智能手機RS-MMC存儲卡數(shù)據(jù)恢復(fù)研究

陶 榮，饒佳藝，嚴麗娜，楊森斌

（1．西安通信學(xué)院 陜西 西安 710106；2．西北大學(xué) 陜西 西安 710069）

隨著信息化時代的到來，智能手機在人們的工作和學(xué)習(xí)中占據(jù)著越來越重要的地位。同時，由于其功能的不斷增加，所需的數(shù)據(jù)存儲量也越來越大。當(dāng)手機本身的存儲空間不能滿足需求時，就需要安裝數(shù)據(jù)存儲卡。目前，常用的手機存儲卡主要有RS-MMC卡、Micro SD卡、Mini SD卡和MS卡等類型。然而，在使用智能手機的過程中，由于各種主觀或客觀的原因，經(jīng)常會發(fā)生重要數(shù)據(jù)丟失和損壞的情況，給用戶造成嚴重的后果。因此，探究智能手機存儲卡數(shù)據(jù)恢復(fù)方法，不僅可以替用戶挽回損失，還可用于手機取證等特殊場合[1-2]。筆者以智能手機RS-MMC存儲卡為例，在分析其數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)與原理的基礎(chǔ)上，針對常見數(shù)據(jù)損壞原因，研究了數(shù)據(jù)恢復(fù)的具體方法。

圖1 RS-MMC卡物理結(jié)構(gòu)Fig．1 Physical structure of the RS-MMC card

1 RS-MMC卡數(shù)據(jù)存儲原理

RS-MMC卡 （RS-Multi Media Card）由多媒體卡協(xié)會（MMCA）于2002年底推出，其外形尺寸僅為標(biāo)準MMC卡的一半，卻具有MMC卡所有的優(yōu)勢和性能特征，且更加省電。RS-MMC卡是一種基于NAND型Flash Memory的存儲卡，包含內(nèi)部控制器和存儲模塊兩個基本部分[3]，物理結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中，存儲模塊用來存儲數(shù)據(jù)，控制器用來實現(xiàn)與智能手機的接口及控制數(shù)據(jù)在存儲模塊中的傳輸。

存儲模塊的核心部件是一個浮置柵場效應(yīng)管，通過在浮置柵上放置電子和沒有電子兩種狀態(tài)來區(qū)分0、1。由于浮柵中電子的變化，存貯單元的閾值電壓也會隨之而改變，向浮柵中注入電子時，域值電壓升高，定義為“1”；將浮柵中的電子拉出，加正常電壓導(dǎo)通，定義為“0”。

由于浮置柵場的這一特性，RS-MMC卡在數(shù)據(jù)存儲時需先把二進制數(shù)字信號轉(zhuǎn)為復(fù)合二進制數(shù)字信號送到物理層接口 （MMCPHY）；然后通過芯片處理，信號被分配給RSMMC存儲芯片的相應(yīng)地址，以二進制方式存儲。RS-MMC卡的數(shù)據(jù)寫入是以塊為單位的，一塊為512字節(jié)，所以當(dāng)RAM中存放了512字節(jié)數(shù)據(jù)時，控制器便將其一次性寫入卡中。

2 RS-MMC卡數(shù)據(jù)損壞原因

在日常的使用過程中，由于各種原因經(jīng)常會引起RS-MMC卡數(shù)據(jù)的損壞，究其原因，可分為物理損壞和邏輯損壞兩大類。

2.1 物理損壞

物理損壞（Physical Damage）主要是由于硬件發(fā)生故障、受損而造成的[4-5]，具體表現(xiàn)形式及損壞原因如表1所示。

表1 RS-MMC卡數(shù)據(jù)物理損壞形式及原因Tab.1 Formats and reasons of physical damage in RS-MMC card

物理損壞如不及時排除，會造成極大損失，但表現(xiàn)形式比較明顯，相對容易發(fā)現(xiàn)。

2.2 邏輯損壞

邏輯損壞（Logical Damage）主要是由于軟件受損而造成的[4-5]，主要原因有以下幾種：

1）惡意破壞：比較典型的例子就是各種病毒對數(shù)據(jù)的損害，造成數(shù)據(jù)丟失。

2）誤刪除、誤格式化，將文件的首字節(jié)改為E5H。

3）系統(tǒng)故障：造成數(shù)據(jù)無法找到，手機不能識別RSMMC卡。

RS-MMC卡受到邏輯損壞后，從整體看數(shù)據(jù)之間的關(guān)系是錯誤的，但是數(shù)據(jù)仍可以部分使用。此外，邏輯損壞不易被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有錯誤時可能已經(jīng)無法挽回了。

3 RS-MMC卡數(shù)據(jù)恢復(fù)方法

3.1 物理損壞的修復(fù)及避免方法

物理損壞后的數(shù)據(jù)恢復(fù)需要由專業(yè)的硬件維修機構(gòu)對存儲卡進行芯片級的維修，不僅費用昂貴而且容易造成電路燒毀。因此，在使用智能手機存儲卡時應(yīng)注意以下幾點，以避免發(fā)生物理損壞。

1）避免熱插拔存儲卡。若在開機狀態(tài)插入新的存儲卡，由于智能手機沒有對存儲卡進行初始化，可能造成無法正常識別；對于不支持熱插拔的智能手機，熱插拔操作還可能損壞手機和存儲卡。

2）在讀/寫存儲卡數(shù)據(jù)時，不要拔出存儲卡。有些RSMMC卡在系統(tǒng)拷貝進度條消失后仍處于工作狀態(tài)，應(yīng)等待讀寫狀態(tài)燈熄滅后再拔下讀卡器或存儲卡。

3）將文件拷貝至相應(yīng)的存儲目錄。例如，將音樂拷貝到智能手機自動生成的AUDIO或MP3文件夾內(nèi)。

4）在智能手機電池電量不足時，盡量少讀寫存儲卡。

5）不對RS-MMC卡進行碎片整理，以免影響使用壽命。

3.2 邏輯損壞的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法

對于邏輯損壞引起的數(shù)據(jù)丟失和損壞，可以通過軟件處理方法進行數(shù)據(jù)恢復(fù)，具體流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)恢復(fù)流程圖Fig．2 Flow chart of the data recovery

在進行數(shù)據(jù)恢復(fù)前判斷數(shù)據(jù)是否被覆蓋。如果被覆蓋則很難將數(shù)據(jù)恢復(fù)；如果沒有被覆蓋，則尋找主文件表中數(shù)據(jù)的存放位置，利用相關(guān)軟件掃描數(shù)據(jù)，找到存在的數(shù)據(jù)殘段并進行數(shù)據(jù)修復(fù)并備份修復(fù)好的數(shù)據(jù)。

下面，結(jié)合USBOOT軟件[6]，具體介紹如何對RS-MMC存儲卡的數(shù)據(jù)進行恢復(fù)。主要分為兩步：

第一步：利用USBOOT拷貝RS-MMC存儲卡的數(shù)據(jù)到一個IMG鏡像文件。

運行USBOOT，然后插入裝有RS-MMC卡的讀卡器，USBOOT會發(fā)現(xiàn)新插入的RS-MMC存儲卡。選中該盤符，點擊“點擊此處選擇工作模式”，彈出一個菜單。選擇“備份到文件”的菜單項后點擊“開始”按鈕。這時，USBOOT就會彈出一個“備份U盤為文件”的對話框，輸入一個名字后點擊保存。

第二步：使用WINHEX恢復(fù)數(shù)據(jù)。

啟動WINHEX，打開鏡像后的文件。選擇“Tools/Disk Tools”菜單，使用“File Recovery By Type…”的功能菜單，在彈出的窗口中選擇以下幾種方式，對RS-MMC存儲卡數(shù)據(jù)進行恢復(fù)操作：

1） “Select file Type（s）：”是將要恢復(fù)的文件類型，如果要恢復(fù)的文件類型是WORD，那么就選擇“Msoffice”文件類型；如果要添加沒有在列表中的文件類型，可以選擇“Customize”文件類型；

2） “Output folder：”是存放恢復(fù)后的文件，默認路徑為“C：Recovery Disk U”，也自行設(shè)置文件路徑；

3） “Create subfolder for each file type”是為每一種文件類型建立一個子目錄，默認選中該功能；

4） “Search at sector boundaries”是選擇搜索模式，如果RS-MMC存儲卡的容量不是很大，可以選擇這個模式；如果RS-MMC存儲卡容量很大，可以選擇 “Search at cluster boundaries，if possible”模式，如果想更精確，可以選擇“Extensive byte-level search”字節(jié)搜索模式，這個模式的速度慢些。

5） “Respect individual default size in file type definitions”是按照文件類型的定義缺省的文件大小，默認選中這個功能。

6）最后，點擊“OK”，等待文件恢復(fù)。至此，數(shù)據(jù)修復(fù)并備份已完成，退出該應(yīng)用程序。

4 結(jié) 論

為測試本文方法的數(shù)據(jù)恢復(fù)效果，首先對RS-MMC存儲卡中的短信、圖片、視頻等不同數(shù)據(jù)類型的文件進行刪除操作，隨后再依據(jù)圖2所示流程，利用USBOOT軟件進行數(shù)據(jù)恢復(fù)。分析發(fā)現(xiàn)，該方法恢復(fù)了所有刪除的文件，而且內(nèi)容恢復(fù)的準確率高達96%。

文中分析了RS-MMC存儲卡的物理結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)存儲原理，重點針對引起數(shù)據(jù)丟失的邏輯損壞，研究了數(shù)據(jù)恢復(fù)流程，提出了利用USBOOT軟件進行數(shù)據(jù)恢復(fù)的方法。在實際操作中，為進一步提高內(nèi)容恢復(fù)的準確率，還可以嘗試不同的數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件。

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[2]王中杉，劉乃琦，秦科，等．取證系統(tǒng)中數(shù)據(jù)恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究[J]．計算機應(yīng)用研究，2008，25（9）：2836-2838．WANG Zhong-shan，LIU Nai-qi，QIN Ke， et al．Research on key technologies of data recovery in forensic system[J]．Application Research ofComputers，2008，25（9）：2836-2838．

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Chipsbrand Technology （Shenzhen） Co．， Ltd．Control chip CBM3082 of SD/MMC card[J]．China Integrated Circuit，2009（4）：35-40．

[4]李志強．常見硬盤數(shù)據(jù)損壞的類型及恢復(fù)方法[J]．硅谷，2011（23）：124．

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[6]FOROO軟件工作室．USBOOT使用手冊[EB/OL]．[2012-04-11]．http：//wenku．baidu．com/view/6464a700a6c30c2259019e7d．html．