青岛香农数据恢复中心-完美修复数据

恢复不能恢复的数据-不依赖硬盘的数据恢复 - 7.ActionFront的SignalTrace技术

作者：香农青岛数据恢复中心 2007-12-11 00:58

7.第一个公开展示的不依赖驱动器的数据恢复的方法：ActionFront的SignalTrace(TM)技术

在2004 IEEE NASA 大容量存储系统和技术会议（Adelphi,Maryland）展厅里，ActionFront数据恢复实验室公开展示了不依赖驱动器而恢复用户数据、使用SignalTrace技术的原型系统。

在下图中，原型系统代替了硬盘的PCB电路板。整个系统包括一个去除PCB的硬盘，一个电源，一个微分探测器；一个用于捕捉磁头回读信号的数字转化器；获取伺服，同步，寻址和跟踪的算法；图中所示的电路板和检测，解码，解扰及ECC纠错的算法；一台控制整个系统的PC。做为原型机，PC还承担着检测和解码的任务.

在恢复演示中使用了一个WD生产的硬盘(WDE4360)。为了进行演示，使用了一个特殊的程序将用户指定的文本数据写入到硬盘的每个扇区。程序还将唯一的LBA附加到文本数据中。在回读时，就可以根据LBA来判断是否可以控制硬盘从正确的扇区读取数据。写入数据后，移除硬盘的PCB。http://www.shannon.net.cn

演示中使用ActionFront的原型系统按照下面的操作进行。SignalTrace（TM）的马达控制器使硬盘达到额定的转速（RPM）。音圈马达（VCM）用一个大电流驱动磁头组脱离硬盘的磁性臂锁。然后逐渐减小电流将磁头组推动到磁碟的外圈（OD），知道VCM产生的力与发条的力达到平衡。

这时，SignalTrace(TM)的原型系统开始获取伺服内嵌并进行同步。它命令主轴控制器根据伺服内嵌的定时信息来调整RPM。它还寻找由伺服提供的主轴索引。它是由主控PC中的SignalTrace(TM)软件来选择任一磁头来完成这一工作。

在PC的控制下，硬盘可以使用任意磁头来寻址任意磁道。寻址－定位时间大约为5－10秒。单一磁道的寻址时间少于1秒。伺服控制算法使用Motorola MCS5407 ColdFire微处理器实现。注意，原型系统必须使用伺服层，zone频率，信道参数和码型预编程。这些参数通过离线来检测。http://www.shannon.net.cn

磁头/前置放大器回读整个磁道的信号，或者磁道的一部分信号，通过由微分探测器连接的高速数字转换器采集。回读的信号以10倍于zone的数据速率的速率进行取样，以获取原始的噪声模拟波形（见下图中的A）。系统只采集磁道的非伺服内嵌部分。稍后将展示这一过程。

在正式的产品中，对波形的检测和解码将使用硬件FPGA来完成。而在原型系统中，使用PC来完成这些工作。检测算法使用预设的滤波，增益和时域环参数，及检测目标。这些参数都是使用离线的方法检测并如图中所示进行设置（见图中的B）。

对模拟连续信号时域滤波的结果示于图[C]。信道信号处理的其他过程没有清楚的显示出来。不过，自动增益控制（AGC），锁相环（PLL）控制取样，和自适应有限脉冲响应滤波（FIR）是在PC中进行的。对逻辑1和0的检测结果显示在图[D]中。

在进行RLL解码（见图E）之前必须找到同步标记（sync mark）。RLL解码之后，还要对数据进行解扰（descramble）才能看到如图[F]所示的ASCII文本和它们的LBA地址。注意，虽然LBA地址找到了，但是在图中没有显示出扇区。在检测过程中出现了一些错误（不是故意的），要使用ECC进行纠正（图G）。

上面显示了控制硬盘的全过程和不依靠原硬盘的任何电子元件（除了HDA内的前置放大器）及信号处理来获取正确的用户数据的过程。

ActionFront和ChannelScience共同工作，克服了许多挑战，取得了数据恢复历史上的这一里程碑。其中一个特别重要的进步是由ActionFront的研究人员进行的对解扰，RLL解码及ECC纠错的破解。这是一种基于对同型号硬盘的反向工程。这些专门技术包括对信道参数，伺服层和数据层的检测必须在进行数据恢复之前针对同型号硬盘进行破解。这是由于不依赖硬盘的数据恢复不能从硬盘生长商那里获取这些必须的信息。

为了数据恢复产业提供更多的文档，ActionFront同意发布关于SignalTrace（TM）技术的这一白皮书。

硬盘还在发展当中，正在变的更复杂，更多的采用校准和超级调谐（hyper-tune）。对于硬件失败的数据恢复，不依赖硬盘的数据恢复技术如SignalTrace(TM）技术必须加快商业化。并且，这种技术必须可以适用大多数硬盘型号和兼容新出现的硬盘型号。不依赖硬盘的数据恢复最大的好处是可以从被故意损坏的磁碟上恢复数据。这对于法律部门和反恐专家来说具有特别的意义。