第一講 數(shù)字保存研究

1第一講

數(shù)字(shùzì)保存研究共四十三頁2數(shù)字保存當(dāng)前研究(yánjiū)方向主要有三個方面：數(shù)字(shùzì)長期保存數(shù)字容災(zāi)備份數(shù)據(jù)恢復(fù)共四十三頁3★數(shù)字的反演變(yǎnbiàn)原理

人類信息技術(shù)的歷史已有幾千年，但信息技術(shù)從上世紀(jì)50年代開始了信息的轉(zhuǎn)移，多種多元的信息形式和過程都變成統(tǒng)一的0和1。這一現(xiàn)象可以用變換反演原理來解釋，比如一個域A，一個域B，遇A的事情很難解決，可以放到域B，域B很容易(róngyì)解決，解決完之后再返過來。如計(jì)算19999*19999（查對數(shù)表）,模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號（電話），圖像信息的轉(zhuǎn)換（電視）等。

共四十三頁4★物質(zhì)、能量和信息(xìnxī)的轉(zhuǎn)換

人類歷史上有三大變化轉(zhuǎn)換現(xiàn)象(xiànxiàng)，第一個轉(zhuǎn)換是錢，把物質(zhì)變?yōu)殄X，錢可以買東西，這樣錢可以很好溝通了，這是物質(zhì)變化的因素。第二個轉(zhuǎn)換是能量，把各種各樣的能量變?yōu)殡姡姾苋菀讉鬏?，電線拉到哪里，能量就拉到哪里。第三個轉(zhuǎn)換是數(shù)字，各種各樣形式的過程都變成數(shù)，數(shù)就很容易傳輸、存儲，做完以后，我們把它變換回來到各種各樣的形式和過程。共四十三頁5★數(shù)字時代(shídài)的特點(diǎn)通信是傳播知識，而存儲是基本知識，通信技術(shù)和存儲技術(shù)，是促進(jìn)人類文明發(fā)展缺一不可(quēyībùkě)的技術(shù)。如果一種技術(shù)以空間傳遞為主，我們稱為通信技術(shù)。如果一種技術(shù)以時間傳遞為主，我們稱為時間技術(shù)，很多技術(shù)，實(shí)際上是同時具有時空傳遞的特性，如我們的甲骨文，竹簡等，甲骨文跨度三千年，那時候空間傳播的距離是我們?nèi)俗叩侥膸У侥模恢窈啎r間跨度二千年，那時候有馬車，馬車走到哪里，就把信息載到哪里，這也是時空傳播?，F(xiàn)在由于高密度存儲技術(shù)的發(fā)明，它記錄了無數(shù)的歷史時刻，如電影和錄像使我們看到二戰(zhàn)的身影，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)使我們能看到世界上任何地方正在發(fā)生的事件。

共四十三頁6存儲技術(shù)走過了石器時代來到了磁器時代，它的重量是越來越輕，越來越容易攜帶，越來越具有通信功能。而容量是越來越大，但可靠性和自主性越來越差，我們可以看到二千年前紙質(zhì)載體上的信息，但現(xiàn)在一個硬盤、一個光盤可能幾年的時間就不行了，所以(suǒyǐ)，它的可靠性反而越來越差。通信技術(shù)走過風(fēng)火狼煙、紙張、電纜、無線電、光纖的時代，最后通信和存儲一起走向信息傳遞的數(shù)字時代。共四十三頁7★數(shù)字存儲介質(zhì)與操作系統(tǒng)(cāozuòxìtǒnɡ)類型目前數(shù)字存儲介質(zhì)有三大類

●磁存儲介質(zhì)（硬盤、軟盤和磁帶等）

●光存儲介質(zhì)（CD、DVD、PD、MO和BD）

●電存儲介質(zhì)（U盤、數(shù)碼(shùmǎ)卡等）操作系統(tǒng)主要有：●windows●Linux●Unix●Mac共四十三頁8★數(shù)字災(zāi)難(zāinàn)原因自然災(zāi)難有火災(zāi)、洪水、地震、臺風(fēng)等，其它有設(shè)備故障、軟件錯誤、電信網(wǎng)絡(luò)中斷和電力故障等等。此外，人為因素有操作員錯誤、破壞(pòhuài)、植入有害代碼和恐怖襲擊等。

911事件、2005年，美國超過300萬的信用卡用戶資料外泄，2008年四川地震和南方冰雪災(zāi)害。。共四十三頁9

★如何保護(hù)(bǎohù)數(shù)據(jù)一是邏輯上的保護(hù)，比如防止病毒破壞、黑客入侵等等。二是物理上的保護(hù)，比如人為錯誤或不可抗拒的災(zāi)難。前者需要系統(tǒng)的安全防護(hù)，后者需要長期保存、數(shù)據(jù)備份/容災(zāi)保護(hù)和數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)等。因此(yīncǐ)，數(shù)字保護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。共四十三頁10一、數(shù)字長期(chángqī)保存(存儲技術(shù))★數(shù)字長期(chángqī)保存研究方向主要有：存儲載體壽命研究數(shù)據(jù)遷移技術(shù)數(shù)字仿真技術(shù)

共四十三頁11（一）載體壽命(shòumìng)研究磁性載體：磁盤、軟盤、磁帶(cídài)。光學(xué)載體：CD、DVD、BD及磁光盤和相變光盤等。電學(xué)載體：U盤、數(shù)碼卡（SD、CF、MS、MMC、SM和XD等）。共四十三頁12（二）數(shù)據(jù)(shùjù)遷移遷移時間：確定舊載體上信息的最佳遷移時間。太早浪費(fèi)，太晚數(shù)據(jù)丟失遷移載體：選用(xuǎnyòng)什么樣的載體。遷移方式：采用什么樣的手段，整個打包，還是另外整理。遷移格式：是原文件格式，還是其他格式。共四十三頁13（三）數(shù)字(shùzì)仿真技術(shù)

主要(zhǔyào)是解決原有舊系統(tǒng)和現(xiàn)有新系統(tǒng)在軟件方面不兼容的問題，通過數(shù)字仿真技術(shù)，使現(xiàn)有的系統(tǒng)能讀取舊系統(tǒng)中保存的原始信息。從而不需要對舊系統(tǒng)上的信息進(jìn)行遷移。共四十三頁14二、數(shù)據(jù)(shùjù)的容災(zāi)備份容災(zāi)或?yàn)?zāi)難備份是指：為了減少各類災(zāi)難發(fā)生后造成的損失而采取的各種防范措施。

從國外情況來看，上世紀(jì)七八十年代，災(zāi)備起步，上世紀(jì)九十年代尤其是2000年前后，因?yàn)榍晗x和突發(fā)性災(zāi)難等事件，國際上的一些企業(yè)開始特別(tèbié)重視業(yè)務(wù)連續(xù)性規(guī)劃和管理，這推動了災(zāi)備理論和體系不斷向前發(fā)展。我國的災(zāi)備開始于2000年后,特別是2008年的四川特大地震災(zāi)害和南方的冰雪災(zāi)害，加快了容災(zāi)的步伐。

共四十三頁15（一）數(shù)據(jù)(shùjù)的存儲結(jié)構(gòu)不同操作系統(tǒng)下的存儲結(jié)構(gòu)●windows（FAT和NTFS）●Linux（EXT2和EXT3）●Mac（HFS）●服務(wù)器的數(shù)據(jù)存儲方式（RAID）●磁盤陣列在網(wǎng)絡(luò)中的存儲方式如下(rúxià)：

NAS：NetworkAttachedStorage（網(wǎng)絡(luò)附加存儲）

SAN：StorageAreaNetwork（存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）

DAS：DirectAttachedStorage（直接附加存儲）共四十三頁16（二）數(shù)據(jù)(shùjù)容災(zāi)技術(shù)主要有：主機(jī)型遠(yuǎn)程容災(zāi)存儲系統(tǒng)型異地(yìdì)容災(zāi)虛擬化容災(zāi)技術(shù)

CDP容災(zāi)技術(shù)共四十三頁17★主機(jī)(zhǔjī)型遠(yuǎn)程容災(zāi)簡單的說，就是通過安裝在服務(wù)器的數(shù)據(jù)復(fù)制軟件，或是應(yīng)用程序提供的數(shù)據(jù)復(fù)制/災(zāi)難恢復(fù)工具(如數(shù)據(jù)庫的相關(guān)工具)，利用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接遠(yuǎn)端的災(zāi)備服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)異地?cái)?shù)據(jù)復(fù)制。主機(jī)(zhǔjī)型遠(yuǎn)程容災(zāi)的優(yōu)點(diǎn)是在服務(wù)器較少的環(huán)境下，所需的成本較低，用戶不需更換太多現(xiàn)有的系統(tǒng)架構(gòu)，也不用擔(dān)心后端存儲系統(tǒng)的兼容性問題，只需支付軟件的授權(quán)費(fèi)和災(zāi)備端的硬件設(shè)備費(fèi)用即可。共四十三頁18★存儲系統(tǒng)型異地(yìdì)容災(zāi)它是基于存儲系統(tǒng)(光纖磁盤陣列、NAS)的模式。通過存儲系統(tǒng)內(nèi)建的固件(firmware)或操作系統(tǒng)，通過IP網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)或光纖信道等傳輸接口連結(jié)，將數(shù)據(jù)以同步或異步的方式復(fù)制到遠(yuǎn)端。與主機(jī)型遠(yuǎn)程容災(zāi)相比，存儲系統(tǒng)型遠(yuǎn)程容災(zāi)的優(yōu)點(diǎn)就是將數(shù)據(jù)與運(yùn)行分開，對主機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行資源影響比較小。共四十三頁19★虛擬化容災(zāi)技術(shù)(jìshù)它是一種網(wǎng)絡(luò)存儲型遠(yuǎn)程容災(zāi)架構(gòu)，是在前端應(yīng)用服務(wù)器與后端存儲系統(tǒng)之間的存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)，加入一層存儲網(wǎng)關(guān)，前端連接服務(wù)器主機(jī)，后端連接存儲設(shè)備，它的角色就好像是存儲網(wǎng)絡(luò)中的交通警察，所有的I/O都交由它來控制管理。現(xiàn)在出現(xiàn)了旁路(side-band)的控制方式，對于IO流量進(jìn)行旁路監(jiān)控和分流，實(shí)現(xiàn)異地?cái)?shù)據(jù)(shùjù)復(fù)制。

共四十三頁20★CDP容災(zāi)技術(shù)(jìshù)它是虛擬化容災(zāi)方式所衍生出來(chūlái)的一種實(shí)時系統(tǒng)備份技術(shù)，是一種容災(zāi)和備份的合成技術(shù)。共四十三頁21（三）容災(zāi)備份(bèifèn)方式主要有：熱備份(bèifèn)冷備份在線備份脫機(jī)備份兩地三中心備份數(shù)據(jù)中心備份共四十三頁22共四十三頁23共四十三頁24（四）我國災(zāi)備整體(zhěngtǐ)情況我國在災(zāi)備法律保障、指揮協(xié)調(diào)機(jī)制、信息發(fā)布和收集技術(shù)平臺、社會力量動員等方面有了長足的進(jìn)步，初步形成(xíngchéng)了有效的監(jiān)督、保障和執(zhí)行體系；但也存在很多不足，比如管理架構(gòu)有待整合，缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào)機(jī)制，信息、資源需進(jìn)一步共享等。共四十三頁25（五）我國災(zāi)備行業(yè)當(dāng)前(dāngqián)應(yīng)用和技術(shù)熱點(diǎn)應(yīng)用熱點(diǎn)表現(xiàn)為：

★能源、制造、交通行業(yè)災(zāi)備需求升溫；

★中小企業(yè)災(zāi)備市場啟動；

★多點(diǎn)熱備趨勢(qūshì)漸濃；

★災(zāi)備外包認(rèn)可度越來越高；

★災(zāi)備演練越來越普遍；

★政府監(jiān)管力度更強(qiáng)。共四十三頁26技術(shù)熱點(diǎn)體現(xiàn)(tǐxiàn)在四個方面

★虛擬化、

★綠色I(xiàn)T、

★SaaS、

★CDP等方面。共四十三頁27★能源、制造、交通(jiāotōng)行業(yè)災(zāi)備需求升溫一方面是受地震、雪災(zāi)等大規(guī)模自然災(zāi)害的拉動，另一方面也是因?yàn)檫@些(zhèxiē)行業(yè)中的企業(yè)信息化程度越來越高，IT與業(yè)務(wù)的聯(lián)系越來越緊密，對數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)管理和業(yè)務(wù)連續(xù)的需求更普遍。

共四十三頁28★中小企業(yè)災(zāi)備市場(shìchǎng)啟動事實(shí)上，無論企業(yè)規(guī)模大小(dàxiǎo)，都需要進(jìn)行災(zāi)備建設(shè)，因?yàn)闉?zāi)難從來不具有選擇性。相比那些在資金、管理、資源、設(shè)備、人才等方面更有優(yōu)勢的大型企業(yè)，中小企業(yè)更需要災(zāi)備建設(shè)。共四十三頁29★多點(diǎn)熱備趨勢(qūshì)漸濃為預(yù)防類似地震、雪災(zāi)等大范圍自然災(zāi)害，多點(diǎn)熱備將成為(chéngwéi)災(zāi)備領(lǐng)域發(fā)展的重要趨勢之一。其中，比較典型的方式是兩地三中心模式，即設(shè)立主生產(chǎn)中心、同城災(zāi)備中心和異地災(zāi)備中心。

共四十三頁30★災(zāi)備外包認(rèn)可度越來越高災(zāi)備外包在發(fā)達(dá)國家早已經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，成為普遍慣例，在歐美等發(fā)達(dá)國家，超過70%以上的企業(yè)采用第三方服務(wù)外包模式(móshì)，而我國在一兩年前的情況則正好相反，超過70%以上的企業(yè)均采用自建模式。

2008年，中國災(zāi)備外包接受程度有所提高：國家開發(fā)銀行、華夏銀行、國投瑞銀等在內(nèi)的一大批金融企業(yè)選擇了災(zāi)備外包；2008年底，針對中國災(zāi)備市場進(jìn)行的調(diào)研報(bào)告顯示，考慮全部系統(tǒng)災(zāi)備外包的比例為9.9%，考慮部分外包的比例更高達(dá)55.8%。共四十三頁31★災(zāi)備演練(yǎnliàn)越來越普遍

2008年，在應(yīng)對地震危機(jī)中，人們記住了安縣桑棗中學(xué)，更記住了該校校長葉志平。他通過不斷進(jìn)行應(yīng)急演練并加以改進(jìn)，創(chuàng)造了一個舉世矚目的生命奇跡：在地震發(fā)生后，全校2200多名學(xué)生、上百名老師，從不同的教學(xué)樓和不同的教室中，全部沖到操場，用時僅1分36秒，并且無一傷亡。在北京奧運(yùn)保障過程中，應(yīng)急演練也頻頻曝光，我國銀行、證券、保險(xiǎn)、航空等諸多重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)紛紛組織了有針對性的奧運(yùn)應(yīng)急演練，確保(quèbǎo)了“平安奧運(yùn)”的實(shí)現(xiàn)。除專項(xiàng)應(yīng)急演練外，金融、電力、航空等行業(yè)企業(yè)還針對自身特點(diǎn)進(jìn)行了多項(xiàng)信息系統(tǒng)應(yīng)急演練。共四十三頁32★政府(zhèngfǔ)監(jiān)管力度更強(qiáng)

除專項(xiàng)災(zāi)難恢復(fù)法律、法規(guī)之外，各行業(yè)還有很多與災(zāi)備相關(guān)的法律（重要信息系統(tǒng)）、規(guī)定，比如政府行業(yè)有安全涉密法，保密法，機(jī)房網(wǎng)絡(luò)安全管理制度；制造行業(yè)有安全生產(chǎn)管理?xiàng)l例、信息系統(tǒng)安全分級管理法等；境外上市公司還受薩班斯法案、新巴塞爾協(xié)議的制約等。

2007年7月，國務(wù)院信息化工作辦公室領(lǐng)導(dǎo)編制的《重要信息系統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)指南》正式升級成為國家標(biāo)準(zhǔn)《信息系統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)規(guī)范(guīfàn)》（GB/T20988-2007）。這是中國災(zāi)難備份與恢復(fù)行業(yè)的第一個國家標(biāo)準(zhǔn)，并于2007年11月1日開始正式實(shí)施。共四十三頁33★虛擬化虛擬化可以讓本地和遠(yuǎn)程擁有多個操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，可以讓計(jì)算、存儲、應(yīng)用從物理和地理環(huán)境限制中解放出來。它將有效解決異構(gòu)平臺的資源共享問題、管理復(fù)雜化等問題，并大幅節(jié)約成本。對于災(zāi)備行業(yè)來說，虛擬化將是省時，省空間，高效、靈活和可靠的技術(shù)手段。虛擬化對于不同的硬件能在較短時間內(nèi)輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的復(fù)制和性能(xìngnéng)的全面恢復(fù)，因此，政府、企業(yè)能夠在運(yùn)行中快速恢復(fù)系統(tǒng)鏡像，并減少設(shè)置錯誤，縮短恢復(fù)所需時間。共四十三頁34★綠色(lǜsè)IT綠色I(xiàn)T技術(shù)目前有很多，比如通過重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和硬件(yìnɡjiàn)壓縮技術(shù)，利用備份環(huán)境中的自動精簡配置技術(shù)，虛擬化技術(shù)，甚至改善氣流管理方式和冷卻容量，選擇低能耗電源、多核服務(wù)器等都可以降低能耗，達(dá)到綠色節(jié)能目的。共四十三頁35★

SaaS

SaaS是Software-as-a-service（軟件即服務(wù)）的簡稱，它是一種通過Internet提供軟件的模式。SaaS的出現(xiàn)(chūxiàn)，使軟件行業(yè)正在經(jīng)歷一場深刻的變革。目前，這場變革已經(jīng)滲透到災(zāi)備服務(wù)行業(yè)，包括CA、EMC、賽門鐵克等很多軟件廠商都已推出基于SaaS模式的容災(zāi)解決方案。相比傳統(tǒng)災(zāi)備方式，SaaS方式通過互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，災(zāi)難備份和恢復(fù)速度更快，投資成本更低，抗災(zāi)性更好，管理維護(hù)更簡單，甚至不再需要專業(yè)技術(shù)人員，非常適合中小企業(yè)的災(zāi)備應(yīng)用。共四十三頁36★

CDP

CDP（ContinuousDataProtection續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)）是一種數(shù)據(jù)的連續(xù)時間點(diǎn)的保護(hù)技術(shù)，其價值在于能在故障瞬間完成任何時間點(diǎn)的故障恢復(fù)，達(dá)到業(yè)務(wù)快速、連續(xù)的作用。這從根本上解決了傳統(tǒng)備份中低恢復(fù)能力和非精細(xì)時間策略(cèlüè)的先天弱點(diǎn)。并且，與目前基于存儲復(fù)制的容災(zāi)數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)不同的是，CDP除了對災(zāi)難導(dǎo)致的數(shù)據(jù)物理破壞提供保護(hù)外，還能對邏輯錯誤導(dǎo)致的數(shù)據(jù)破壞提供保護(hù)。

CDP技術(shù)將帶來災(zāi)備技術(shù)領(lǐng)域的一場革命。2009以及今后數(shù)年，人們?nèi)詫⒖吹竭@種技術(shù)帶來的深遠(yuǎn)影響。共四十三頁37三、數(shù)據(jù)恢復(fù)數(shù)據(jù)恢復(fù)是把遭受破壞或誤操作導(dǎo)致丟失的數(shù)據(jù)恢復(fù)出來。數(shù)據(jù)恢復(fù)不僅對文件進(jìn)行恢復(fù)，還可以恢復(fù)物理操作的磁盤數(shù)據(jù)，也可以恢復(fù)不同操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。但是在一些特殊情況則完全(wánquán)不能恢復(fù)：數(shù)據(jù)被覆蓋、低級格式化、磁盤盤片嚴(yán)重?fù)p傷等。從整體來看，數(shù)據(jù)恢復(fù)涉及了存儲設(shè)備（硬件）、操作系統(tǒng)、文件格式、加密解密等等多個交叉綜合的領(lǐng)域，覆蓋了光學(xué)電學(xué)磁學(xué)、機(jī)械以及材料學(xué)、軟件程序控制等，是一門新興的綜合學(xué)科和技術(shù)技能。共四十三頁38★數(shù)據(jù)恢復(fù)的類型(lèixíng)可以分為(fēnwéi)：電子取證硬件恢復(fù)技術(shù)軟件恢復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)共四十三頁39（一）電子(diànzǐ)取證它是檢查計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和相關(guān)的電子設(shè)備，以提取、保護(hù)(bǎohù)并分析