硬盤還原卡工作原理和實驗室優(yōu)化功能的分析

楊茂凱

（南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210000）

關(guān)鍵字：硬盤還原卡；工作原理；優(yōu)化設(shè)計；斷點續(xù)傳；差異拷貝

0 引言

在高職院校中，開展計算機基礎(chǔ)知識教學(xué)的主要場地就是公共計算機實驗室。它不僅是提高學(xué)生計算機基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)能力的一個重要場所，也是培養(yǎng)學(xué)生對計算機基礎(chǔ)知識進(jìn)行深入研究與探索的實驗基地。所以，公共計算機實驗室所承載的教學(xué)認(rèn)為非常重大，且關(guān)系到全校師生的計算機基礎(chǔ)應(yīng)用知識的學(xué)習(xí)與探索。其主要任務(wù)在于：可以為全校師生提供學(xué)習(xí)計算機知識的換金，而且可以為師生提供上機體驗與服務(wù)。其中主要包含的教學(xué)內(nèi)容有：基礎(chǔ)知識的培養(yǎng)、基礎(chǔ)知識的考核、基礎(chǔ)知識的統(tǒng)計與測評，以及供給學(xué)生休閑娛樂的空間和專業(yè)領(lǐng)域課題研究的平臺。但是，在實際應(yīng)用過程中，公共計算機實驗室需要進(jìn)行經(jīng)常性的維護(hù)，且維護(hù)時間較差，維護(hù)工作繁瑣。甚至一些時候會因為維護(hù)周期太久而拖延學(xué)生的學(xué)習(xí)時間，造成教學(xué)工作無法正常開展。另外，因為教學(xué)系統(tǒng)和教學(xué)軟件需要定期升級，所以在對其升級的時候只能通過加班加點的方式來完成，面對成百上千臺計算機，其升級的工程不亞于對實驗室從建的工程。而且，有時還涉及到數(shù)據(jù)的更新、補丁的下載、病毒的查殺等。凡此種種，都需要對所有計算機的數(shù)據(jù)進(jìn)行拷貝處理。而且根本無法確保能夠一次性拷貝成功，同時對于計算機的安全也造成了潛在的風(fēng)險。在此，通過還原卡的斷點續(xù)傳功能，以及差異拷貝方法可以有效解決這一問題，并且可以降低科研事故以及教學(xué)事故的發(fā)生概率，提高維護(hù)工作的開展進(jìn)度，促進(jìn)整體教學(xué)的質(zhì)量[1-3]。

1 計算機硬盤還原卡的工作原理

在計算機中加裝藍(lán)光還原卡能夠讓硬盤在損壞之后實現(xiàn)自動恢復(fù)，但是前提是在非物理損壞的情況下。其主體構(gòu)件單元為EPROM芯片，并安插于硬盤的主引導(dǎo)扇區(qū)內(nèi)進(jìn)行工作與運行。而計算機硬盤還原卡的核心則是EPROM芯片的內(nèi)存程序，在該核心當(dāng)中，有著以下幾大特點：第一是可實現(xiàn)啟動的功能。并且可以獨立完成系統(tǒng)的操作與運行，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的引導(dǎo)。該功能可以用來還原虛擬功能，而在還原虛擬技術(shù)中，主要又分為以下幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：可以有效攔截一切ntl3H當(dāng)中，對計算機硬盤的0柱面、0磁頭以及1扇區(qū)的相關(guān)操作。第二是可以實現(xiàn)讀寫操作，而且可以將一切關(guān)于0柱面、0磁頭以及1扇區(qū)的操作轉(zhuǎn)化為虛擬程序進(jìn)行還原備份。通過該方法，可以有效促進(jìn)虛擬代碼的還原與保護(hù)，而且可以確保在還原和備份的過程中不會受到外來病毒的攻擊與破壞。同時，基于此，還可以防止在進(jìn)行還原和操作的過程中出現(xiàn)代碼被認(rèn)為破譯的情況。即便是通過扇區(qū)編輯工具對主導(dǎo)區(qū)進(jìn)行分析，其現(xiàn)實中所呈現(xiàn)的內(nèi)容其實是經(jīng)過備份之后傳遞給主導(dǎo)區(qū)的內(nèi)容，并不是真正意義上的主導(dǎo)區(qū)內(nèi)容。在計算機的硬盤分類中，主要區(qū)分為操作系統(tǒng)引導(dǎo)扇區(qū)、主引導(dǎo)扇區(qū)以及FAT和DIR以及DATA扇區(qū)等。其不同的扇區(qū)所負(fù)責(zé)的工作與運行內(nèi)容也不盡相同。如，F(xiàn)AT扇區(qū)主要負(fù)責(zé)文件的分配，屬于尋址系統(tǒng)。而DIR扇區(qū)則是目錄區(qū)域，負(fù)責(zé)記錄文件的單元。在對還原卡進(jìn)行應(yīng)用的時候，因為僅對備份內(nèi)容作出了操作，其硬盤并沒有被修改，所以在系統(tǒng)重啟之后便可還原到初始狀態(tài)下[4-5]。

2 計算機硬盤還原卡的優(yōu)化功能簡介

2.1 斷點續(xù)傳

正常情況下，在高職院校的計算機實驗室中，每學(xué)期都會對其進(jìn)行以此系統(tǒng)的重建與維護(hù)處理。以此來確保學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容更新以及教師的教學(xué)素材替換。在當(dāng)前，絕大部分學(xué)校在對其進(jìn)行操作的時候，都會利用網(wǎng)絡(luò)拷貝的方式組織實施。在此，利用藍(lán)光變量卡可使其速度提升到每分鐘500M以上，同時應(yīng)用該方法還能打破一網(wǎng)段250臺計算機的上限控制，使其能夠?qū)崿F(xiàn)翻倍的網(wǎng)段擴增。為便于管理，學(xué)校計算機的用電較為集中，所在在對其進(jìn)行維護(hù)的時候會釋放出較大的功率，從而導(dǎo)致電負(fù)荷的壓力增加。在此狀態(tài)下，常會出現(xiàn)斷電的現(xiàn)象。一旦斷電，若應(yīng)用以往的還原卡，變只能重新拷貝。但是，在之前的還原卡上，對其進(jìn)行FAT信息保存的設(shè)計，可以使其實現(xiàn)臨時儲存的功能。及時在拷貝過程中發(fā)生斷電的情況，也不會影響到拷貝的進(jìn)度。只需要再次重啟之后重新連接，便可以繼續(xù)拷貝剩余數(shù)據(jù)內(nèi)容。另外，在拷貝過程中，部分電腦會出現(xiàn)暫時性故障，從而導(dǎo)致整個拷貝速度下降，在利用藍(lán)光還原卡時，可以有效防止這一情況的發(fā)生，而且可以準(zhǔn)確鎖定故障計算機的位置，這樣便有利于維護(hù)工作的高效開展。最后，由于拷貝的IP都是重復(fù)的，為實現(xiàn)對IP的自動修改，可應(yīng)用藍(lán)光還原卡對其進(jìn)行自動干預(yù)，以此確保IP的重新編輯，以及故障計算機的位置預(yù)留，實現(xiàn)整個計算機實驗室IP的順序編配[6-8]。

2.2 差異拷貝

2.2.1 選擇便利且智能判斷

對差異拷貝技術(shù)進(jìn)行使用，可以有效代替?zhèn)鹘y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拷貝模式，而且還改變了臨時增量拷貝操作的功能，使其在唯一的差異性功能下進(jìn)行拷貝作業(yè)。在此期間，可隨時進(jìn)行拷貝，而且拷貝全程均為差異拷貝。由于先前的功能較多，而且使用較為繁瑣，所以在拷貝過程中很容易出現(xiàn)無效數(shù)據(jù)，為避免這一情況對系統(tǒng)造成的影響，降低拷貝的實踐，通過全新的還原卡可對其實現(xiàn)深度操作，并且能夠有效判斷FAT32，NTFS多種格式的數(shù)據(jù)信息。傳統(tǒng)的還原卡并不支持unix，所以在拷貝過程中只能選擇一臺計算機對其進(jìn)行安裝，隨后在其它計算機上進(jìn)行虛擬登錄，這樣呈現(xiàn)出來的教學(xué)效果質(zhì)量非常差，而且很難滿足學(xué)生的需求。

2.2.2 分區(qū)設(shè)計的拷貝單位

在差異拷貝過程中，所使用的技術(shù)主要是分區(qū)拷貝，在此環(huán)境下，可實現(xiàn)自由選取拷貝分區(qū)，并且可以結(jié)合不同的系統(tǒng)進(jìn)行不同方式的操作。同時，所拷貝的內(nèi)容也是樣機和接收端的差異數(shù)據(jù)。其速度非常快，而且在維護(hù)過程中可以節(jié)約大量的時間，根本不必停課維護(hù)，或者是專門維護(hù)。在之前，進(jìn)行拷貝的時候經(jīng)常會遇到拷貝失敗的現(xiàn)象，而且需要不斷的重新拷貝，特別是在面對學(xué)生考試的時候，需要對其進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)保存，但是在考試完畢之后，又需要有專業(yè)人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行清除，而且在清除的過程中還需要花費大量的時間，耗費大量的精力。在這一問題的困擾下，研究人員對其作出了深度的分析與探索，隨后對其進(jìn)行了單獨分區(qū)的制作，基于此，在差異拷貝的技術(shù)支撐下，源于其數(shù)據(jù)變化內(nèi)容的范圍不會無限度擴大，所以其整個效率便得到了較大的提升。甚至可以在課件幾分鐘之內(nèi)就可以將之有效完成[9]。

2.2.3 杜絕缺陷的優(yōu)化技術(shù)

通過差異拷貝的方式，可以有效防止增量基準(zhǔn)點不同，就無法進(jìn)行增量拷貝的這一問題發(fā)生。在不考慮這一問題的情況下，可實現(xiàn)任意時間的數(shù)據(jù)處理，并且可以在任意狀態(tài)下對計算機的數(shù)據(jù)變化進(jìn)行拷貝。這樣，就可以放心大膽的進(jìn)行系統(tǒng)操作，處理數(shù)據(jù)信息，從而不必?fù)?dān)心功能失效以及拷貝失敗的問題。比如，可以在發(fā)送端載入一個濾鏡插件，然后當(dāng)接收段的數(shù)據(jù)出現(xiàn)變化之后，依然可以完成剩余的數(shù)據(jù)拷貝工作，并且不需要考慮基準(zhǔn)點對于數(shù)據(jù)拷貝以及計算機硬盤和系統(tǒng)的影響。

2.3 硬盤IDE通道保護(hù)技術(shù)

當(dāng)前，有很多病毒的傳播就是在計算機的硬盤還原卡上設(shè)計而成的。比如，破壞力比較大的機器狗就是其中的一個木馬程序。其實，這就是一種基于木馬程序中存在的下載器。如果對其進(jìn)行下載，便會自動接入到網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中自行下載病毒并且傳播病毒。這會嚴(yán)重的危及到賬號的安全以及個人信息的安全。在類似的病毒開始運行之后，一般都會出現(xiàn)一種“PCIHDD，SYS”的驅(qū)動文件。該驅(qū)動文件和計算機系統(tǒng)中的硬盤還原卡驅(qū)動會進(jìn)行計算機控制權(quán)的搶奪，并且會自動替換userinit.exe文件，從而使其能夠在開機的過程中自動啟動并運行。由此可見，病毒穿過保護(hù)卡的主要成因是磁盤過濾驅(qū)動的保護(hù)能力太低，若病毒對硬盤進(jìn)行直接改寫，保護(hù)卡根本無法發(fā)揮有效的抵御作用。當(dāng)前，絕大多數(shù)的保護(hù)卡并沒有實現(xiàn)技術(shù)上的突破與創(chuàng)新，而且基本都是以補丁的形式對其進(jìn)行“哪壞補哪”的操作。以此實現(xiàn)在不斷地研究的研究過程中探索出新的病毒樣本，以此對補丁進(jìn)行全新的設(shè)計與開發(fā)，起到徹底防御的效果，使其作用大大提高。在經(jīng)過優(yōu)化的還原卡中，所采用的是暫存區(qū)智能延展的技術(shù)，在提前預(yù)設(shè)的空間不足時，可實現(xiàn)硬盤剩余空間的調(diào)動，并且可將之作為臨時空間進(jìn)行應(yīng)用，從而保證在拷貝和數(shù)據(jù)的處理過程中不會出現(xiàn)死機和藍(lán)屏的現(xiàn)象[10]。

3 結(jié)語

硬盤還原卡得到了許多使用者的認(rèn)同，也必將以其經(jīng)濟性、即插即用、不占硬盤空間、能有效保護(hù)硬盤數(shù)據(jù)等優(yōu)點受到越來越多用戶特別是高校、企事業(yè)單位的青睞。但是我們必須看到目前所使用的很多品牌的硬盤還原卡， 主要功能也相似，附帶功能也越來越多，可碰到不同芯片的主板時，對硬件的兼容性會有所差別。另外，硬盤還原卡對軟件的兼容性也各有差別。同時，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)許多入侵破解還原卡的方法，對許多用戶來說也是不小的挑戰(zhàn)，如何有效防范硬盤還原卡的固有漏洞和其他兼容性，傳輸效率問題，拓展并提升硬盤還原卡的性能，也是擺在設(shè)計者和使用人員面前一個新的課題。