Data-Recovery Die Geheimnisse der Datenwiederherstellung v1.2

Transkript

1 Data-Recovery Die Geheimnisse der Datenwiederherstellung v1.2 Für das Digital-Library Projekt - digital-library.de.vu - Erstellt von der Parallel Minds Cooperation Geschrieben von [ CONVEX ] Seite 1

2 Vorwort: Details über die recht komplizierte Verfahrensweise, überschriebene Daten wieder herzustellen, sind ausserordentlich rar. Die wenigen Dokumente, die im Internet zu diesem Thema zu finden sind, befassen sich meist nur sehr oberflächlich mit den technischen Details und sind letztendlich auch wenig aufschlussreich. Die hohe Kunst, selbst mehrfach überschriebene Daten wieder zum Vorschein zu bringen, beherrschen nur wenige Geheimdienste, weil ein extrem hoher technischer Aufwand nötig ist, um die entsprechenden Messverfahren zu realisieren. Da während der letzten Jahre auch die Spurdichte magnetischer Aufzeichnungsmedien zugenommen hat, wird dies ein immer schwierigeres Unterfangen. Das Data Recovery-Verfahren jedoch ein nicht unerhebliches Gefahrenpotential mit sich bringen, zeigen die eingeführten Standards des US-Verteidigungsministeriums (DOD - Departement of Defense) in Zusammenarbeit mit dem National Security Agency zur sicheren Löschung von Daten durch mehrfache Überschreibung mit Datenmustern und zufälligen Daten (DoD M Verfahren mit drei bis sieben Überschreibvorgängen). Auch das Bundesamt für Sicherheit (BSI) hat dazu einen eigenen Standard (VSITR-Standard Verfahren mit sieben Überschreibvorgängen) veröffentlicht. Dieses Dokument befasst sich hauptsächlich mit den eingesetzten Techniken, um überschriebene Daten wieder herzustellen. Die PM-Cooperation will mit diesem Info-Dokument den interessierten Geistern, egal ob Laie oder IT-Experte, einen aufklärenden Einblick ermöglichen und aufzeigen, was passiert, wenn Daten auf ein magnetisches Medium, wie z.b. einer Festplatte, geschrieben werden und wie selbst vermeintlich effektiv gelöschte Datensätze wieder zum Vorschein kommen können. Zum Verständnis: Mit der Ausrichtung von magnetischen Teilchen lassen sich auf magnetischen Medien eindeutig zwei Zustände unterscheiden, die somit für die Speicherung von binären Informationen sehr gut geeignet sind. Eine positive oder negative Magnetisierung gibt auf diese Weise den Wert für eine Null oder eine Eins an. Auf einer Festplatte folgen wir einer Spur von sich abwechselnden magnetischen Ausrichtungen, wie in der vereinfachten Darstellung in Abb. 1 gezeigt wird. [Abb. 1] Doch dies ist nur ein einfaches Modell, dass zum grundlegenden Verständnis der Vorgehensweise bei der Speicherung der binären Informationen dient. Ein Modell, dass aber gleichzeitig die Möglichkeit der Wiederherstellung von überschriebenen Daten unmöglich erscheinen lässt. Dass dem aber nicht so ist, muss ein komplexeres Modell aufzeigen. Seite 2

3 Die so genannte Koerzitivkraft (gemessen in Oersted, Oe) ist eine magnetische Materialeigenschaft und wird definiert als der Betrag des magnetischen Feldes, der gebraucht wird, um die magnetische Induktion des Materials auf 0 zu bringen. Das heisst, je höher die Koerzitivkraft ist, desto schwieriger ist es, Daten von einem Medium zu löschen. Das Modell, das in Abb. 1 verwendet wurde, gibt nur ein Bild davon, wie Binär-Informationen als magnetische Ausrichtungen dargestellt werden. Doch gibt es keine Auskunft über die Stärke der Magnetisierung auf dem Medium an. Der Schreibvorgang: Übertragen wir nun die Stärke der Magnetisierung in ein Modell, ergeben sich für uns neue Sichtweisen und Erkenntnisse. Die Werte für die wirkenden Kräfte, die hier verwendet werden, sind rein theoretisch, entsprechenden aber genau den phsikalischen Prinzipien beim Schreibvorgang. Der erste Schreibvorgang erreicht auf der jeweiligen Stelle in der Spur vielleicht beispielsweise einen Sättigungsgrad von 8 und "entspannt" sich, nachdem der Magnetkopf weiterfährt, an dieser Stelle auf 2, wie in Abbildung 2 gezeigt. Die Speicherung dieser Information ergibt ein relativ glattes Bild. [Abb. 2] Das Überschreiben von Daten: Weil die Schreibimpulse relativ kurz sind, erreicht das magnetische Medium praktisch nie das Maximum der magnetischen Feldstärke, was den Effekt hat, dass an der Stelle, an der schon vorher ein Bit mit dem Wert 1 gespeichert war, durch Überschreiben mit einem Bit gleichen Wertes die Feldstärke sich zwar nicht verdoppelt, aber einen doch höheren Gesamtwert annimmt, wie Abbildung 3 deutlich macht. [Abb. 3] [Abb. 4] Seite 3

4 Die Hinweise: Die jeweiligen Bits auf der Spur weisen variierende, unterschiedliche Feldstärkewerte auf, die jedoch in Ihrer Ausrichtung immer eindeutig sind, so dass positive und negative Werte klar detektierbar sind. Dieses Modell zeigt uns aber nun, das magnetische Restanteile der vorhergehenden Schreibvorgänge verbleiben, die ausgewertet werden können, wenn man über das entsprechende Equipment verfügt, das sensibel genug ist, die Unterschiede der magnetische Remanenz zu messen. Abbildung 4 zeigt zur Veranschaulichung nochmal die neuen Werte nach der Überschreibung ohne die Markierungen der alten Daten. Der höhere Sättigungsgrad an der ersten Stelle, der hier den Wert 3 angenommen hat, weisst auf eine vorangegangene Magnetisierung gleicher Aussrichtung hin. Hier wurde ein Bit mit dem Wert 1 mit einem Bit überschrieben, dass ebenfalls den Wert 1 trug. Die leicht schwächere magnetische Ausrichtung an zweiter Stelle weisst hier auf eine vorangegangene Magnetisierung in entgegengesetzter Richtung hin. Basierend auf dieser Technik können Datensätze theoretisch über mehrere Schreibzyklen hinweg noch detektiert werden. Es tritt aber noch eine zweite Form der Remanenz in Erscheinung, die verwertbare Spuren für die Daten-Wiederherstellung hinterlässt. Abbildung 5 zeigt den Ausschnitt einer Datenspur auf der Festplatte, in der der Magnetkopf die einzelnen Bits geschrieben hat. Auch in der vergrösserten Ansicht kann man sich die Bereiche der einzelnen Magnetisierungen, idealerweise zentriert, in der Spur vorstellen. Für das Verstehen des Schreib-/Lesevorganges reicht diese Sichtweise aus. [Abb. 5] [Abb. 6] Da der magnetische Schreib-/Lesekopf nicht immer exakt derselben Spur folgt, sei es durch Alterungserscheinung oder durch thermischen Einwirkungen, kommt es vor, dass Informationen leicht versetzt von der idealen Datenspur geschrieben werden (Abb. 7). [Abb. 7] Seite 4

5 Nachfolgende Schreibvorgänge können diesen Bereich unberührt lassen und einen schmalen Spurstreifen mit alten Datenbits hinterlassen, wie in Abbildung 8 dargestellt. Ein Streifen, der übrigens selbst bei versetztem Magnetkopf in diesen Bereich hinein für ein einwandfreies Lesen der regulären Daten unproblematisch ist, da der Magnetkopf bei Schreib- oder Lesevorgängen grundsätzlich näher auf der Idealspur liegt und somit die Intensität der magnetische Ausrichtung der neuen Datenbits gegenüber den alten Datenbits dominiert. [Abb. 8] [Abb. 9] Die Abtastung der beiden nebenliegenden Spurstreifen entlang der Idealspur (Abb. 9) können dabei über weite Strecken verwertbare Daten hervor bringen. Durch die Messung der unterschiedlichen Feldstärken in der Spur und der Verwertung der Informationen neben der Idealspur kann durch Kombination dieser Verfahrensweisen eine Wiederherstellung überschriebener Daten über mehrere Schreibzyklen hinweg ermöglicht werden. Verbindliche Angaben darüber, über wieviel Schreibzyklen eine Datenrekonstruktion möglich ist, kann nicht gemacht werden. Doch wird von einigen Stellen her behauptet, dass eine Datenrekonstruktion bei 5 und sogar bis zu 10 Schreibvorgängen hinweg als noch möglich angesehen wird. Tatsächlich sind selbst renomierte Data-Recovery Firmen mit der Wiederherstellung von überschriebenen Daten überfordert. Trotz vermeintlich irreperabler Beschädigungen bleiben doch oftmals mehr Informationen für Daten-Wiederherstellung-Techniken auf den entsprechenden Speichermedien lesbar, als manch einer sich vorstellen und wünschen mag. Oftmals versucht man durch physikalische Einwirkungen auf den Datenträger einzuwirken, um eine Daten-Rekonstruktion unmöglich zu machen. Tatsächlich ist die physikalische Zerstörung des Speichermediums, die einzige Alternative zur sicheren Datenbeseitigung. Es nutzt aber nichts, die Festplatte mit Wasser oder Kaffee zu übergiessen. Auch den ganzen Rechner ins Meer zu werfen, macht hier keinen grossen Unterschied, da die magnetische Datenremanenz dadurch unbeeinflusst bleibt. Das Bearbeiten einer Festplatte mit einem Vorschlaghammer gilt nicht als physikalische Zerstörung, sondern ist halt nur eine massive physikalische Beschädigung. Um derart beschädigte Festplatten zu lesen, werden Spezial-Leseköpfe verwendet, die nicht mit der Geschwindigkeit einer üblichen Festplatte über die Spuren fahren, sondern gemächlich und auf diese Weise sorgfältig nach allen verbliebenen Spuren suchen können. Die Magnetic Force Microscopy (MFM) ist beispielsweise eine Technik, um Magnetisierungsmuster mit hoher Auflösung und minimaler Muster-Vorbereitung abzubilden. Diese Technik stammt von der Scanning Probe Microscopy (SPM) ab und benutzt eine sehr feine magnetische Spitze, die an einem flexiblen, freitragenden Arm nahe an der zu analysierenden Oberfläche angebracht ist, wo es mit dem ausgehenden Feld, das vom Muster ausgeht, interagiert. Ein Bild von dem Feld auf der Oberfläche wird durch Bewegung der Spitze über der Oberfläche geformt und durch Messungen der Stärke (oder des Stärkegrades) als eine Funktion einer Position festgelegt. Die Stärke der Interaktion wird durch Beobachtung der Position des Armes über einen optischen Interferometer oder Tunnel-Sensoren gemessen. Seite 5

6 Eine andere Variante basiert auf einem patentieren Laserverfahren, die auch über physikalische Verformungen hinweg ihren korrekten Weg auf der Spur beibehält. Grundlage für dieses Verfahren ist eine spezielle Wechselwirkung zwischen Licht und magnetischem Feld. Dabei macht man sich eine Eigenschaft des Lichtes zu nutze, die sich Polarisation nennt und vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden kann. Es gilt dabei, dass linear polarisiertes Licht, das auf eine magnetisierte Reflektionsfläche trifft, in seiner Polarisationsebene gedreht wird. Proportional zur Richtung des Magnetfeldes ist die Drehung der Polarisationsebene. Wie in Abbildung 10 zu sehen, wird ein Laserstrahl auf die Festplatte bzw. auf den jeweiligen Zylinder gerichtet, der durch die Ausrichtung der Elementarmagnete parallel zur Einfallsrichtung des Laserlichts mit veränderter Polarisationsebene reflektiert wird. Diese unterschiedliche Polarisation gibt Auskunft über die vorliegende magnetische Ausrichtung und damit über die gespeicherten binären Informationen. Nach diesem Prinzip werden auch magneto-optische Disketten (MO-Disks) ausgelesen. [Abb. 10] Seite 6