智能手機(jī)SD卡數(shù)據(jù)恢復(fù)初探

楊丕華

摘 要： 現(xiàn)今智能手機(jī)的功能越來越強(qiáng)大，需要大量的存儲空間，手機(jī)內(nèi)存已無法滿足需求，需要存儲卡來存儲數(shù)據(jù)。文章以SD卡為例，分析了該卡的物理結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)存儲原理，研究了其產(chǎn)生邏輯故障后的數(shù)據(jù)恢復(fù)過程，并利用WinSDCard和Winhex軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。測試表明，該方法數(shù)據(jù)恢復(fù)效果較好，可用于個人數(shù)據(jù)恢復(fù)、嫌疑手機(jī)取證等。

關(guān)鍵詞： 智能手機(jī)； SD卡； 數(shù)據(jù)恢復(fù)； 邏輯故障

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2017）03-20-03

Abstract： Today's Smartphone features more and more powerful， requires a lot of storage space， so a memory card is needed to store the data， as the phone memory has been unable to meet the requirement. Taking the SD card as an example， this paper analyzes the physical structure of the card and the principle of data storage， studies the data recovery process after generating a logical fault， and uses software WinSDCard and Winhex to recover the data. The test results show that the method has a good recovery effect， and can be used for personal data recovery， mobile phone forensics， etc.

Key words： Smartphone； SD card； data recovery； logical fault

0 引言

智能手機(jī)在人們的工作和學(xué)習(xí)中扮演著越來越重要的角色，智能手機(jī)具備的功能越來越多，存儲的數(shù)據(jù)量和所需的存儲空間也越來越大。當(dāng)手機(jī)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。然而，用戶在使用智能手機(jī)的過程中，由于各種主觀或客觀的原因，存儲卡會經(jīng)常出現(xiàn)重要數(shù)據(jù)丟失和損壞的情況，給用戶造成非常大的損失。因此，為了盡可能替用戶恢復(fù)數(shù)據(jù)，挽回?fù)p失，就需要探究手機(jī)存儲卡的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法。

目前，常用的手機(jī)存儲卡主要有RS-MMC卡、SD卡等類型[1]。筆者以SD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，使用WinSDCard和Winhex數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件，研究了數(shù)據(jù)恢復(fù)的具體方法。

1 SD卡數(shù)據(jù)存儲原理

SD卡（Secure Digital Memory Card）是一種基于半導(dǎo)體Flash技術(shù)的新一代記憶設(shè)備。SD卡由日本松下、東芝及美國SanDisk公司于1999年8月共同開發(fā)研制[2]。SD卡體積小，其大小猶如一張郵票，重量只有2克，具有高記憶容量、數(shù)據(jù)傳輸速度快、可熱插拔、極大的移動靈活性以及很好的安全性等優(yōu)良的特性，它被廣泛地用于便攜式裝置上，例如數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像、個人數(shù)碼助理（外語縮寫PDA）、智能手機(jī)和多媒體播放器等。

SD卡可以通過市面上很普遍的USB接口讀卡器即可將存儲的測量數(shù)據(jù)讀出，省略了耗時長且不安全的數(shù)據(jù)導(dǎo)出過程，價格便宜，容量較大，非常適合于長期測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲[3]。SD卡支持SD模式和SPI模式，其中SPI模式中使用的SPI接口在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，在SPI總線模式下，CS為主控制器向卡發(fā)送的片選信號，SCLK為主控制器向卡發(fā)送的時鐘信號。DI（Data In）為主控制器向卡發(fā)送的單向數(shù)據(jù)信號，DO（Data Out）為卡向主控制器發(fā)送的單向數(shù)據(jù)信號[3]。SD卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 SD卡數(shù)據(jù)損壞的原因

在日常使用中，SD卡會由于各種原因?qū)е聰?shù)據(jù)損壞，其原因可以歸納為物理損壞和邏輯故障兩大類。

2.1 物理損壞

物理損壞主要是由于硬件發(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。

2.2 邏輯故障

邏輯損壞主要是由于軟件受損而造成的[4-5]，主要原因有以下幾種。

⑴ 惡意破壞：主要包括各種病毒、木馬對數(shù)據(jù)的損害，造成數(shù)據(jù)丟失。

⑵ 誤刪除、誤格式化，將文件的首字節(jié)改為E5H。

⑶ 系統(tǒng)故障：比如在讀寫數(shù)據(jù)時，意外停止、撥出；拷貝數(shù)據(jù)未正式結(jié)束，就撥出、強(qiáng)行停止；在從電腦退出時，未按正常退出步驟操作，人為（彈）撥出等，造成數(shù)據(jù)無法找到，手機(jī)不能識別SD卡。

SD卡出現(xiàn)邏輯故障后，數(shù)據(jù)之間的關(guān)系出現(xiàn)錯誤，但是只要SD卡未有重復(fù)讀寫的操作，數(shù)據(jù)仍可以部分使用，數(shù)據(jù)恢復(fù)的希望還是比較大的。

3 SD卡數(shù)據(jù)恢復(fù)方法介紹

3.1 物理損壞的修復(fù)及避免方法

SD卡一旦由于物理原因造成數(shù)據(jù)損壞，必須請專業(yè)的硬件維修機(jī)構(gòu)對數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，需要對SD卡進(jìn)行芯片級的維修，這不僅費(fèi)用昂貴，而且數(shù)據(jù)也不一定能完全恢復(fù)，還容易造成電路燒毀，SD卡可能直接報廢，給用戶造成巨大的損失。因此，用戶在使用智能手機(jī)存儲卡時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)，以避免發(fā)生物理損壞，造成重要數(shù)據(jù)損毀。

⑴ 及時對數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。用戶應(yīng)定期將文件拷貝至手機(jī)內(nèi)存、電腦、移動硬盤或云盤。

⑵ 在讀/寫SD卡數(shù)據(jù)時，不要拔出SD卡。有些卡在系統(tǒng)拷貝進(jìn)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。

⑶ 避免熱插拔SD卡。若在開機(jī)狀態(tài)插入新的SD卡，由于手機(jī)沒有對卡進(jìn)行初始化，可能造成無法正常識別，還可能損壞手機(jī)和存儲卡。

⑷ 在智能手機(jī)電池電量不足時，盡量少讀寫SD卡。

3.2 邏輯故障的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法

對于邏輯故障引起的數(shù)據(jù)丟失和損壞，只要數(shù)據(jù)區(qū)沒有被徹底覆蓋，用戶通過相關(guān)軟件的使用，一般都可以順利恢復(fù)。比如誤刪除操作，實際上此時保存在硬盤中的文件并沒有真正被完全覆蓋，而是把指向數(shù)據(jù)存儲空間的鏈條刪除了，真正的數(shù)據(jù)還是以二進(jìn)制的方式存儲在SD上。只要這些數(shù)據(jù)不被覆蓋，通過一些數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件，尋找主文件表中數(shù)據(jù)的存放位置，對這些存儲數(shù)據(jù)的SD卡進(jìn)行掃描，通過掃描找到存在的數(shù)據(jù)殘段并進(jìn)行數(shù)據(jù)修復(fù)并備份修復(fù)好的數(shù)據(jù)[6]。數(shù)據(jù)恢復(fù)流程見圖2。

接下來，本文結(jié)合WinSDCard（SD存儲卡數(shù)據(jù)備份軟件）和Winhex數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件，介紹如何對數(shù)據(jù)出現(xiàn)邏輯故障的SD存儲卡的數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)。主要過程分為兩步：

第一步：利用WinSDCard軟件將SD存儲卡的數(shù)據(jù)復(fù)制成為一個RAW原始映像文件。

運(yùn)行WinSDCard，然后插入裝有SD卡的讀卡器，WinSDCard會發(fā)現(xiàn)新插入的SD存儲卡。選中該盤符，點(diǎn)擊“Backup Image工作模式”，然后備份數(shù)據(jù)成為鏡像文件。

第二步：使用Winhex軟件恢復(fù)數(shù)據(jù)。

啟動Winhex， 打開鏡像后的文件。選擇“工具/磁盤工具”菜單，使用“通過文件類型恢復(fù)”的功能菜單，在彈出的窗口中選擇以下幾種方式，對SD存儲卡數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)操作：

⑴ “選擇文件類型”：是指需要指定文件類型，如果要恢復(fù)的文件類型是WORD，那么就選擇“Msword”文件類型；如果要添加沒有在列表中的文件類型，可以選擇“自定義”文件類型；

⑵ “輸出文件夾”：是存放恢復(fù)后的文件，默認(rèn)路徑為“C：Recovery Disk U”，也可以自行設(shè)置文件路徑；

⑶ “為每個文件類型創(chuàng)建子文件夾”選項是為每一種文件類型建立一個子目錄，默認(rèn)選中該功能；

⑷ “僅在選塊中搜索”：是選擇搜索模式，如果SD存儲卡的容量不是很大，可以選擇這個模式；如果SD存儲卡容量很大，可以選擇“搜索全部扇區(qū)邊界”模式，如果想更精確，可以選擇“完整的字節(jié)級搜索”字節(jié)搜索模式，這個模式的速度慢些；

⑸ 最后，點(diǎn)擊“確定”，等待文件恢復(fù)。

經(jīng)過上述步驟，數(shù)據(jù)恢復(fù)結(jié)束，退出程序。

4 結(jié)論

為測試采用本文方法恢復(fù)數(shù)據(jù)的效果，筆者首先對MICRO SD存儲卡中的圖片、文檔和視頻等不同數(shù)據(jù)類型的文件作刪除操作，之后利用WinSDCard和Winhex軟件恢復(fù)數(shù)據(jù)。實驗證明，采用該方法恢復(fù)了95%的被刪除的文件，而且內(nèi)容恢復(fù)準(zhǔn)確率達(dá)97%。

本文分析了SD存儲卡的物理結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)存儲原理，重點(diǎn)研究了SD卡的邏輯故障，提出了利用WinSDCard和Winhex軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)的方法，實踐證明有很好的數(shù)據(jù)恢復(fù)效果。在實際操作中，為進(jìn)一步提高內(nèi)容恢復(fù)的準(zhǔn)確率，還需嘗試不同的數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 陶榮，饒佳藝，嚴(yán)麗娜等.智能手機(jī)RS-MMC存儲卡數(shù)據(jù)恢復(fù)研究[J].電子設(shè)計工程，2012.20（17）：180-182

[2] 周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)實例（二）[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[3] 劉素花，龔德俊，徐永平等.SD卡在海洋數(shù)據(jù)存儲中的應(yīng)用[J].海洋科學(xué)，2009.33（3）：16-20

[4] 李志強(qiáng).常見硬盤數(shù)據(jù)損壞的類型及恢復(fù)方法[J].硅谷，2011.23：124-126

[5] 杜江，賈昌海.基于Thumbs.db文件的數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)研究與開發(fā)[J].電子設(shè)計工程，2011.17：10-12

[6] 梁宇恩，沈建剛，梁啟來.計算機(jī)數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2009.