Flash芯片数据重组技术研究

论文摘要

本文针对U盘这类存储工具中的Flash芯片的数据重组。Flash存储器作为新一代的半导体存储器,在存储密度及其访问速度等方面都有着非常优越的性能,于是被用作制造文件存储器,它能够克服磁盘在体积、耗电、抵抗恶劣环境等方面的不足。但由于Flash存储器与传统的磁盘在结构上差异很大,它具有特殊的擦除块结构,且在Flash存储器上使用的文件系统也于PC上通用的文件系统有所区别,所以对Flash进行数据恢复面临着与传统的数据恢复工作很多不一致的问题。本文要解决的问题是数据恢复中的一个方面--数据重组,它的主要用途在于当U盘中的U盘控制器（U盘外围电路）坏掉时,若Flash芯片未被损坏,那么其中的数据可以通过一种方法读出来并重组为操作系统可识别的形式,以致数据不丢失。Flash芯片原始数据的获取可通过使用Flash编程器直接读出,然后输入电脑存为二进制映像文件,而本课题的侧重点在数据读出之后的数据重组工作。鉴于FAT32文件格式的广泛应用与其在U盘存储上的众多优势,本课题选用了以FAT32文件系统为数据存储方式的Flash存储器,将其数据读出来之后恢复成原有的FAT32格式,从而达到不通过U盘控制器而直接将Flash芯片中的数据恢复成用户可见可用的文件形式的目的。研究过程首先通过对U盘进行试验,并结合FAT32文件系统格式对数据的存取方式和内部结构进行分析,找出其内部数据的逻辑地址和物理地址之间的映射关系。然后通过这种映射关系对芯片中获取的原始数据进行地址的重置,即相当于替代了U盘中的Flash外围控制电路的功能。最后将数据用新的地址重组,形成系统可识别的逻辑盘,这样就能读出原来Flash芯片上存储的所有文件,达到了数据恢复的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 数据重组技术研究现状
• 1.2.2 Flash 芯片数据重组技术研究现状
• 1.3 研究目标
• 第2章 数据重组技术
• 2.1 数据重组技术简介
• 2.2 实现数据重组的基本技术
• 2.3 U 盘数据恢复技术
• 第3章 FAT32 文件格式
• 3.1 FAT32 文件系统概述
• 3.2 FAT32 文件系统分析
• 3.2.1 FAT32 文件系统基本原理
• 3.2.2 引导（BOOT）区
• 3.2.3 文件分配表（FAT）区
• 3.2.4 根目录（ROOT）区
• 3.2.5 数据（DATA）区
• 3.3 对U 盘文件的访问
• 第4章 Flash 存取机制研究
• 4.1 Flash 简介
• 4.1.1 NAND-Flash 芯片介绍
• 4.1.2 NAND-Flash 芯片特性
• 4.1.3 NAND-Flash 芯片结构
• 4.2 使用工具简介
• 4.2.1 SK6211 量产工具
• 4.2.2 ChipGenius USB 设备芯片型号检测工具
• 4.2.3 WinHex 十六进制文件查看编辑器
• 4.3 Flash 原始数据的获取
• 4.3.1 Flash 芯片结构
• 4.3.2 Flash 芯片基本信息
• 4.4 SK6211 主控的芯片布局
• 4.4.1 页布局
• 4.4.2 数据异或
• 4.4.3 ID 信息格式
• 4.4.4 逻辑编号与LBA 的对应关系
• 第5章 Flash 镜像文件数据重组
• 5.1 数据重组流程
• 5.1.1 重组程序流程图
• 5.1.2 过滤页面
• 5.1.3 对用户数据求反
• 5.1.4 获取LBA
• 5.1.5 将扇区数据放置于正确的逻辑位置
• 5.2 重组程序运行方法
• 5.3 数据重组验证
• 5.3.1 生成映像文件的使用
• 5.3.2 主引导记录（MBR）区验证
• 5.3.3 引导（BOOT）区验证
• 5.3.4 文件分配表（FAT）区验证
• 5.3.5 文件（DATA）区验证
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢