استعادة البيانات

في مجال الحوسبة ، تُعرف استعادة البيانات بأنها عملية استرجاع البيانات المحذوفة أو غير القابلة للوصول أو المفقودة أو التالفة أو المعطوبة أو التي تم الكتابة فوقها من وحدات التخزين الثانوية أو الوسائط القابلة للإزالة أو الملفات ، عندما يتعذر الوصول إلى البيانات المخزنة فيها بالطريقة المعتادة. ^{[ 1 ]} غالبًا ما تُستعاد البيانات من وسائط تخزين مثل محركات الأقراص الصلبة الداخلية أو الخارجية (HDD)، ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD)، ووحدات تخزين USB المحمولة ، والأشرطة المغناطيسية ، والأقراص المدمجة (CD) ، وأقراص DVD ، وأنظمة RAID الفرعية، وغيرها من الأجهزة الإلكترونية . قد تكون الاستعادة ضرورية بسبب تلف مادي لأجهزة التخزين أو تلف منطقي لنظام الملفات يمنع نظام التشغيل المضيف من تحميله . ^{[ 1 ]}

تحدث الأعطال المنطقية عندما تكون أجهزة القرص الصلب تعمل بشكل سليم، ولكن لا يستطيع المستخدم أو نظام التشغيل الآلي استرداد البيانات المخزنة عليها أو الوصول إليها. قد تحدث هذه الأعطال نتيجة لتلف شريحة الهندسة، أو فقدان الأقسام، أو عطل في البرامج الثابتة، أو أعطال أثناء عملية التهيئة/إعادة التثبيت. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

قد تكون عملية استعادة البيانات بسيطة للغاية أو معقدة للغاية. ولهذا السبب توجد شركات برمجيات متخصصة في هذا المجال تساعد في استعادة البيانات من نظامك. ^{[ 4 ]}

تتضمن أكثر سيناريوهات استعادة البيانات شيوعًا تعطل نظام التشغيل، أو خللًا في جهاز التخزين، أو عطلًا منطقيًا في أجهزة التخزين، أو تلفًا أو حذفًا عرضيًا، وما إلى ذلك (عادةً على نظام تشغيل واحد، وقسم واحد ، وقرص صلب واحد). في هذه الحالة، يكون الهدف النهائي هو نسخ جميع الملفات المهمة من الوسائط التالفة إلى قرص صلب جديد. يمكن تحقيق ذلك باستخدام قرص حي (Live CD) أو قرص DVD عن طريق الإقلاع مباشرةً من ذاكرة القراءة فقط (ROM) أو محرك أقراص USB بدلًا من القرص التالف. توفر العديد من الأقراص الحية (Live CD) أو أقراص DVD وسيلةً لتركيب قرص النظام وأقراص النسخ الاحتياطي أو الوسائط القابلة للإزالة، ونقل الملفات من قرص النظام إلى وسائط النسخ الاحتياطي باستخدام مدير ملفات أو برنامج إنشاء أقراص ضوئية . غالبًا ما يمكن التخفيف من هذه الحالات عن طريق تقسيم القرص وتخزين ملفات البيانات المهمة (أو نسخ منها) باستمرار على قسم مختلف عن ملفات نظام التشغيل القابلة للاستبدال.

يتضمن سيناريو آخر عطلاً على مستوى القرص، مثل تلف نظام الملفات أو قسم القرص، أو عطل في القرص الصلب نفسه. في أي من هذه الحالات، يصعب قراءة البيانات من وسائط التخزين. وبحسب الحالة، تشمل الحلول إصلاح نظام الملفات المنطقي، أو جدول الأقسام، أو سجل الإقلاع الرئيسي ، أو تحديث البرامج الثابتة أو تقنيات استعادة القرص التي تتراوح بين استعادة البيانات التالفة باستخدام البرامج، إلى استعادة مناطق الخدمة التالفة (المعروفة أيضًا باسم "البرامج الثابتة" للقرص الصلب) باستخدام البرامج والأجهزة، وصولاً إلى استبدال القرص التالف ماديًا، مما يسمح بنقل البيانات إلى قرص جديد. إذا كانت استعادة القرص ضرورية، فعادةً ما يكون القرص نفسه قد تعطل نهائيًا، وينصب التركيز حينها على استعادة البيانات لمرة واحدة، وإنقاذ ما يمكن قراءته منها.

في سيناريو ثالث، يقوم المستخدمون بحذف الملفات عن طريق الخطأ من وسائط التخزين. عادةً، لا تُزال محتويات الملفات المحذوفة فورًا من القرص الصلب، بل تُزال الإشارات إليها من بنية الدليل، مما يُتيح المساحة التي تشغلها البيانات المحذوفة للكتابة عليها لاحقًا. لا يستطيع المستخدمون اكتشاف الملفات المحذوفة عبر مدير الملفات العادي، لكن البيانات المحذوفة لا تزال موجودة تقنيًا على القرص الصلب. في هذه الأثناء، تبقى محتويات الملف الأصلية، غالبًا على شكل أجزاء منفصلة ، ​​وقد يكون من الممكن استعادتها إذا لم تُستبدل بملفات بيانات أخرى.

يُستخدم مصطلح "استعادة البيانات" أيضاً في سياق التطبيقات الجنائية الرقمية أو التجسس ، حيث تُستعاد البيانات التي تم تشفيرها أو إخفاؤها أو حذفها، وليس البيانات التالفة. أحياناً تُشفّر البيانات الموجودة في الحاسوب أو تُخفى لأسباب مثل هجمات الفيروسات، ولا يمكن استعادتها إلا بواسطة خبراء متخصصين في الأدلة الجنائية الرقمية.

يمكن أن تتسبب مجموعة متنوعة من الأعطال في تلف مادي لوسائط التخزين، وقد ينتج ذلك عن أخطاء بشرية أو كوارث طبيعية. قد تتعرض الأقراص المدمجة (CD-ROM) للخدش في طبقتها المعدنية أو طبقة الصبغة؛ وقد تعاني الأقراص الصلبة من أعطال ميكانيكية متعددة، مثل تلف رؤوس القراءة والكتابة ، وتلف لوحة الدوائر المطبوعة، وتعطل المحركات؛ وقد تنقطع أشرطة التسجيل ببساطة.

لا يعني التلف المادي للقرص الصلب، حتى في حالات تعطل رأس القراءة/الكتابة، بالضرورة فقدان البيانات بشكل دائم. مع ذلك، في الحالات القصوى، كالتعرض المطول للرطوبة والتآكل - كما حدث مع قرص بيتكوين المفقود لجيمس هاولز، المدفون في مكب نفايات نيوبورت لأكثر من عقد - يصبح استعادة البيانات مستحيلاً في الغالب. في حالات نادرة، تم استكشاف تقنيات الطب الشرعي، مثل مجهر القوة المغناطيسية (MFM)، للكشف عن آثار مغناطيسية متبقية عندما تكون البيانات ذات قيمة استثنائية. ^{[ 5 ]} كما أن التقنيات الأخرى التي تستخدمها العديد من شركات استعادة البيانات المحترفة قادرة عادةً على استعادة معظم البيانات، إن لم يكن كلها، التي فُقدت عند حدوث العطل.

بالطبع، توجد استثناءات لهذه القاعدة، مثل الحالات التي قد تتعرض فيها أقراص القرص الصلب لتلف شديد . مع ذلك، إذا أمكن إصلاح القرص الصلب وإنشاء نسخة كاملة منه، فإنه يمكن إعادة بناء بنية الملفات المنطقية في معظم الحالات.

لا يمكن للمستخدمين النهائيين إصلاح معظم الأضرار المادية. على سبيل المثال، قد يؤدي فتح محرك الأقراص الصلبة في بيئة عادية إلى تراكم الغبار المحمول جوًا على القرص الصلب وانحشاره بين القرص ورأس القراءة/الكتابة . أثناء التشغيل العادي، تطفو رؤوس القراءة/الكتابة على ارتفاع يتراوح بين 3 و6 نانومترات فوق سطح القرص، ويبلغ متوسط ​​قطر جزيئات الغبار الموجودة في البيئة العادية حوالي 30,000 نانومتر. ^{[ 6 ]} عندما تنحشر جزيئات الغبار هذه بين رؤوس القراءة/الكتابة والقرص، فقد تتسبب في تلف جديد للرؤوس، مما يزيد من تلف القرص وبالتالي يعيق عملية استعادة البيانات. علاوة على ذلك، لا يمتلك المستخدمون النهائيون عادةً الأجهزة أو الخبرة الفنية اللازمة لإجراء هذه الإصلاحات. ونتيجة لذلك، غالبًا ما يتم الاستعانة بشركات استعادة البيانات لإنقاذ البيانات المهمة، وتستخدم الشركات الأكثر موثوقية غرفًا نظيفة من الفئة 100 خالية من الغبار والشحنات الساكنة . ^{[ 7 ]}  

تقنيات التعافي

قد تتطلب استعادة البيانات من الأجهزة المتضررة ماديًا استخدام تقنيات متعددة. يمكن إصلاح بعض الأضرار باستبدال أجزاء من القرص الصلب، وهذا وحده قد يجعل القرص قابلاً للاستخدام، ولكن قد يبقى هناك تلف منطقي. تُستخدم عملية تصوير متخصصة للقرص لاستعادة كل بت قابل للقراءة من سطحه. بمجرد الحصول على هذه الصورة وحفظها على وسيط تخزين موثوق، يمكن تحليلها بأمان للكشف عن التلف المنطقي، مما قد يسمح بإعادة بناء جزء كبير من نظام الملفات الأصلي.

إصلاح الأجهزة

من المفاهيم الخاطئة الشائعة الاعتقاد بإمكانية استبدال لوحة الدوائر المطبوعة التالفة (PCB) بلوحة مماثلة من قرص صلب سليم أثناء عمليات استعادة البيانات. مع أن هذه الطريقة قد تنجح في حالات نادرة مع الأقراص الصلبة المصنعة قبل عام ٢٠٠٣، إلا أنها لا تُجدي نفعًا مع الأقراص الأحدث. تحتوي لوحات الدوائر الإلكترونية للأقراص الحديثة عادةً على بيانات تهيئة خاصة بالقرص (عادةً ما تكون خريطة للقطاعات التالفة ومعايير الضبط) ومعلومات أخرى ضرورية للوصول إلى البيانات على القرص بشكل صحيح. غالبًا ما تحتاج لوحات الاستبدال إلى هذه المعلومات لاستعادة جميع البيانات بكفاءة. قد يلزم إعادة برمجة لوحة الاستبدال. بعض الشركات المصنعة (مثل Seagate) تخزن هذه المعلومات على شريحة EEPROM تسلسلية ، يمكن إزالتها ونقلها إلى لوحة الاستبدال. ^{[ ٨ ] [ ٩ ]}

يحتوي كل قرص صلب على ما يُسمى بمنطقة النظام أو منطقة الخدمة ؛ هذا الجزء من القرص، الذي لا يمكن للمستخدم النهائي الوصول إليه مباشرةً، يحتوي عادةً على البرامج الثابتة للقرص وبيانات التكيف التي تساعد القرص على العمل ضمن المعايير الطبيعية. ^{[ 10 ]} إحدى وظائف منطقة النظام هي تسجيل القطاعات المعيبة داخل القرص؛ أي إخبار القرص بمكان كتابة البيانات ومكان عدم كتابتها.

تُخزَّن قوائم القطاعات أيضًا على رقائق مختلفة مُثبَّتة على لوحة الدوائر المطبوعة، وهي فريدة لكل قرص صلب. إذا لم تتطابق البيانات الموجودة على لوحة الدوائر المطبوعة مع البيانات المخزنة على القرص، فلن تتم معايرة القرص بشكل صحيح. ^{[ 11 ]} في معظم الحالات، ستصدر رؤوس القراءة والكتابة صوت طقطقة لأنها لا تستطيع العثور على البيانات المطابقة لما هو مخزن على لوحة الدوائر المطبوعة.

يشير مصطلح "التلف المنطقي" إلى الحالات التي لا يكون فيها الخطأ مشكلة في الأجهزة ويتطلب حلولاً على مستوى البرامج.

لا يحتاج خبراء استعادة البيانات دائمًا إلى الوصول المادي إلى الأجهزة التالفة. فعندما يكون من الممكن استعادة البيانات المفقودة باستخدام تقنيات برمجية، يمكنهم غالبًا إجراء عملية الاستعادة باستخدام برامج الوصول عن بُعد عبر الإنترنت أو الشبكة المحلية أو أي اتصال آخر بالموقع الفعلي للوسائط التالفة. ولا تختلف هذه العملية جوهريًا عما يمكن للمستخدم النهائي القيام به بنفسه. ^{[ 20 ]}

يتطلب الاسترداد عن بُعد اتصالاً مستقراً بنطاق ترددي كافٍ. ومع ذلك، فهو غير مناسب في الحالات التي تتطلب الوصول إلى الأجهزة، كما هو الحال في حالات التلف المادي.

عادةً ما تتضمن عملية استعادة البيانات الناجحة أربع مراحل، على الرغم من أن ذلك قد يختلف تبعاً لنوع تلف البيانات والاستعادة المطلوبة. ^{[ 21 ]}

المرحلة الأولى

أصلح محرك الأقراص الصلبة

يتم إصلاح القرص الصلب لجعله يعمل بشكل ما، أو على الأقل في حالة مناسبة لقراءة البيانات منه. على سبيل المثال، إذا كانت رؤوس القراءة والكتابة تالفة، فيجب استبدالها؛ وإذا كانت لوحة الدوائر المطبوعة معيبة، فيجب إصلاحها أو استبدالها؛ وإذا كان محرك الدوران تالفًا، فيجب نقل الأقراص ورؤوس القراءة والكتابة إلى قرص جديد.

المرحلة الثانية

قم بإنشاء صورة للقرص على قرص جديد أو ملف صورة قرص

عند تعطل القرص الصلب، يصبح استعادة البيانات منه أولوية قصوى. فكلما طالت مدة استخدام القرص المعطل، زاد احتمال فقدان المزيد من البيانات. لذا، فإن إنشاء نسخة احتياطية من القرص يضمن وجود نسخة ثانوية من البيانات على جهاز آخر، حيث يمكن إجراء عمليات الاختبار والاستعادة بأمان دون الإضرار بالمصدر الأصلي.

المرحلة الثالثة

الاستعادة المنطقية للملفات، والأقسام، وسجل التمهيد الرئيسي، وهياكل نظام الملفات

بعد استنساخ القرص إلى قرص جديد، يصبح من المناسب محاولة استعادة البيانات المفقودة. إذا تعطل القرص منطقيًا، فهناك عدة أسباب محتملة لذلك. باستخدام النسخة المستنسخة، قد يكون من الممكن إصلاح جدول الأقسام أو سجل التمهيد الرئيسي (MBR) لقراءة بنية بيانات نظام الملفات واستعادة البيانات المخزنة.

المرحلة الرابعة

إصلاح الملفات التالفة التي تم استرجاعها

قد يحدث تلف البيانات، على سبيل المثال، عند كتابة ملف في قطاع تالف من القرص الصلب. وهذا هو السبب الأكثر شيوعًا لتعطل القرص الصلب، مما يعني ضرورة إعادة بناء البيانات لتصبح قابلة للقراءة. يمكن استعادة المستندات التالفة باستخدام عدة برامج أو يدويًا باستخدام محرر سداسي عشري.

يمكن إعادة تثبيت نظام التشغيل ويندوز على جهاز كمبيوتر مرخص له مسبقًا. تتم إعادة التثبيت إما بتحميل النظام أو باستخدام "قرص استعادة" مُقدم من الشركة المصنعة. في أبريل 2018، غُرِّم إريك لوندغرين وحُكم عليه بالسجن الفيدرالي الأمريكي لإنتاجه 28,000 قرص استعادة، وكان ينوي توزيعها بسعر 25 سنتًا تقريبًا للقرص الواحد، لتسهيل الأمر على محلات إصلاح أجهزة الكمبيوتر . ^{[ 22 ]}

• تانينباوم، أ. وودهول، أ.س. (1997). أنظمة التشغيل: التصميم والتنفيذ، الطبعة الثانية. نيويورك: برنتيس هول.