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        FAT32被格式化成NTFS后數(shù)據(jù)恢復(fù)的研究

        2018-03-21 01:40:37陳培德吳建平王麗清殷莉芬
        實驗科學(xué)與技術(shù) 2018年1期
        關(guān)鍵詞:分區(qū)表格式化扇區(qū)

        陳培德,吳建平,王麗清,殷莉芬

        (1.云南大學(xué) a.信息學(xué)院,b.圖書館,云南 昆明 650223;2.云南省高校數(shù)字媒體技術(shù)重點實驗室,云南 昆明 650223)

        格式化是指對磁盤或磁盤中的分區(qū)進(jìn)行初始化的一種操作,這種操作通常會導(dǎo)致現(xiàn)有的磁盤或分區(qū)中所有的文件被清除[1]。格式化通常分為低級格式化和高級格式化[2]。如果沒有特別指明,對硬盤的格式化通常是指高級格式化。

        外存儲器自廠商生產(chǎn)出來,一般要經(jīng)過低級格式化、分區(qū)和高級格式操作后[2]才能用來存儲數(shù)據(jù)。低級格式化一般由外存儲器生產(chǎn)廠商來完成,而對外存儲器的分區(qū)和高級格式化則由用戶來完成。

        對邏輯盤進(jìn)行高級格式化后數(shù)據(jù)能否被恢復(fù)取決于格式化操作對原來文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的破壞程度[3]。

        本文對FAT32文件系統(tǒng)的邏輯盤格式化成NTFS文件系統(tǒng)后的數(shù)據(jù)恢復(fù)進(jìn)行了大量的實驗,在Windows XP平臺下,F(xiàn)AT32文件系統(tǒng)的邏輯盤被格式化成NTFS文件系統(tǒng)后,除被NTFS文件系統(tǒng)中的元文件所覆蓋后的數(shù)據(jù)無法恢復(fù)外,其他未被覆蓋的數(shù)據(jù)均可被全部恢復(fù)。

        1 實驗環(huán)境及實驗素材準(zhǔn)備

        1.1 實驗環(huán)境

        1) 操作系統(tǒng):Windows XP;

        2) 邏輯盤容量:2.48GB;

        3) 數(shù)據(jù)恢復(fù)工具:WinHex 15.08。

        1.2 制作實驗素材

        1) Windows XP操作系統(tǒng)下,將硬盤劃分出一個分區(qū)來,該分區(qū)對應(yīng)的盤符為F盤,大小為2.48 GB,將該分區(qū)進(jìn)行格式化,文件系統(tǒng)選擇FAT32,每個簇的扇區(qū)數(shù)選擇“默認(rèn)”。復(fù)制共計1.1 GB的文件和文件夾到F盤中,F(xiàn)盤的基本情況如下。

        ①文件系統(tǒng):FAT32;

        ②總?cè)萘浚? 673 266 688 Byte;

        ③已用空間:1 202 679 808 Byte;

        ④可用空間:1 470 586 880 Byte;

        ⑤每個簇的扇區(qū)數(shù):8;

        ⑥保留扇區(qū)數(shù):34;

        ⑦隱藏扇區(qū)數(shù):63;

        ⑧總扇區(qū)數(shù):5 231 457;

        ⑨每個FAT表所占扇區(qū)數(shù):5 099;

        ⑩數(shù)據(jù)區(qū)范圍:10 232~5 231 456號扇區(qū)(即2~652 654號簇)

        格式化前,F(xiàn)盤總體布局如表1所示[4]。

        表1格式化前,F(xiàn)盤總體布局情況

        作 用扇區(qū)號數(shù)據(jù)區(qū)對應(yīng)的簇號保留扇區(qū)0~33FAT134~5132FAT25133~10232已使用的數(shù)據(jù)區(qū)10233~23592152~293624未使用的數(shù)據(jù)區(qū)2359216~5231455293625~652654

        2) 將F盤進(jìn)行格式化,文件系統(tǒng)選擇NTFS,每個簇的扇區(qū)數(shù)選擇“默認(rèn)配置大小”。格式化后F盤基本情況如下。

        ①文件系統(tǒng):NTFS;

        ②總?cè)萘浚? 678 505 472 Byte;

        ③已用空間:16 044 032 Byte;

        ④可用空間:2 662 461 440 Byte;

        ⑤每個簇的扇區(qū)數(shù):8;

        ⑥保留扇區(qū)數(shù):0;

        ⑦隱藏扇區(qū)數(shù):63;

        ⑧總扇區(qū)數(shù):5 231 456;

        ⑨元文件$MFT開始簇號:262 144;

        ⑩元文件$MFTMirr開始簇號:326 966;

        格式化后,F(xiàn)盤總體布局如表2所示[5]。

        表2格式化后,F(xiàn)盤總體布局情況

        至此,在Windows XP 下,邏輯盤由FAT32文件系統(tǒng)被格式化NTFS文件系統(tǒng)素材已制作完成。

        2 格式化對分區(qū)表和DBR的改變

        格式化前,F(xiàn)盤所對應(yīng)的MBR分區(qū)表為“00 EF FF FF 0B EF FF FF 3F 00 00 00 61 D3 4F 00”;F盤的文件系統(tǒng)由FAT32格式化成NTFS后,F(xiàn)盤所對應(yīng)的MBR分區(qū)表為“00 EF FF FF 07 EF FF FF 3F 00 00 00 61 D3 4F 00”,即F盤所對應(yīng)的MBR分區(qū)表的分區(qū)標(biāo)志由“0B”變?yōu)椤?7”[6](注:FAT32文件系統(tǒng)的分區(qū)標(biāo)志為“0B”,而NTFS文件系統(tǒng)的分區(qū)標(biāo)志為“07”[7])。由于分區(qū)大小沒有調(diào)整,所以,F(xiàn)盤所對應(yīng)的MBR分區(qū)表的其他值沒有變化。

        格式化前,F(xiàn)盤的文件系統(tǒng)為FAT32,而格式化后F盤的文件系統(tǒng)為NTFS。所以,格式化后,F(xiàn)盤FAT32_DBR已被NTFS_DBR所取代。

        3 格式化對FAT32的影響

        格式化前,F(xiàn)盤的總體布局如表1所示;而格式化后,F(xiàn)盤的總體布局如表2所示。從表1和表2的對比可見,格式化后,F(xiàn)盤的0~15號扇區(qū)被NTFS的元文件$Boot所覆蓋;而格式前FAT32文件系統(tǒng)的16~2 066 863號扇區(qū)均未被覆蓋,即FAT32文件系統(tǒng)最重要FAT1和FAT2,以及2號簇(即根目錄的開始簇號)均未被覆蓋。被覆蓋的已使用數(shù)據(jù)區(qū)為2 066 864~2 359 215,即存儲在該區(qū)域的數(shù)據(jù)將無法恢復(fù)。

        4 恢復(fù)數(shù)據(jù)的基本思路與方法

        4.1 恢復(fù)格式化前數(shù)據(jù)的基本思路

        從格式化操作對MBR分區(qū)表及FAT32文件系統(tǒng)的影響可知,要恢復(fù)格式前FAT32文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù),關(guān)鍵在于恢復(fù)MBR分區(qū)表和FAT32_DBR[8]。要恢復(fù)FAT32_DBR,只要將同一版本的FAT32_DBR復(fù)制到F盤的0號扇區(qū),并修改FAT32_DBR中每個簇的扇區(qū)數(shù)、保留扇區(qū)數(shù)、隱藏扇區(qū)數(shù)、總扇區(qū)數(shù)、每個FAT表所占扇區(qū)數(shù)5個BPB參數(shù)。

        4.2 恢復(fù)格式化前F盤MBR分區(qū)表的基本方法

        使用WinHex軟件找到F盤的MBR分區(qū)表,將F盤的MBR分區(qū)表中的分區(qū)表標(biāo)志由“07”[9]修改為“0B”[10],即可恢復(fù)格式化前F盤所對應(yīng)的分區(qū)表。

        4.3 計算F盤FAT32_DBR的BPB參數(shù)

        1)通過FAT1和FAT2開始特征值查找到FAT1和FAT2所在扇區(qū)號,并計算出每個FAT表所占扇區(qū)數(shù)和保留扇區(qū)數(shù)。

        2)通過子目錄開始特征值查找到兩個子目錄開始扇區(qū)號,并獲得子目錄開始簇號,通過兩個子目錄開始扇區(qū)號和開始簇號,計算出每個簇的扇區(qū)數(shù)。

        3)通過F盤的MBR分區(qū)表獲得總扇區(qū)數(shù)和隱藏扇區(qū)數(shù)。

        5 恢復(fù)格式化前的數(shù)據(jù)基本步驟

        1)恢復(fù)F盤MBR分區(qū)表,具體操作步驟如下:

        ①啟動WinHex軟件;

        ③將光標(biāo)移動到F盤的MBR分區(qū)表所在扇區(qū)號,將扇區(qū)偏移0X1C2處的值“07”修改為“0B”[11];

        ④單擊“保存”按鈕。

        2)計算FAT32_DBR中每個FAT所占扇區(qū)數(shù)和保留扇區(qū)數(shù)。具體操作步驟如下:

        ①啟動WinHex軟件;

        ③按“F3”鍵繼續(xù)向下查找,在5 133號扇區(qū)找到,即FAT2的開始扇區(qū)號為5 133。

        每個FAT表所占扇區(qū)數(shù)=FAT2開始扇區(qū)號-FAT1開始扇區(qū)號=5 133-34=5 099

        (注:在FAT32_DBR中的存儲形式為“EB 13 00 00”)

        保留扇區(qū)數(shù)=FAT1開始扇區(qū)號-FAT32_DBR所在扇區(qū)號=34-0=34

        (注:在FAT32_DBR中的存儲形式為“22 00”)

        3)計算FAT32_DBR中每個簇的扇區(qū)數(shù),具體操作步驟如下:

        ①啟動WinHex軟件。

        圖1 第1個子目錄開始扇區(qū)前48字節(jié)

        ③按“F3”鍵繼續(xù)查找,在245 320號扇區(qū)找到,如圖2所示,從圖2可知,第二個子目錄開始扇區(qū)號為245 320,開始簇號為29 388。

        圖2 第二個子目錄開始扇區(qū)前48字節(jié)

        每個簇的扇區(qū)數(shù)=(第二個子目錄的開始扇區(qū)號-第一個子目錄的開始扇區(qū)號)/(第二個子目錄的開始簇號-第一個子目錄的開始簇號)=

        (245 320-10 240)/(29 388-3)=8

        (注:在FAT32_DBR中的存儲形式為“08”)

        4)獲得FAT32_DBR中總扇區(qū)數(shù)和隱藏扇區(qū)數(shù)。從F盤的分區(qū)表可知,總扇區(qū)數(shù)為5 231 457,相對扇區(qū)為63,總扇區(qū)數(shù)在分區(qū)表和FAT32_DBR中的存儲形式為“61 D3 4F 00”;分區(qū)表中的相對扇區(qū)即為FAT32_DBR中的隱藏扇區(qū)數(shù);隱藏扇區(qū)數(shù)在FAT32_DBR中的存儲形式為“3F 00 00 00”。

        (注:該參數(shù)的正確性,F(xiàn)AT32文件系統(tǒng)不做校驗)。

        5)綜合步驟2)~步驟4),恢復(fù)格式化前FAT32_DBR中BPB參數(shù)如表3所示。

        表3恢復(fù)格式化前FAT32_DBR中BPB參數(shù)

        字節(jié)位移字節(jié)數(shù)含 義在DBR中的存儲形式0X0D1扇區(qū)數(shù)/簇080X0E2保留扇區(qū)數(shù)22 000X1C4隱藏扇區(qū)數(shù)3F 00 00 000X204該分區(qū)總扇區(qū)數(shù)61D3 4F 000X244每FAT所占扇區(qū)數(shù)EB 13

        6)將同一版本的FAT32_DBR復(fù)制到F盤的0號扇區(qū),并將每個簇的扇區(qū)數(shù)、保留扇區(qū)數(shù)、隱藏扇區(qū)數(shù)、總扇區(qū)數(shù)、每個FAT表所占扇區(qū)數(shù)修改為表3中的數(shù)值。 如圖3所示,然后存盤并退出WinHex軟件。

        圖3 修改FAT32_DBR中的參數(shù)

        7)重新啟動Windows XP,到資源管理器中可以看到格式化前F盤FAT32文件系統(tǒng)中的所有文件和文件夾;但是除被格式化后NTFS文件系統(tǒng)的元文件覆蓋的文件或文件夾無法恢復(fù)外,其他未被覆蓋的文件或文件夾均全部恢復(fù)。

        6 結(jié)束語

        在Windows XP平臺下,除對邏輯盤FAT32文件系統(tǒng)格式化成NTFS文件系統(tǒng)外,還對邏輯盤FAT32文件系統(tǒng)快速格式化成NTFS文件系統(tǒng)進(jìn)行了實驗,其數(shù)據(jù)恢復(fù)的思路、方法和步驟與格式化操作完全一樣。

        在Windows7 平臺下,對邏輯盤FAT32文件系統(tǒng)被快速格式化成NTFS文件系統(tǒng)也做了實驗。 實驗結(jié)果表明,F(xiàn)AT32文件系統(tǒng)的FAT1、FAT2和2號簇均被NTFS文件系統(tǒng)的元文件覆蓋,2號簇以后數(shù)據(jù)一般還會保留,此時,只能使用數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件(如Easy Recovery、Disk Genius、Final Recovery等)恢復(fù)。但是對邏輯盤FAT32文件系統(tǒng)被格式化成NTFS文件系統(tǒng)后,由于格式化后存儲在原來磁盤上的數(shù)據(jù)已被填充為“00”,這種情況下,數(shù)據(jù)將不能被恢復(fù)。

        通過實踐證明,在Windows XP平臺下,該方法具有方便快捷、簡單實用的特點。并且用戶在資源管理器中可以看到所恢復(fù)出來的全部數(shù)據(jù),但被NTFS文件系統(tǒng)元文件覆蓋的文件或文件夾將無法恢復(fù)。

        [1]陳培德,吳建平,王麗清.NTFS被格式化成FAT32后數(shù)據(jù)恢復(fù)的研究[J].西安:計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2016(26):399.

        [2]楊倩.數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)實訓(xùn)教程[M].北京:電子工業(yè)出版,2016.

        [3]陳培德,吳建平,王麗清.NTFS文件系統(tǒng)實例詳解[M].北京:國防工業(yè)出版社,2015.

        [4]劉偉.數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)深度揭秘[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010.

        [5]馬林.數(shù)據(jù)重現(xiàn)——文件系統(tǒng)原理精解與數(shù)據(jù)恢復(fù)最佳實踐[M].北京:清華大學(xué)出版社.2009.

        [6]陳培德,吳建平,王麗清.Ghost后數(shù)據(jù)恢復(fù)的研究與實現(xiàn)[J].計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2017,27(1):112-116.

        [7]陳培德,吳建平,王麗清.重建NTFS的DBR及分區(qū)表的研究與實現(xiàn)[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2016,14(6):56-59.

        [8]陳培德,吳建平,王麗清.重建分區(qū)表與FAT32_DBR的研究與實現(xiàn)[J].計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2016,26(10):56-59.

        [9]汪中夏,張京生,劉偉.RAID數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)揭秘[M].北京:清華大學(xué)出版社.2010.

        [10]劉乃琦,郭建東,張可.系統(tǒng)與數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)[M].成都:電子科技大學(xué)出版社.2008.

        [11]CARRIER B .File system forensic analysis[M].[S.l]:Addison-Wesley Professional.2005.

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