硬盤底層固件修復與數據恢復技術

一、概述：
    數據恢復技術通常可分為三個層次：邏輯層、固件層和物理層。邏輯層次主要關注在文件系統級別上的數據恢復，目前已經有許多這方面的工具軟件。而固件層和物理層通常聯系較為緊密，它是在存儲介質物理機構受到損壞，比如硬盤受到撞擊導致硬件損壞等情況下，進行的數據恢復工作。由于通常存儲設備的固件故障看起來癥狀很像是硬件故障，所以經常固件損壞會被當做是硬件故障。又由于通常存儲設備在硬件受損時，固件也會受損，表現為固件和硬件雙重故障，因此通常固件層和物理層的數據恢復技術是密不可分的。

    目前國內外能夠在邏輯層進行數據恢復的工具軟件是比較多的。它們有一個共同特點，就是要求硬盤必須要能認盤，能夠正常工作。如果要進行數據恢復的硬盤出現故障，已經不能認盤，則所有這些工作在邏輯層的數據恢復軟件也就都無能為力了。因為這些軟件是工作在操作系統的磁盤驅動之上的，它們依賴于操作系統對磁盤的管理和訪問。從操作系統的觀點來看，硬盤提供了一個平坦的存儲空間，而文件系統驅動則附加其上，在這個平坦的存儲空間中規劃和分配自己的文件存儲區域。如果硬盤本身發生故障，無法再正常訪問其中的扇區，那么任何工作在邏輯層的軟件都是無法發揮作用的。這個時候就需要對硬盤進行固件級別的修復。與邏輯層數據恢復軟件數量眾多的情況相反，能夠在固件層對硬盤進行處理的工具則屈指可數。這是因為要對硬盤固件進行處理，需要開發專門的硬盤維修卡硬件，同時會涉及到硬盤廠商的多種核心技術，所以開發固件級數據恢復工具存在需要進行硬件設計開發、相關資料極少以及國外廠家技術壟斷等諸多困難。

二、固件級數據恢復工具的必要性：
    前面提到數據恢復技術的三個層次，可以看到固件級數據恢復是屬于底層的數據恢復技術，它可以作為數據恢復和電子取證領域的重要一環，在某些場景下發揮關鍵作用。通常，在以下場景中需要對硬盤進行固件級處理：
1.硬盤出現大量壞道（物理或者邏輯）。通常在硬盤出現大量壞道的時候，普通的軟件（比如winhex）無法很好地處理，容易導致卡死等問題。此時可以使用專用的固件級數據恢復工具對硬盤進行全盤鏡像。專業的工具具有各種策略設置和工廠讀取方案，可以最大限度的從壞道硬盤中提取數據。

2.硬盤出現固件損壞的情況。當硬盤出現固件損壞問題時，通常就無法正常工作，此時操作系統無法識別到該硬盤，或者出現全盤壞道等問題。由于廠家在設計硬盤固件時也遵循一般的軟件開發原則，在現代的軟件工程中，由于硬盤的功能越來越復雜，固件的開發難度也就越來越大，因而不可避免的會出現一定概率的設計錯誤（或稱為軟件BUG），固件作為一個軟件程序同樣無法避免這樣的情況。舉個例子，希捷硬盤在2008年底曾經出現較大影響的“固件門”事件。由于希捷SD15版本固件存在設計缺陷，導致當時很多使用該版本固件的硬盤在用戶使用時出現了無法開機、.隨機性地卡死、硬盤無法被識別的情況。由于這次事件波及范圍較大，較多用戶受到了影響，同時也使得人們開始更多的關注數據安全。不僅僅是希捷，實際上，各種品牌的硬盤在一定的使用條件下，都會出現一定概率的固件損壞問題，導致問題的原因可能是設計缺陷，硬盤惡劣的工作環境、硬件故障或者其它數據恢復公司人為的破壞。這種情況下，要恢復硬盤里面的數據，都需要對固件進行修復。

3.硬盤的物理損壞通常也會需要進行固件處理及修復。這主要是兩個方面的原因：第一是物理損壞通常也會導致固件損壞，所以在硬件維修完畢后，還要對固件進行修復。第二是通常對硬件進行物理修復后，需要對固件進行一定的處理。舉個例子，比如硬盤的磁頭損壞，通常的處理辦法是找到一塊相同型號的硬盤，將其磁頭更換到故障硬盤上。但是由于不同的磁頭之間會有微小的適配參數差異，所以更換磁頭后，可能需要重新調整固件中配置的磁頭參數信息，這樣才能使新磁頭正常工作。這樣的操作都需要對固件進行處理。因此可見，固件操作與硬件維修通常是緊密聯系的。

    由上可見，在硬盤出現固件或硬件問題后，需要先對齊進行固件修復，然后，就可以繼續后面的邏輯處理步驟。

三、目前硬盤固件級處理工具產品現狀：
    前面提到，目前市場上能進行邏輯層（文件系統）數據恢復的工具是比較多的，但是能進行固件級處理的數據恢復工具則比較少。目前市場上主要有以下一些產品：
1. PC3000 UDAM。目前在國際市場上最為權威的固件級數據恢復產品要屬PC3000 UDMA，它是由俄羅斯的ACE實驗室開發的。占據了專業數據恢復領域的大部分市場份額。
優點：老牌的數據恢復工具軟件，市場占有量較大。
缺點：國外軟件，在國內幾乎沒有技術支持。價格昂貴。采用PCI卡技術，較為落后。傳輸速度較慢，無法適應現在的SATA硬盤。

2.效率源數據恢復設備。國內較早的固件級數據恢復設備開發商。
優點：國產軟件，全中文界面。
缺點：功能上大幅縮水，無法提供類似PC3000 UDMA這樣全面而專業的功能。采用USB 2.0的設計，傳輸速度很慢。

3.MRT數據恢復設備。由武漢思托福科技有限公司開發的MRT數據恢復設備，是目前國內固件級數據恢復工具的后起之秀。MRT充分借鑒了市面上已有的同類工具的優勢，并改進了其不足。
優點：國產軟件，軟硬件均采用類似PC3000 UDMA的專業設計。硬盤維修卡采用最新的PCIE技術，使用SATA接口，是目前同類工具中最快的。
缺點：較新的產品，目前還在發展中。

四、基于MRT的固件修復技術

    MRT是由MRT固件實驗室開發的一款高科技硬盤維修與數據恢復產品，該產品包含了硬件和軟件兩個部分，其中硬件部分的MRT SATA控制器可以連接兩塊需要維修的硬盤，通過獨有的硬件技術，可以使得硬盤工作在工廠模式，開放全部操作權限，從而得以訪問硬盤的固件部分和微代碼，對硬盤進行工廠級別的維修。MRT固件實對硬盤固件系統有著深入的研究，多年來MRT固件實驗室致力于數據恢復解決方案的研發，現已擁有成熟的技術和廣泛的產品。MRT目前支持的硬盤系列有西部數據、希捷、日立、東芝、三星和富士通等，可以對硬盤進行工廠級操作，比如屏蔽磁頭、修復壞道、更改固件等等，內置的DR工具用于數據恢復領域，提供故障磁盤鏡像和文件系統分析等功能，可以強力的從故障硬盤中提取數據。產品可用于數據恢復、電子取證、硬盤維修等領域。

    在數據恢復和電子取證等領域，特別是涉及到國家機關、政府部門、涉密信息等領域，應當優先考慮使用國產工具。特別是在美國“棱鏡門”事件的背景下，更警示人們信息安全的重要性。MRT數據恢復工具從軟件到硬件完全由武漢思托福公司自主研發，具有完全的知識產權并掌握核心技術。產品安全穩定，絕不含任何后門程序，是國內數據恢復領域的首選工具。