数据恢复的原理

xiaozhuaia

要理解如何恢复已删除的数据，首先要搞清楚磁盘如何保存数据。

硬盘里面有一组盘片，数据就保存在盘片的磁道（Track）上，磁道在盘片上呈同心圆分布，读/写磁头在盘片的表面移动访问硬盘的各个区域，因此文件可以随机地分布到磁盘的各个位置，同一文件的各个部分不一定要顺序存放。

存放在磁盘上的数据以簇为分配单位，簇的大小因操作系统和逻辑卷大小的不同而不同。如果一个硬盘的簇大小是4 K，那么保存1 K的文件也要占用4 K的磁盘空间。大的文件可能占用多达数千、数万的簇，分散到整个磁盘上，操作系统的文件子系统负责各个部分的组织和管理。

当前，Windows支持的硬盘文件系统共有三种。第一种是FAT，即所谓的文件分配表（File Allocation Table），它是最古老的文件系统，从DOS时代开始就已经有了。Windows 95引入了第二种文件系统，即FAT 32，Windows NT 4.0则引入了第三种文件系统NTFS。这三种文件系统的基本原理都一样，都用一个类似目录的结构来组织文件，目录结构包含一个指向文件首簇的指针，首簇的FAT入口又包含一个指向下一簇地址的指针，依此类推，直至出现文件的结束标记为止。

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在Windows中，如果我们用常规的办法删除一个文件，文件本身并未被真正清除。例如，如果我们在Windows资源管理器中删除一个文件，Windows会把文件放入回收站，即使我们清空了回收站（或者不启动回收站功能），操作系统也不会真正清除文件的数据。
  
  Windows所谓的删除实际上只是把文件名称的第一个字母改成一个特殊字符，然后把该文件占用的簇标记为空闲状态，但文件包含的数据仍在磁盘上，下次将新的文件保存到磁盘时，这些簇可能被新的文件使用，从而覆盖原来的数据??因此，只要不保存新的文件，被删除文件的数据实际上仍旧完整无缺地保存在磁盘上。

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如果不小心删除了某个重要文件，想要恢复，这时千万不要覆盖它。立即停用计算机，不要再向磁盘保存任何文件，包括不要把恢复工具安装到已删除文件所在的硬盘，因为任何写入磁盘的内容都有可能覆盖已删除文件释放的磁盘簇。如果必须安装恢复工具，可以安装到其他硬盘分区、软盘，或者干脆拆下硬盘到另一台机器上去恢复。
  
  向磁盘写入文件时，文件的最后一部分通常不会恰好填满最后一个扇区，这时操作系统就会随机地提取一些内存数据来填充空余区域。从内存获取的数据称为RAM Slack（内存渣滓），它可能是计算机启动之后创建、访问、修改的任何数据。另外，最后一个簇中没有用到的扇区就原封不动，即保留原来的数据，称为Drive Slack（磁盘渣滓）。问题在于许多号称安全删除文件的工具不会正确清除内存渣滓和磁盘渣滓，而这些被称为渣滓的地方却可能包含大量的敏感信息。
  
       在NTFS文件系统中，每个文件包含多个流，其中一个流用来保存访问权限之类的信息，另一个流用来保存真正的文件数据。除此之外，NTFS还允许额外的数据流，即ADS（Alternative Data Stream），ADS可以用来保存任何信息，最常见的用途是保存图形文件的缩略图。由于许多安全删除文件的工具不能清除ADS，所以即使存放文件实际数据的流已经清除，但缩略图仍可能泄露机密。