Внутри устройства есть компонент, который и является собственно носителем, – диски (в просторечии – «блины») винчестера или кристалл flash-памяти. На нем физически записана информация как последовательность двоичных элементов. Это могут быть магнитные домены либо полупроводниковые элементы в одном из двух состояний. Поскольку активное использование устройств хранения связано с использованием магнитных дисков (хотя еще раньше появились барабаны и ленты), с носителями ассоциируется именно слово «диск».

Компонент, который обеспечивает передачу информации с носителя в интерфейс и обратно, назовем пока общим словом контроллер. При этом на носителе информация записана непрерывно, а по интерфейсу она передается определенными словами, или блоками. Структура двоичной записи на носителе может очень сильно отличаться от того, как она видится через интерфейс.

Мы обычно понимаем это как аппаратный уровень хранения данных. И носитель, и контроллер являются составляющими, специально созданными друг для друга, а их «взаимоотношения», как правило, – секрет производителя винчестера или flash-диска. Тем не менее пользователь, который хочет заниматься восстановлением информации, должен быть готов к тому, что ему придется работать со всеми элементами устройства хранения! Лишь в отношении компакт-дисков носитель и привод с контроллером выступают совершенно отдельными и самостоятельными компонентами, и это заметно облегчает задачу: неисправен контроллер – просто поменяйте привод!

Информация на носителе структурирована, что позволяет контроллеру по мере необходимости обращаться лишь к нужным участкам дорожки или матрицы. Эта структура, как правило, тоже засекречена. Обычно считывание информации на глубинном физическом уровне возможно лишь с помощью «родного» или совершенно идентичного контроллера. Благодаря функциям контроллера, операционной системе компьютера носитель представляется уже набором кластеров или логических блоков.

На аппаратном уровне уже заложены меры, повышающие устойчивость информации. В первую очередь, это избыточность записи на пластинах винчестера или лазерном диске: одни и те же данные дублируются, снабжаются контрольными суммами. При повреждении отдельных элементарных ячеек утраченное содержимое восстанавливается за счет дубликатов. Этот процесс происходит непрерывно, и пока контроллер может восстановить данные на аппаратном уровне, мы таких потерь не замечаем вовсе.

Логическая структура информации, прежде всего, связана с файлами и файловой системой. Файлом называют законченную, непрерывную, именованную последовательность байтов, представляемую операционной системе компьютера. На носителе файл существует как некоторый набор кластеров с данными. Информация о том, какие кластеры составляют этот файл, является содержанием файловой системы. Физически информация о структуре данных записана там же, где и сами данные, и говорить о «физическом» или «логическом» повреждении информации на носителе можно лишь условно. Если потери затронули кластеры, где находится содержимое файла (область данных), мы обычно говорим о «физическом» дефекте; если же они коснулись области, где были записаны сведения о структуре, дефект представляется нам «логическим».

Следует учитывать, что и на носителе, и в файле всегда присутствует некая «полезная» уникальная информация – она-то и представляет главную ценность. Другая же часть информации является «служебной», то есть несет в себе структуру данных. При повреждении этой части обратиться к устройству хранения стандартными средствами операционной системы невозможно, но с помощью специальных программ удается сделать его побайтную или поблочную копию – так называемые сырые данные (Raw data).

Отдельные главы книги посвящены восстановлению информации с различных типов носителей. В каждой главе, кроме первой, будут рассмотрены сходные ситуации. От причин и места потери данных зависит тактика их восстановления.

Тем не менее при восстановлении есть один главный принцип. Для успешного восстановления данных нужно, прежде всего, максимально полно и бережно скопировать содержимое проблемного носителя «как есть» на какой-либо другой носитель. Поскольку мы почти никогда не знаем заранее, что послужило причиной потерь, безопаснее работать с такой копией, ведь любые лишние операции с проблемным носителем могут увеличить степень его повреждения.

• Потери данных на физическом уровне возникают, когда повреждаются сами элементы, хранящие информацию, а избыточность записи не может покрыть такую потерю. Примерами служат разрушение магнитного слоя пластин винчестера, царапины на отражающем слое лазерного диска или деградация ячеек flash-накопителя. Это самый серьезный случай: восстановление данных в принципе невозможно. Если затронуты элементы, на которых хранилась содержательная часть данных, то о них придется забыть. Если повреждены служебные данные, в некоторых случаях можно извлечь оставшуюся «полезную» часть, а затем попробовать воссоздать ее структуру.

• Примером аппаратных проблем, приводящих к недоступности данных, могут служить неисправности контроллеров, головок или механики жесткого диска, царапины на прозрачной стороне лазерного диска. При этом сама информация обычно не затронута, нужно лишь обеспечить доступ к ней. Восстановление начинается с устранения аппаратной проблемы.

• Нарушения логической структуры при полной аппаратной сохранности носителя могут возникнуть в результате некорректного изменения служебной информации. Как правило, это вина пользователя, программных ошибок или действий вредоносных программ. Причиной могут послужить и аппаратные сбои, например перепады напряжения в момент записи такой информации, «небезопасное» извлечение flash-диска во время обращения к нему. Восстановление сводится к извлечению сырых данных и воссозданию их структуры.