Wonderful activities
【行业资讯】电子取证新技能：找回消失的数据之手机数据的恢复
发布时间：2021-04-18 21:56:01
来源：临汾尧检
手机里面的存储数据，可以说是时刻在变化的。手机运行中，时刻会有新的数据在产生，同样也会有旧的数据被抹除，只要CPU在工作，这种新陈代谢就不会停止。
手机在使用的过程中，由于存储容量受到限制，早期产生的用户数据，慢慢地会被新的数据所代替。比如，大部分手机的通话记录，只能显示最近的500条，可以想象，每当继续拨打一次电话，就会产生一条新的通话记录，而最遥远的那次通话记录，相应地就会被顶出去，翻看手机，就会再也看不见它。
有时，使用者也会主动删除一些数据或文件，以达到不为人知的、或者腾出更多存储空间的目的。这些删除动作大体上包括：
1、删除众多条数据记录中一条（如删除一条通话记录、短信、电话本、聊天内容等）；
2、删除一个文件（如删除一个图片、音频、视频，或卸载某个应用等）；
3、将手机恢复出厂设置（这一操作相当于对硬盘进行格式化）。
有一些意外因素，也会使数据发生变化。比如充电时的电流冲击，进水受潮时的内部短路，存储器的某一部分发生了故障，或者系统本身的先天设计不足等，都会使数据发生改变、错乱、丢失。
这些消失了的数据究竟能不能找回来呢？溯本求源，让我们通过回顾手机的数据存储机理，一步步来了解怎么样实现文件恢复吧。
1、闪存
早期的手机，由于受到技术与成本的限制，存储器集成度不高，容量也十分有限，难以与今天的手机同日而语。现在的手机存储器，动辄16G、32G、64G，甚至更大。现在手机内部所采用的存储器，是一种叫做闪存（Flash memory）的存储器，它属于内存器件的一种，是一种不挥发性内存。闪存的物理特性与常见的内存有根本性的差异：目前各类 DDR 、 SDRAM 或者 RDRAM 都属于挥发性内存，只要停止电流供应，内存中的数据便无法保持，因此每次电脑开机都需要把数据重新载入内存；而闪存在没有电流供应的条件下，也能够长久地保持数据，其存储特性相当于硬盘，这项特性正是闪存得以成为各类便携型数字设备的存储介质的基础。闪存具有容量大、速度快，接口简单等优点，用在手机上十分合适。
2、文件系统
现在的手机，不但品种繁多，而且功能强大，人们对它的依赖，已经超越了个人计算机。计算机对数据和文件的管理，有一套成熟的算法，称为文件系统，包括了FAT、NTFS、EXT等诸多规范。手机也不例外，既有从计算机处借鉴而来的FAT（早期功能机）、NTFS（windows系统的手机），又有根据所选存储器而量身定做的YAFFS（早期安卓系统的智能机）。发展到现在，得益于CPU的运算速度成倍增加以及存储空间的突飞猛进，手机毫不费力地采用了在计算机上应用的十分成熟、可以管理超大型文件的EXT文件系统。
所谓文件系统，是操作系统用于明确存储设备（常见的是磁盘，也有基于各类闪存的存储介质）或分区上的文件的方法和数据结构；即在存储设备上组织文件的方法。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。文件系统由三部分组成：文件系统的接口，对对象操纵和管理的软件集合，对象及属性。从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行保护和检索的系统。具体地说，它负责为用户建立文件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存取，当用户不再使用时撤销文件等。
当我们增加或删除一条通话记录、拍摄或删除一张照片、安装或卸载一个应用时，都需要用文件系统的相应操作方法，对闪存进行读写操作。
3、数据的存储
刚出厂的手机，或者做过恢复出厂设置的手机，闪存里除了一些系统运行所必须的数据文件之外，其他部分都被标记为可用。假设这时候我们拍摄了一段视频，那么视频文件就被放置在闪存内可用空间的前面，如果再拍一段视频，那么会将之存储在在上一个视频文件的后面，以此类推，像排队一样，按时间顺序在物理空间上依次被存储。根据文件系统的规则，这两个视频的文件名，是存放在另一个物理位置的，与文件名一起存放的，还有文件创建时间、文件长度、文件的存放位置等等信息。其他文件如图片、音频、地图离线包等，存储的顺序，也和视频一样。
但是这样的顺序，是有条件限制的。当可用的空间越来越小，甚至无法再存储文件时，这种顺序存储的格局，将被打破。一些文件必须被删除，以便腾挪出更多的可用空间，使手机能继续工作下去。而此后产生的文件，再存储时，就进入了一种“见缝插针”的模式，不像一开始那么有顺序了，有的文件如果太大，还会被分割成数块，存储在腾挪出来的不同位置上。
4、文件的删除
文件在存储的时候，除了存储文件内容外，还会将包括文件名、创建时间、长度在内的各类文件信息加以保存，同时还会在特殊位置创建一个链表，把保存文件所占用的空间标记出来，一方面便于操作系统了解这个文件，另一方面，也是在声明“此处已经被我占领”。当某个文件被删除时，为了减少系统的运行开销，闪存中文件的内容并不做改变，仅把文件信息标记为已删除的状态，并将链表释放，用来表示文件内容所处的位置“可以被回收利用了”。这种删除标记会一直存在着，直到系统觉得有回收的必要了，将这些可回收利用的位置上的数据，擦除成一片空白（全0或者全1），用来安放后来的数据文件。这种擦除是有代价的，那就是：消耗了该处存储区域的一点“寿命”。闪存中任一位置的擦除次数，都是有限制的，擦除次数因闪存生产商家及闪存的生产工艺不同而不同，一般在10万次以内。这个数字虽说不小，但是对于电子芯片来说，轻而易举就能达到。所以在手机系统设计之初，就要好好规划数据区的回收机制，均衡各区域的磨损率，以避免在闪存的局部反复擦写、造成不可逆转的物理性损坏。
5、文件的恢复
正是由于擦除操作的小心翼翼，给文件恢复留下了一个时间窗口。根据上面的介绍，不难看出：手机使用越不频繁，手机内可利用空间越大，删除操作离现在越近，数据被擦除的可能性也就越小，文件被恢复的可能性也就越大。一些细节之处，也决定了文件恢复的成败，例如：
(一)有固定格式或者特征码的文件，容易被恢复
如MP4类型的视频文件，有固定格式的文件头和文件尾，文件头中，又包含了文件长度、视频时间等大量信息，根据这些信息，既能判断出文件的一些基本特征，又能检验出恢复出来的文件是否完整。再如JPG类型的图片文件，总是将一张大图片划分成若干块小图片，并把这些小图片按照Z型顺序进行存储，每块小图片都有固定格式的特征码，查找到一个特征码，也就查找到了一小块图片，最终加以拼接，就还原了文件。反之则很难恢复，例如一些即时通讯的语音文件，出于节省流量、提高速度等方面考虑，将采集到的音频数据做了高比率的压缩处理，省略了特征码，也不需要文件头和尾，只剩下了简单的数据流，这样的文件删除后，由于无法验证特征，就很难查找和恢复了。
(二)按顺序存储在同一区域的文件，容易被恢复
比如在【数据的存储】中提到的那两个视频文件，由于数据在物理地址上是连贯的，没有被其他数据隔断，那么只需判断出文件头和文件尾，然后将这之间的数据提出、保存，就可以完整地将这个视频文件恢复了。如果手机使用了一段时间，可用空间变得不那么完整，有些文件就会分布在不同的存储区域，而且又失去了数据与文件之间进行关联的链表，想把若干碎片拼凑成一个完整的文件，就变得比较困难，甚至无法实现了。
(三)文件越小，越容易恢复
因为小文件存储在同一区域的概率更大。一个JPG文件，总是比一个MP4文件容易被恢复。
6、单条数据的删除与恢复
这一点以安卓手机的通讯录为例来说明。通讯录存放在一个数据库文件 contacts2.db 中，随着我们将更多的通讯录存入手机，这个文件也就不断的增大，当然这个增长速度是有限的，因为每个联系人的信息都不会太多。正是因为每个联系人所占用的存储空间十分小，当我们从通讯录删除掉一个联系人的时候，操作系统并没有为腾挪这一点空间而大动干戈，只是在存储这个联系人的数据前面做一个删除标记。当我们再翻看通讯录时，手机就会对做了删除标记的联系人视而不见，不予显示，我们也就看不到了，从而体会到了“那人已被删除”的感觉。此时，通过仔细核查这些删除标志，就可以很容易地获得已删除的联系人列表。如果这种删除操作十分频繁，被做了标记的数据就会越来越多，到了影响电话本显示的速度的时候，或者手机操作系统认为到了该清理的时候，手机内另外一个地方就会重新生成一个 contacts2.db 文件，里面是整理后的、不包括已删除联系人的通讯录文件，而原来的那个文件，将被标记为已删除文件。这时候，查找已删除联系人的工作的难度将大大增加。
短信、通话记录、QQ聊天记录等，单条已删除记录的恢复，和上面所说的，都是一个道理。删除的不很久的记录，总是能找到一些。
有一些应用的数据库，是经过加密运算之后，再保存到闪存上的。每一次改变数据之后，都需要对数据库中需要改动的部分进行重新加密再存盘，一旦发生单条数据的删除操作，那么在重新加密的过程中，就把那些删除数据剔除掉了。可以想象，这时候再去数据库文件中查询那些删除的条目，已经踪迹全无了。某些聊天软件，就是这样。
7、总结
删除数据的恢复，是一个技术性与偶然性相结合的工作，虽然很难说哪种数据或者文件一定能恢复，但是这种恢复的可能性，确实相当实用，往往能在很多关键的时候，解决大问题。
