Описаны особенности хранения информации на жестком диске, что происходит при удалении данных или форматировании жесткого диска. Что происходит с данными после их перезаписи и почему их нельзя восстановить. Компьютерные технологии получили в последнее время необычайно широкое применение. В любой сфере нашей жизни мы, так или иначе, сталкиваемся с ними. Персональные компьютеры, ноутбуки, планшеты, смартфоны, коммуникаторы, игровые приставки, медиа плееры – это далеко не полный список компьютерных устройств, применяемых нами для работы и отдыха.

Данные пользователей и ПК

По своим функциональным возможностям наибольшую популярность получили персональные компьютеры и ноутбуки, отвечающие последним современным требованиям. Обладая высокопроизводительными процессорами, скоростными видеокартами и внутренними устройствами для хранения данных огромной емкости, они позволяют пользователю решать любые высоко затратные задачи.

Например, создание и управление различными видами проектов и презентаций, получение и отправка деловой и личной корреспонденции, обработка и форматирование любых фото и видео файлов высокой четкости. Дополнительно, хранение и обмен разнообразной информацией для работы, отдыха или учебы, ведение любой офисной документации, создание различных видов архивов и баз данных, использование для досуга компьютерных развлечений и виртуальной реальности и т.д.

Все эти и другие действия можно выполнить быстро и легко на компьютерах и ноутбуках. Естественно, что для управления, обработки, хранения и контроля за всеми процессами необходимо использовать современное высокопроизводительное программное обеспечение. Операционная система «Windows 10», самая продвинутая версия из последних обновлений, разработанная корпорацией «Microsoft», отвечает всем современным требованиям, необходимым для полноценного функционирования персональных компьютеров.

Естественно, в связи с большим использованием компьютерных устройств, значительно возросло количество обрабатываемой и хранимой информации, используемой пользователями для своих собственных нужд. Неудивительно, что для хранения возросшего объема пользовательских данных все чаше стали использоваться помимо внутренних хранилищ, внешние подключаемые накопители. Они позволяют хранить редко используемую информацию пользователя отдельно от персонального компьютера, но получать к ней мгновенный доступ по мере необходимости.

Однако любые, как внешние, так и внутренние, устройства для хранения данных подвержены воздействию сторонних факторов: внешнее механическое воздействие, электростатическая нагрузка, программный сбой, вирусная атака и т.д. Каждое из таких воздействий на диск может привести к его поломке, и, в итоге, к полной утрате всей важной информации пользователя, хранящейся на нем. Или пользователь случайно, по ошибке, может самостоятельно удалить те или иные данные.

В этом случае пользователь рискует потерять не только деловую, но и личную информацию, которая может не быть продублирована ни на одном из устройств. Зачастую, мы не храним несколько копий своих файлов, например личные фотоальбомы или видеоархивы. Поэтому встает вопрос, как вернуть свои утраченные данные. Наиболее простым является способ использовать программное обеспечение для восстановления данных. Данный вид программ широко представлен в сети Интернет.

Восстановление удаленных данных с жесткого диска, как правило, возможно, потому что обычно фактически, данные не удаляются. Вместо этого удаляется информация о том, где хранятся такие данные. В этой статье мы расскажем, каким образом данные хранятся на жестком диске, что происходит, когда файлы удаляются, какой процесс форматирует жесткий диск и почему невозможно восстановить файлы после их перезаписывания. Мы опишем механизм хранения данных на физическом уровне, что необходимо для полного понимания того, почему файлы после перезаписывания уже нельзя восстановить.

Способ цифрового хранения информации

Вся цифровая информация хранится в байтах. Каждый байт содержит восемь бит. Каждый бит имеет цифровое значение, равное «0» или «1». Этот способ хранения данных называется двоичной системой, так как он использует два символа, то есть «0» и «1». Впоследствии, любые данные, хранящиеся на компьютере, записываются в двоичный код, который представляет собой строку из нулей и единиц.

Как хранит информацию жесткий диск?

Информация на жестких дисках («HDD») хранится в магнитном и энергонезависимом состоянии, что означает, что для хранения информации не требуется питание. Каждый магнит имеет положительный (+) и отрицательный (-) полюс, который равен двум значениям и, таким образом, позволяет ему представлять двоичный код. Область хранения жесткого диска «HDD» содержит ферромагнитную поверхность, которая подразделяется на небольшие магнитные отсеки, называемые магнитными доменами. Диск «HDD» хранит данные путем направленной намагниченности магнитных доменов. Каждый магнитный домен может быть намагничен в одном из двух возможных направлений, и потому принимает одно из двух значений: «0» или «1».

Существуют две различные технологии записи данных на жесткий диск. До 2005 года слой записи был ориентирован параллельно поверхности диска (по горизонтали), что означает, что двоичный код был представлен направленным левым и правым намагничиванием («Продольная запись»). Примерно в 2005 году была внедрена новая технология, и данные были записаны путем намагничивания сегментов по вертикали, то есть вверх и вниз («Перпендикулярная запись»). Это позволило расширить расстояние между магнитными доменами и увеличить емкость хранилища.

Как хранятся данные в оперативном запоминающем устройстве («ОЗУ»)?

По сути, способ хранения данных такой же, как и на жестком диске. Однако, любая содержащаяся в оперативной памяти информация будет доступна и сохранится только в том случае, когда на модули памяти подаётся напряжение. Как только питание оперативной памяти прекращено, пусть даже на короткое мгновение, вся информация будет потеряна. «ОЗУ» состоит из интегральных схем, которые, в свою очередь, содержат конденсаторы и транзисторы. Каждый конденсатор хранит один бит данных. Состояние конденсатора может быть заряжено или разряжено, то есть иметь значение «1» или «0», представляя двоичный код.

Что происходит при удалении данных?

В модуле оперативного запоминающего устройства («ОЗУ») организационная структура очень плоская. Когда данные удаляются из памяти, фактическая информация мгновенно исчезает. Кроме того, при остановке подачи питания, конденсаторы устройства быстро разряжаются и, как следствие, вся информация уничтожается.

Ситуация на жестком диске совершенно другая, поскольку хранение информации на диске представлено двумя способами. Во-первых, данные хранятся физически на магнитном жестком диске. Во-вторых, все сохраненные данные управляются файловой системой, которая создает информационную таблицу, показывающую точное местоположение данных. Иными словами, система отмечает точное место на жестком диске, используемое для хранения каждого определенного файла. Это необходимо, потому что один файл может состоять из нескольких фрагментов и храниться в разных местах на жестком диске. Затем операционная система использует эту таблицу для поиска файлов и компоновки фрагментов больших файлов.

Когда файл удаляется, обычно происходит удаление только информации, хранящейся в таблице файловой системы. Поскольку для фактического удаления файла потребуется слишком много времени, физическое расположение данных на диске остается нетронутым. Однако, когда операционная система хочет хранить новые файлы, она сверяется с таблицей на предмет наличия свободного места. Поскольку местоположение удаленных файлов было помечено как свободное, операционная система может записывать новые данные поверх старых данных, что навсегда удалит эту информацию.

Что происходит при форматировании жесткого диска?

Тип форматирования, с которым знакомо большинство пользователей, называется форматированием высокого уровня. Оно представляет собой процесс настройки пустой файловой системы. Существует два основных вида высокоуровневого форматирования. В первом случае форматирование не производит сканирование жесткого диска на наличие дефектов и поврежденных секторов, а просто перезаписывает простую и пустую файловую систему поверх существующей системы. Этот вид называется быстрым форматированием. В этом случае, данные, хранящиеся на жестком диске, физически не удаляются во время форматирования. Пока файловая система и ее настройки остаются неизменными, то любые фактические данные, ранее сохраненные на жестком диске, не удаляются и не перезаписываются, и впоследствии, могут быть восстановлены.

Во втором случае форматирование обнуляет главную файловую таблицу и полностью очищает ваш жесткий диск. Это означает, что файловая система настроена заново, жесткий диск реорганизован и таблица с информацией, где хранятся файлы, была очищена. Такой вид называется полным форматированием.

Что происходит, когда данные перезаписаны?

Когда данные перезаписываются, магнитные домены на жестком диске повторно намагничиваются. Это необратимый процесс, который физически удаляет любую информацию, ранее сохраненную в этом месте. Однако некоторые остаточные физические следы изменений (или отсутствия таковых) в намагниченности потенциально остаются, что теоретически может позволить выполнить их частичное восстановление. Тогда в этом случае потребуется использовать магнитный силовой микроскоп или другие аналогичные технологии. Однако, успешность восстановления данных озвученными способами до сих пор не была полностью доказана. Таким образом, по сути, нет никакого программного обеспечения или другого известного технического способа, который может полностью гарантировано восстановить перезаписанные данные.

Какими вы пользуетесь устройствами для хранения данных и способами для их восстановления? Вы когда-нибудь теряли свои файлы после их случайного удаления? Поделитесь с нами своим опытом в комментариях к нашей статье.

Возможно ли восстановить данные при удалении и перезаписи диска

Случайное удаление файлов — одна из самых распространенных причин потери данных. В современных операционных системах при удалении файлов чаще всего не происходит немедленной перезаписи данных, стирается только оглавление в каталоге. Перезапись на месте расположения удаленного файла может произойти при записи на диск новых данных. Поэтому крайне важно если вы случайно удалили файл, ничего не записывать больше на этот диск. Если это было сделать, возможно восстановление доступа к удаленному файлу и извлечение содержащейся в нем информации.

Факторы, от которых зависит вероятность успешного восстановления:

  • Объем данных, записанный после удаления файла
  • Размер удаленного файла
  • Тип файловой системы и операционная система
  • Тип носителя информации
  • Формат файла

Опытные специалисты по восстановлению информации могут успешно восстановить и частично перезаписанные файлы. Лаборатория имеет большой опыт восстановления файлов на устройствах с перезаписанными данными. Индивидуальный подход к решению таких проблем позволяет максимально повысить вероятность восстановления в любых случаях.

Как уменьшить потери данных при случайном удалении файлов

В этой ситуации основная задача — по возможности не допустить перезаписи данных. Выключите компьютер или отсоедините жесткий диск. Компьютер в процессе работы постоянно производит чтение и запись данных на диск, поэтому чем дольше он работает, тем больше вероятность окончательной потери данных, содержащихся в удаленном файле.

Не устанавливайте программы и не копируйте файлы на диск, с которого требуется восстановить информацию. С большой осторожностью следует использовать системные утилиты для восстановления файлов. Не рекомендуется самостоятельное использование каких либо программ для восстановления данных, так как иногда они могут тоже повреждать удаленные файлы в результате перезаписи данных.

Утилиты для восстановления могут найти значительную часть удаленных файлов, но в случае их частичной перезаписи результаты могут оказаться нечитаемыми и непригодными для работы. Поэтому рекомендуем — отключить устройство и воспользоваться помощью профессионалов.

Бытует мнение, что перезаписанные данные можно восстановить “некими способами”. Под перезаписью данных в этом случае понимается перезапись физических секторов носителя (диска, флэш карты, RAID массива и тп), а не удаление, форматирование, перезапись файловых дескрипторов и тп. Особый упор в этих рассуждениях делается на то, что спецслужбы (ФСБ, ФБР и прочие) уже давно имеют специальное оборудование, которое может считать с поверхности так называемую “остаточную намагниченность” и восстановить информацию даже с полностью перезаписанного носителя. К сожалению (для кого-то – к счастью) – это не так.

Давайте рассмотрим, как данные хранятся на носителе. Например – на жестком диске (HDD). Магнитная поверхность разбивается логическими (т.н. сервометки) и физическими средствами (система позиционирования головок чтения-записи) жесткого диска на простейшие ячейки. Каждая ячейка хранит в себе лишь одно бинарное значение – бит (0 или 1). 0 и 1 представляются в виде большей или меньшей намагниченности конкретной ячейки с некоторой допустимой долей погрешности (0.95 и 1.05, например, можно трактовать как 1). При чтении, магнитная головка считывает состояние намагниченности соответствующих ячеек, интерпретирует их в нули и единицы и передает операционной системе, которая уже интерпретирует эти 0 и 1 как файловые системы, каталоги, тексты, документы, картинки и тп. При записи, магнитная головка изменяет состояние намагниченности ячеек, сохраняя в них соответствующие данные.

В случае, когда данные перезаписываются некой последовательностью битов (0 и 1), магнитное состояние поверхности изменяет своё физическое состояние и несет в себе лишь последние записанные данные. Однократная перезапись поверхности носителя эффективно уничтожает её содержимое.

Как я уже сказал ранее, некоторые утверждают обратное. В частности, утверждается, что существует некоторое оборудование (электронные сканирующие микроскопы и тп), с помощью которого возможно считать с поверхности не просто 0 или 1, а например 0.95 (ноль, записанный поверх единицы) или 1.05 (единица, записанная поверх единицы) и с помощью определенных аналитических методик получить старую версию данных. Теоретически данная методика восстановления данных имеет право на жизнь. Практическая же реализация упирается в несколько проблем – постоянно растущая плотность записи на диски, невозможность с уверенностью утверждать, что считанные с поверхности 0.75 это именно 1 поверх 0, а не просто “плохая” единица и не 1 поверх 0, который был записан поверх ещё одного нуля. Таким образом, на рассмотрение всех вариантов трактовки поверхности (с учетом объема самой поверхности) уйдут многие годы даже на самом сверхмощном кластере (теоретические выкладки по расчету конкретных сроков выходят за рамки общеобразовательного характера данной статьи).

Стоит отметить, что ни одна из компаний по восстановлению данных на рынке (не только Российском, но и во всем мире) не утверждает, что она может восстановить перезаписанные данные. Приведу даже более конкретный пример: мы (компания ДатаРС) вступали в контакт с ведущими Российскими учеными в области туннельного микроскопирования и нано-технологий на предмет совместных разработок и консультаций. Обсуждение привело обе стороны к выводу, что стоимость разработки и внедрения соответствующих программно-аппаратных комплексов никогда не будет окуплена даже с учетом теоретического применения её к всемирному (а не только российскому) рынку восстановления данных и сопутствующих услуг. Также стоит отметить, что миф об остаточной намагниченности позволяет зарабатывать многим компаниям очень неплохие деньги на программных продуктах, которые занимаются многократной перезаписью поверхности, удалением и тому подобным “двойным форматированием” диска.