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        覆寫技術(shù)在數(shù)據(jù)安全清除中應(yīng)用的研究

        2016-01-01 17:59:07杜銀霞
        數(shù)碼世界 2016年10期

        杜銀霞

        河北工程技術(shù)學(xué)院

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        覆寫技術(shù)在數(shù)據(jù)安全清除中應(yīng)用的研究

        杜銀霞

        河北工程技術(shù)學(xué)院

        數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)的成熟發(fā)展使得操作系統(tǒng)自身所帶的數(shù)據(jù)清除技術(shù)變得不再可靠,從而導(dǎo)致存儲(chǔ)器中所包含的重要數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)輕松獲取,造成信息的無(wú)意泄漏。本文對(duì)覆寫技術(shù)在對(duì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)中數(shù)據(jù)安全清除中的應(yīng)用進(jìn)行了研究,該研究對(duì)于提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全性,減少由于敏感信息處理不當(dāng)所造成的安全問(wèn)題具有很強(qiáng)的理論和實(shí)用價(jià)值。

        數(shù)據(jù)殘留 安全清除 覆寫

        1 數(shù)據(jù)清除誤區(qū)

        由于存儲(chǔ)介質(zhì)本身的記憶性問(wèn)題,在一些操作系統(tǒng)中簡(jiǎn)單的刪除文件只是刪除了文件的指針,而實(shí)際的數(shù)據(jù)仍存在于存儲(chǔ)介質(zhì)之中,通過(guò)特定的數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù),數(shù)據(jù)是很有可能得以恢復(fù)和重用的。因此,廢舊的硬盤中所包含的敏感信息很有可能被攻擊者通過(guò)現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)輕松獲取,從而造成信息的無(wú)意泄漏。

        2 安全清除數(shù)據(jù)的分析

        由于目前對(duì)數(shù)據(jù)清除技術(shù)相關(guān)術(shù)語(yǔ)的說(shuō)法與解釋比較混亂,為了更好的理解安全清除的概念,這里對(duì)“清除(Clearing)”和“安全清除(Sanitizing or Secure Sanitizing)”和“數(shù)據(jù)銷毀(Data Destroying )”作解釋比較。

        2.1清除

        也稱傳統(tǒng)清除,如常用的刪除、徹底刪除、格式化技術(shù)。已經(jīng)被清除的存儲(chǔ)介質(zhì)中的數(shù)據(jù)可以被通過(guò)鍵盤方式恢復(fù)。

        2.2安全清除

        是一個(gè)覆寫數(shù)據(jù)的過(guò)程。該方式下數(shù)據(jù)一般不會(huì)被通過(guò)鍵盤方式恢復(fù),但是,具有被實(shí)驗(yàn)室方式恢復(fù)的可能。

        2.3數(shù)據(jù)銷毀

        是一個(gè)物理上銷毀數(shù)據(jù)的過(guò)程,如物理銷毀、消磁、緊急銷毀等。該方式通過(guò)物理銷毀的方法對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行清除,一般來(lái)說(shuō),銷毀后的數(shù)據(jù)不會(huì)被任何恢復(fù)方式恢復(fù)。

        可以看出,清除只是表面上的清除,很容易恢復(fù);數(shù)據(jù)銷毀比較徹底,但要付出代價(jià),所以,安全清除相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較可取的方法。

        3 覆寫技術(shù)的分析

        3.1覆寫技術(shù)基本原理

        所謂覆寫,是一個(gè)將無(wú)用的數(shù)據(jù)寫到以前保存有敏感數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的過(guò)程,即對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行覆蓋,使其無(wú)法被恢復(fù)。其基本原理是用一個(gè)字符和一個(gè)互余的字符覆蓋存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的單元,然后用一個(gè)隨機(jī)的字符繼續(xù)覆蓋,直到保密數(shù)據(jù)被徹底的覆蓋凈化磁盤才算完成。

        例如,首先向存儲(chǔ)有敏感數(shù)據(jù)的所有存儲(chǔ)單元覆寫1010 1100,隨后覆寫其反碼0101 0011,最后覆寫1001 0111。

        3.2覆寫技術(shù)的局限性

        理論上講,覆寫技術(shù)能夠保證安全清除硬盤中敏感數(shù)據(jù)的可靠性,可是實(shí)際上卻存在著不足,即覆寫數(shù)據(jù)不完全。這里分別從硬件和文件系統(tǒng)兩個(gè)方面加以分析其不足的原因。

        3.2.1硬件與覆寫

        從理論上來(lái)講,往存儲(chǔ)單元內(nèi)寫一個(gè)1,存儲(chǔ)器上就記錄一個(gè)1;寫一個(gè)0,就記錄一個(gè)0。而實(shí)際的效果是,用1覆蓋一個(gè)0的時(shí)候只能得到將近0.95,而用1覆蓋1的時(shí)候得到將近1.05。

        3.2.2文件系統(tǒng)與覆寫

        文件系統(tǒng)的原理可以簡(jiǎn)單地描述為,把存儲(chǔ)空間分塊映射到一個(gè)表中,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)空間的靈活支配。存儲(chǔ)空間中的每一個(gè)塊被稱作一個(gè)簇,存儲(chǔ)空間的映射表被稱作文件分配表(File Allocation Table,F(xiàn)AT)表。文件的存儲(chǔ)是不連續(xù)的,在FAT表中可用鏈表的形式把文件聯(lián)系在一起。

        很顯然,靠文件系統(tǒng)覆寫數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)安全清除磁盤中的數(shù)據(jù)是不合適的。這就說(shuō)明安全清除應(yīng)該由操作系統(tǒng)直接提供,而不應(yīng)利用文件系統(tǒng)調(diào)用。

        4 利用合理的字符編碼樣式覆寫

        為了盡量增強(qiáng)數(shù)據(jù)覆寫的有效性,現(xiàn)討論覆寫數(shù)據(jù)的字符編碼樣式問(wèn)題。游程長(zhǎng)度受限碼是目前最常用的編碼技術(shù)。

        所謂游程長(zhǎng)度受限碼(Run Length Limit,RLL),它以RLL(d, k)作為標(biāo)識(shí),其中d 表示信道碼中兩個(gè)“1”之間最少要有d 個(gè)“0”,k 表示信道碼中兩個(gè)“1”之間最多有k 個(gè)“0”。即編碼參數(shù) d 和 k 分別表示一對(duì)碼元“1”之間連續(xù)“0”碼元的最小長(zhǎng)度和最大長(zhǎng)度。其中,參數(shù) d 控制了最高傳輸頻率,從而確定碼間串?dāng)_(ISI)的影響,而參數(shù)k則確保了讀出時(shí)鐘同步信號(hào)的穩(wěn)定性。

        實(shí)際應(yīng)用中,可以通過(guò)參數(shù) d、k 控制信號(hào)功率譜、碼間串?dāng)_、系統(tǒng)自同步等。原因在于:數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)RLL編碼器之后,按照NRZI(“0"”翻轉(zhuǎn)非歸零編碼,即“1”表示電平不變,“0”表示電平翻轉(zhuǎn))的方式調(diào)制為雙極性電流信號(hào),即“1”對(duì)應(yīng)電流的跳變(+A~-A或-A~+A),"0”對(duì)應(yīng)的電流不發(fā)生變化。

        需要提醒的是,在現(xiàn)實(shí)中,由于符號(hào)間干擾與噪聲的存在,讀信號(hào)峰值的大小與位置均可能發(fā)生偏差。所以說(shuō),選擇合適的RLL編碼來(lái)確定覆寫數(shù)據(jù)的字符編碼樣式進(jìn)行覆寫對(duì)保證安全清除尤為重要。

        RLL(1,3),RLL(1,7),RLL(2,7)是目前比較常用的三種字符編碼樣式。

        5 結(jié)語(yǔ)

        從上面的分析可以看出,從人機(jī)界面可見(jiàn)性的角度講,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)清除方法并不可靠,而安全清除技術(shù)則完全能夠阻止鍵盤方式恢復(fù),從而保證了硬盤中數(shù)據(jù)殘留的安全性。

        [1] 廖小剛.CBR 智能網(wǎng)絡(luò)及硬盤數(shù)據(jù)恢復(fù)幫助系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).[軍械工程學(xué)院碩士學(xué)位論文], 石家莊: 軍械工程學(xué)院,2003:1-45

        [2] 胡恒,潘龍法,雷志軍.用于數(shù)字磁存儲(chǔ)的(0,1)游程長(zhǎng)度受限碼.清華大學(xué)學(xué)報(bào),2008,28(7): 115-119

        2016年度河北工程技術(shù)學(xué)院校級(jí)自然科學(xué)課題,課題編號(hào):2016HG09。

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