Czasem mamy potrzebę szybkiej i pewnej utylizacji nośniku zawierającego określone (wrażliwe, personalne) dane. Może to być kartka z kodem PIN do naszej karty płatniczej, koperta z danymi adresowymi, imieniem i nazwiskiem, które to warto podrzeć na małe kawałki przed wyrzuceniem do śmietnika. To pozwala uniknąć wielu problemów. Nieostrożne udostępnienie naszych danych osobowych może skutkować tym, że mogą one trafić do rąk oszustów, którzy będą je wykorzystywali w celu wyłudzenia pieniędzy, uzyskania kredytu lub wyrobieniu kopii naszej karty SIM.
Sytuacja jest jednak bardziej skomplikowana w przypadku nośników komputerowych. Nawet małej pojemności pendrive może zawierać taką ilość naszych zdjęć i dokumentów, że po wydrukowaniu nie zmieściłyby się one nawet w kilku śmietnikach. W związku z tym tego typu urządzenia wymagają szczególnej uwagi i przede wszystkim należy je poprawnie utylizować.
W tym artykule pokażemy Państwu, jak szybko i bezpowrotnie uniemożliwić dostęp do danych znajdujących się na 2,5-calowym HDD.
Najważniejszym elementem tego typu urządzeń jest talerz, którego właściwości opisywaliśmy w poprzednim artykule. O tym świadczy chociażby to, że jedynym przeznaczeniem pozostałych komponentów dysku twardego jest zapewnienie sprawnego zapisywania i odczytywania danych użytkownika. Aby umożliwić zapis i odczyt danych, ciężko pracują zespół głowic czytujące-zapisujących, elektronika dysku, silniki, a nawet jego obudowa. To powoduje, że uszkodzić talerz jest znacznie trudniej niż głowice czy obudowę dysku. Jeśli weźmiemy młotek i uderzymy nim dysk, nie jesteśmy w stanie od razu zniszczyć talerz. Znajduje się on „pod ochroną”, po pierwsze, sztywnej obudowy metalowej, a, po drugie, umieszczonych wewnątrz osi dwóch silników – znajdującego się z boku silnika głowic (VCM – od ang. voice coil motor) oraz silnika talerzy zlokalizowanego w centrum dysku, które wzmacniają obudowę podobnie jak trzpienie żelbetowe wzmacniają konstrukcję budynków.
Oczywiście obudowa nie przeżyje mocnego uderzenia młotkiem, podobnie jak zespół głowic i elektronika dysku. Dysk przestanie się uruchamiać i będzie wyglądał jako bezużyteczny odpad elektroniczny. Niemniej jednak kilka godzin pracy specjalisty w zakresie odzyskiwania danych i talerz „odda” zapisane na nim Państwa dane nieuprawnionemu odbiorcy.
Na szczęście, talerzy w laptopowych dyskach formatu 2,5 cala są robione ze szkła, a konstrukcja niektórych modeli (dysków) ma pewne wady konstrukcyjne, które umożliwiają ich szybkie i wygodne rozbicie.
Przed tym jak opiszemy Państwu metodę utylizacji takich dysków, chcemy ostrzec Państwa, że jest to niszczenie nieodwracalne. Żadne laboratorium ani w Polsce, ani w świecie nie potrafi przywrócić talerzowi stanu początkowego i odczytać zapisane na nim dane!
Producenci dysków dążąc do zmniejszenia ich grubości stosują specyficzne rozwiązanie techniczne. Wnętrze obudowy hermetyzowane jest od dołu, czyli od strony elektroniki (PCB – od ang. printed circuit board) przy pomocy (wkręcanych) śrub. Aby zabezpieczyć dysk przed przedostaniem się do jego wnętrza kurzu czy innych zabrudzeń w momencie, kiedy śruby z jakiegoś powodu, na przykład w procesie naprawy urządzenia, zostały usunięte, otwór po stronie zewnętrznej dysku, czyli po stronie talerzy, jest zabezpieczany za pomocą okrągłego kawałku przezroczystego plastyku. Najprawdopodobniej chcąc przypomnieć technikowi wykonującemu prace naprawcze o niebezpieczeństwie (pozostawienia) tych otworów, producenci wykonują ten kawałek plastyku w kolorze czerwonym. W związku z tym, odnalezienie tzw. „czerwonej kropki” jest zadaniem stosunkowo łatwym.
Właściciel takiego dysku musi zamiast standardowej śrubki wykorzystanej przez producenta do zamocowania PCB wkręcić śrubkę większej długości. Eksperymenty pokazały, że za każdym razem szklany talerz pęka, co wyklucza możliwość odzyskiwania zapisanych na nim danych.
Ta metoda jest skuteczna w przypadku większości modeli dysków Western Digital i Samsung w formacie 2.5 cala instalowanych w popularnych laptopach czy też zewnętrznych dyskach twardych wykorzystywanych do kopiowania rezerwowego i przenoszenia dużych ilości danych. O powodzeniu operacji niszczenia talerzy świadczy charakterystyczny dźwięk pękającego szkła, po czym można z powrotem wkręcić oryginalną śrubkę.
Na zastosowanie metody „czerwonej kropki” wskazywać będzie specyficzny dźwięk przemieszczających się wewnątrz obudowy szklanych kawałków. Po otwarciu obudowy wewnątrz dysku można znaleźć oderwaną okrągłą nalepkę w kolorze czerwonym.
BAD sektory to najczęstsza przyczyna „śmierci” starych dysków twardych, kiedy nie możemy uzyskać dostęp do wcześniej zapisanych plików. Jako osoba, która na co dzień zajmuje się zawodowo odzyskiwaniem danych z uszkodzonych dysków twardych, postaram się w kilku słowach wyjaśnić przyrodę tego zjawiska.
Na początku wyjaśnijmy sobie, czym jest sektor w przypadku współczesnych HDD.
Podłoże talerzy magnetycznych we współczesnych HDD może być zrobione ze szkła lub aluminium. Na nią napylane są drobne cząsteczki materiału ferromagnetycznego. Pod mikroskopem to przypomina troszeczkę kawior (Zdjęcie 1).
Przygotowane w ten sposób talerzy montują w dysku twardym, po czym wykonują pierwsze formatowanie. Nosi ono nazwę Servo Track Writing (w skrócie STW) i polega na tym, że zmieniając bieguny pola magnetycznego poszczególnych cząsteczek głowice zapisująco-odczytujące pozostawiają na powierzchni talerza niewidzialne koncentryczne ścieżki (ang. Track).
Zdjęcie 2. Track’i na powierzchni dysku twardego uwidocznione przy pomocy mikroskopu sił magnetycznych Źródło: Matesy GmbH – Own work, CC BY-SA 3.0
Każda ścieżka zostaje podzielona na określoną liczbę sektorów. Niżej na rysunku (3) widzimy graficzne zobrazowanie jednego z takich tracków.
Każdy track się składa z kilku sektorów z danymi (Data sector) oraz sektorów z serwo-znacznikami (Servo sector). Te ostatnie mają charakter techniczny. Dzięki nim układ sterujący dysku (układ ten, nazywany również Sterownikiem Dyskowym, składa się z procesora, pamięci operacyjnej, kontrolera silnika i kilku innych elementów) zlokalizowany na płytce drukowanej (tzw. PCB – Printed Circuit Board) może ustalić pozycję głowicy odnośnie centrum tracka. Sterownik non-stop koryguję pozycjonowanie głowicy, gdyż może ona ulegać zmianom na skutek wibracji napędu, fluktuacji aerodynamicznych oraz mikro defektów powierzchni talerza (np z tzw. efektem bicia (ang. Runout), który polega na odchyleniu rzeczywistego Track’a od idealnego okrągu, na przykład zbliżeniu go nieco formą do owalu.)
W górnej części rysunku nr 1 została pokazana (schematycznie) struktura data sectora.
Widzimy tu odstęp pomiędzy sektorami zlokalizowanymi na jednej ścieżce (tzw. gap), adres sektora (A.M. – Address Mark), obszar z danymi (data) oraz obszar z kodem korekcyjnym (ECC – error correction code).
Wiedząc już jaka jest budowa i zasada działania sektorów na dysku twardym możemy zrozumieć, czym są bad sektory. Powstają one, kiedy Sterownik Dyskowy nie potrafi odczytać (poprawnie) któregoś z wymienionych wyżej elementów – wtedy cały ten sektor zostanie oznaczony jako uszkodzony.
Podobne uszkodzenia mogą powstawać w wyniku negatywnych zmian w warstwie ferromagnetycznej lub fizycznej degradacji talerza, o której opowiemy niżej. Uszkodzenia warstwy magnetycznej zdążają się na przykład, kiedy głowica zapisująca w trakcie zapisu zamiast docelowego sektora/ścieżki nadpisuje sąsiedni sektor (sektory). Powodem tu może być silna wibracja lub uderzenie dysku. W takiej sytuacji na miejscu obszaru z danymi (Data) może się okazać, na przykład, ECC lub Data należące do innego sektora. Przy próbie odczytu Sterownik Dyskowy wykryje niezgodność ECC z danymi zapisanymi w sektorze. Taki sektor może być zaliczony do sektorów „podejrzanych”. Z uwagi na to, że warstwa magnetyczna nie jest w tym przypadku uszkadzana, Sterownik Dyskowy będzie próbował wykorzystać „podejrzany” sektor do zapisu innych danych i w razie niepowodzenia stwierdzi fizyczne uszkodzenie powierzchni. Inaczej sytuacja wygląda w przypadku nadpisania serwo-znaczników. Uszkodzone obszary wyłącza się wtedy z użytkowania, ponieważ ich rekonstrukcja wymaga powtórzenia fabrycznych procedur testowania dysku, co oznaczałoby także skasowanie danych użytkownika.
Uszkodzenia fizyczne powstają z tego powodu, że warstwa ferromagnetyczna posiada te same cechy co i każdy inny magnes, a więc z czasem traci właściwości magnetyczne. Z reguły, skutki tego procesu w przypadku współczesnych HDD można zauważyć już po około pięciu latach, jeśli dysk jest przechowywany na półce. Raportują o tym m. in. biegli sądowi, którzy po latach próbują odczytać dowody cyfrowe. Przejawia się to w ten sposób, że liczba hash, którą biegły oblicza za każdym razem przystępując do analizy nośnika danych cyfrowych, zaczyna się nie zgadzać z liczbą hash uzyskaną wcześniej.
Badania wykazują, że degradacja warstwy magnetycznej postępuję szybszej, jeśli mamy do czynienia ze znacznymi wahaniami temperatury. W rezultacie może to doprowadzić nawet do całkowitej utraty właściwości magnetycznych, co oznacza też, że nie da się już odczytać zapisane na dysku dane.
Wysokie temperatury w połączeniu z wilgotnością zwiększają intensywność procesów korozyjnych. Warstwa magnetyczna talerzy jest wykonana z metalu i jak każdy metal jest na tą korozję narażona. Aby się przed nią uchronić warstwa magnetyczna jest pokryta dodatkowo dwoma warstwami ochronnymi, przy czym górna warstwa ochronna ma właściwości smarujące. Kiedy głowica w wyniku wibracji lub uderzeń dysku dotyka powierzchni talerza, to kontaktuje przede wszystkim z warstwą smarującą i przez to nie uszkadza się i nie uszkadza warstwy magnetycznej. Talerz może spokojnie „przeżyć” kilka takich dotknięć. Oczywiście z czasem głowica będzie zabrudzona materiałem smarującym, a przez to zwiększy się wysokość jej lotu, a w konsekwencji również wrażliwość na zmiany pola magnetycznego (zdolność do poprawnego odczytania poszczególnych bitów). W najgorszym przypadku to prowadzi do uszkodzenia całego dysku (była to główna przyczyna wysokiej awaryjności dysków twardych Seagate serii 10).
Warto pamiętać o tym, że grubość warstw ochronnych jest bardzo mała. Producenci zawsze szukają kompromisu pomiędzy ochroną warstwy z danymi a zapewnieniem głowicom możliwości odczytu mikroskopijnych zmian pola magnetycznego. Głowica musi znajdować jak najbliżej warstwy magnetycznej, a przy tym zachowywać bezpieczną wysokość lotu nad powierzchnią talerza.
Rysunek 2. Graficzne zobrazowanie przekroju talerza magnetycznego, zrobione w 1997 roku. Grubość warstw ochronnych wtedy wynosiła ok. 16 nm (0,000016 mm) Źródło: Kanu G. Ashar, Magnetic Disk Drive Technology
Z powyższych rozważań wynika, że każde wyjście poza zakres rekomendowanych warunków eksploatacji HDD przyśpiesza degradację warstwy z danymi. Wysokie temperatury sprzyjają szybszej demagnetyzacji warstwy roboczej. W połączeniu z wysoką wilgotnością to prowadzi do jej szybszej korozji. Rekomendujemy więc sprawdzić czy Państwa dysk twardy nie przegrzewa się i w razie konieczności zainstalować dodatkowe chłodzenie. Należy również kontrolować wilgotność powietrza w pomieszczeniu, w którym znajduje się komputer. Wysoka wilgotność może prowadzić także do innych uszkodzeń techniki komputerowej.
Jeśli macie Państwo uwagi lub życzenia, to zapraszam do pozostawienia komentarzy 🙂
