数据恢复原理实验
现实中很多人不知道删除、格式化等硬盘操作丢失的数据可以恢复，以为删除、格式化以后数据就不存在了。事实上，上述简单操作后数据仍然存在于硬盘中，懂得数据恢复原理知识的人只需几下便可将消失的数据找回来，不要觉得不可思议，在了解数据在硬盘、优盘、软盘等介质上的存储原理后，你也可以亲自做一回魔术师。
实验简介
实验所属系列：网络安全与防护
实验对象： 本科/专科信息安全专业
相关课程及专业：信息网络安全概论、计算机组成原理
实验时数（学分）：2学时
实验类别：实践实验类
实验目的
通过实验理解数据存储机制，掌握基本的数据灾难备份和恢复工具，了解信息隐藏与检测相关知识。
预备知识
硬盘存储原理
硬盘存储是指以硬盘为存储介质的存储方式，是一种采用磁介质的数据存储设备，数据存储在密封于洁净的硬盘驱动器内腔的若干个磁盘片上。这些盘片一般是在以铝为主要成分的片基表面涂上磁性介质所形成，在磁盘片的每一面上，以转动轴为轴心、以一定的磁密度为间隔的若干个同心圆就被划分成磁道（track），每个磁道又被划分为若干个扇区（sector），数据就按扇区存放在硬盘上。在每一面上都相应地有一个读写磁头（head），所以不同磁头的所有相同位置的磁道就构成了所谓的柱面（cylinder）。
传统的硬盘读写都是以柱面、磁头、扇区为寻址方式的（CHS寻址）。硬盘在上电后保持高速旋转（5400转/min以上），位于磁头臂上的磁头悬浮在磁盘表面，可以通过步进电机在不同柱面之间移动，对不同的柱面进行读写。所以在上电期间如果硬盘受到剧烈振荡，磁盘表面就容易被划伤，磁头也容易损坏，这都将给盘上存储的数据带来灾难性的后果。
硬盘的第一个扇区（0道0头1扇区）被保留为主引导扇区。在主引导区内主要有两项内容：主引导记录和硬盘分区表。主引导记录是一段程序代码，其作用主要是对硬盘上安装的操作系统进行引导；硬盘分区表则存储了硬盘的分区信息。计算机启动时将读取该扇区的数据，并对其合法性进行判断（扇区最后两个字节是否为0x55AA或0xAA55 ），如合法则跳转执行该扇区的第一条指令。所以硬盘的主引导区常常成为病毒攻击的对象，从而被篡改甚至被破坏。可引导标志：0x80为可引导分区类型标志；0表示未知；1为FAT12；4为FAT16；5为扩展分区等等。
winhex
是一款以通用的 16 进制编辑器为核心，专门用来对付计算机取证、数据恢复、低级数据处理、以及 IT 安全性、各种日常紧急情况的高级工具： 用来检查和修复各种文件、恢复删除文件、硬盘损坏、数码相机卡损坏造成的数据丢失等。
Final data
FinalData具有强大的数据恢复功能当文件被误删除（并从回收站中清除）、FAT表或者磁盘根区被病毒侵蚀造成文件信息全部丢失、物理故障造成FAT表或者磁盘根区不可读，以及磁盘格式化造成的全部文件信息丢失之后，FinalData都能够通过直接扫描目标磁盘抽取并恢复出文件信息（包括文件名、文件类型、原始位置、创建日期、删除日期、文件长度等），用户可以根据这些信息方便地查找和恢复自己需要的文件。甚至在数据文件已经被部分覆盖以后，专业版FinalData也可以将剩余部分文件恢复出来。
实验环境
一台安装了windows操作系统的主机，在桌面tools文件夹中有实验工具。
实验内容和步骤
任务一：用Winhex查看硬盘信息
1、为虚拟机添加一块硬盘
登录到实验主机上。右击“我的电脑”->“管理”，见下图：
点击磁盘管理，会出现磁盘初始化和转换向导，利用向导添加一块新的磁盘，如下图：
点击下一步选择要初始化的磁盘，默认即可：
选择要转换的磁盘，勾选“磁盘 1”：
下一步直至完成：
完成添加过程后会发现多了一块磁盘1，如下图：
在新添加的动态磁盘上创建卷：
所有选项均默认，直至完成向导，等待格式化完毕后在“我的电脑”会显示新的磁盘
2、安装winhex
打开桌面tools\WinHex文件夹，双击运行WinHex程序，出现如下窗口：
3、使用winhex打开硬盘，分析硬盘信息
点击tools—>open disk，出现下图：
打开物理磁盘C盘，可以查看与编辑硬盘信息。
找到第一扇区末尾：000001F0处，查看末尾标志是否为55AA。
4、根据看到的信息，查找资料，分析硬盘的分区信息。
任务二：用Winhex找回被删除文件
1、建立反删除目标文件
关闭winhex，打开E盘（新建立的分区），建立一个文本文件，命名为：datarestore.txt，并添加内容。
保存之后，删除文件。删除后可以到E盘上查看，目标文件已经没有了。
2、找回文件
打开winhex，点击tools—>open disk，打开E盘：
点击Specialist—>refine volume snapshot 获取卷快照，也可以按快捷键F10
勾选“获取新快照”与“彻底搜索文件系统数据结构”，然后点击“确定”：
可以看到winhex自动查找硬盘文件系统，查找后找到被删除文件，被删除文件与存在的文件颜色不同：
右键该文件，点击恢复/复制
选择一个路径保存文件，打开恢复的文件，查看内容是否成功恢复。
任务三：用Final data恢复被删除的文件
1、打开桌面上tools\finaldata文件夹，找到应用程序“FdWizard”
打开该程序，显示主界面如下图，选择“恢复删除/丢失文件”：
注：将鼠标移动到相应功能按钮上，即可查看相应功能说明。
选择恢复已删除文件
将出现“选择驱动器”界面：
选择需要扫描的驱动器，然后点击“扫描”，一段时间后会出现以前删除过的文件，勾选目标文件的复选框，可以“预览”，如下图：
可以看到文件的内容与被删前无误，也可以点击恢复选择一个路径保存文件再查看。
答案
分析与思考
1）试着把E盘格式化后，分别用winhex和final data恢复被删除的文件，看能否恢复成功。
? winhex可以恢复；
? final data找不到文件，不能恢复；
2）尝试通过Winhex手工还原目录项、然后修复簇链表。
