select file Type（s）：”是將要恢復(fù)的文件類(lèi)型，如果要恢復(fù)的文件類(lèi)型是WORD，那么就選擇“Msoffice”文件類(lèi)型；如果要添加沒(méi)有在列表中的文件類(lèi)型，可以選擇“Customize”文件類(lèi)型；

2） “Output folder：”是存放恢復(fù)后的文件，默認(rèn)路徑為“C：Recovery Disk U”，也自行設(shè)置文件路徑；

3） “Create subfolder for each file type”是為每一種文件類(lèi)型建立一個(gè)子目錄，默認(rèn)選中該功能；

4） “Search at sector boundaries”是選擇搜索模式，如果RS-MMC存儲(chǔ)卡的容量不是很大，可以選擇這個(gè)模式；如果RS-MMC存儲(chǔ)卡容量很大，可以選擇 “Search at cluster boundaries，if possible”模式，如果想更精確，可以選擇“Extensive byte-level search”字節(jié)搜索模式，這個(gè)模式的速度慢些。

5） “Respect individual default size in file type definitions”是按照文件類(lèi)型的定義缺省的文件大小，默認(rèn)選中這個(gè)功能。

6）最后，點(diǎn)擊“OK”，等待文件恢復(fù)。至此，數(shù)據(jù)修復(fù)并備份已完成，退出該應(yīng)用程序。

4 結(jié) 論

為測(cè)試本文方法的數(shù)據(jù)恢復(fù)效果，首先對(duì)RS-MMC存儲(chǔ)卡中的短信、圖片、視頻等不同數(shù)據(jù)類(lèi)型的文件進(jìn)行刪除操作，隨后再依據(jù)圖2所示流程，利用USBOOT軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。分析發(fā)現(xiàn)，該方法恢復(fù)了所有刪除的文件，而且內(nèi)容恢復(fù)的準(zhǔn)確率高達(dá)96%。

文中分析了RS-MMC存儲(chǔ)卡的物理結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)原理，重點(diǎn)針對(duì)引起數(shù)據(jù)丟失的邏輯損壞，研究了數(shù)據(jù)恢復(fù)流程，提出了利用USBOOT軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)的方法。在實(shí)際操作中，為進(jìn)一步提高內(nèi)容恢復(fù)的準(zhǔn)確率，還可以嘗試不同的數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件。

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