Аппаратные неисправности флешки

Аппаратными неисправностями flash-памяти принято называть неисправности, при которых для восстановления данных необходимо выпаять микросхемы памяти и вычитать их содержимое для дальнейшего анализа и сборки.

К аппаратным неисправностям относятся:

Повреждения контроллера flash;
Повреждения микросхем NAND памяти;
Повреждения трансляции;
Механические повреждения.

Основные симптомы:

Не определяется в системе(не видна в диспетчере устройств, не отборажается в "Мой компьютер";
Определяется как "0 байт" в "управлении дисками";
Определяется как "нет носителя" в "Мой компьютер";
Просит отформатировать отображается сообщение "Файловая система RAW" в "Управлении дисками"

Восстановление данных с flash-памяти
при аппаратных неисправностях

Диагностика неисправности

Подключение флешки (карты памяти) к компьютеру, при необходимости используется соответствующий адаптер. Проверяем, определяется ли флешка в "Диспетчере устройств", "Диспетчере дисков" и в "Мой компьютер". Если флешка определяется правильным объемом, но просит отформатировать, анализируем ее содержимое HEX-редактором на предмет наличия элементов файловых систем, правильности заголовков файлов и папок.

Если флешка (карта памяти) не определяется или определяется неправильным объемом (например, 0 байт или с сообщением "в устройстве нет носителя"), то у нее точно неисправность аппаратного происхождения. Все аппаратные неисправности флеш-накопителей принято называть неиспраностями контроллера из-за одинакового подхода к их решению.

Восстановление данных

1. Отпаивание микросхем памяти.

Перед вычитыванием микросхем памяти их необходимо снять с платы, на которой они установлены. Для этой цели используются паяльные станции: инфракрасные, термовоздушные. Для обеспечения быстрого и эффективного прогрева припоя во многих случаях применяется дополнительный нижний подогреватель. Несоблюдение температурного режима (время и температура нагрева) может привести к выходу из строя микросхемы памяти, либо к чтению с большим количеством некорректируемых битовых ошибок.

Отпаивание микросхем памяти во флешках производится для их последующей установки в устройства чтения NAND-памяти (PC-3000flash или NAND Reader). Делается это по той причине, что неисправная флешка (или карта памяти) не способна правильно передать содержащуюся в ней информацию через интерфейс (USB-разъем или разъем карты памяти), что делает невозможным работу с ней при помощи программ по восстановлению данных.

2. Чтение содержимого микросхем памяти.

Для вычитывания содержимого микросхем памяти применяются специализированные программаторы, обеспечивающие сохранение содержимого памяти в "сырые" файлы - дампы (Dumps). Каждая микросхема может иметь в своем составе 1, 2 или 4 физических частей, подключаемых сигналом ChipEnable (CE#), и все эти части задействуются контроллером по определенному алгоритму. При чтении каждая из физических частей микросхемы (банк памяти) сохраняется в отдельный файл. Для чтения микросхем памяти всех известных типов в нашем арсенале имеются соответствующие адаптеры.

Для нестандартных, новых, неизученных и монолитных корпусов в нашей лаборатории применяются адаптеры для анализа (Circuit Board) и собственные разработки (адаптеры для NAND Reader).

3. Анализ содержимого дампов

Вычитанные из микросхем дампы памяти содержат в себе информацию, подвергнутую нескольким типам преобразований. Делается это по нескольким причинам: во-первых, это обусловлено архитектурой микросхем памяти и раоты с ее содержимым; во-вторых - для ускроения работы flash-памяти (наподобие RAID); в-третьих - для "выравнивания" заряда с целью уменьшения износа ячеек памяти.

Элементарные преборазования во флешпамяти

ECC коррекция - предназначена для корректировки "на лету" битовых ошибок содержимого микросхем памяти. После вычитывания дампа микросхемы памяти мы производим анализ и коррекцию при помощи известных кодов ECC (Error Correction Code). Код коррекции ошибок (ECC) хранится прямо в микросхемах памяти в специальных служебных частях страницы.

Служебная информация, необходимая для работы контроллера (транслятор, логи отладки, код ECC) хранится в специально отведенных для этого частях страницы. Учитывая, что размер сектора, принятый для работы компьютерных систем, равен 512 байт, а физический размер страницы микросхем памяти никогда не кратен 512, страница как раз может вместить в себя несколько секторов с данными пользователя и участки со служебной информацией. При анализе содержимого дампов памяти в обязательном порядке производится сортировка данных пользователя, служебных данных и кодов ECC. При этом область данных пользователя и служебная информация участвуют в дальнейшей сборке виртуального образа, а коды ECC - нет.

Интерлив - поочередная запись блоков с данными в разные плоскости одной физической части микросхемы памяти. Некое подобие RAID на аппаратном уровне, однако, при вычитывании дампа блоки перемешиваются. Одним из шагов по устранению перемешивания (микса) является сортировка таких блоков (на 2 или 4 части, в зависимости от типа памяти).

XOR-преобразование - математическая функция "логическое ИЛИ-НЕ". Суть данного преобразования в том, что для уменьшения взаимного влияния зарядов соседних ячеек содержимое страниц подвергается сложению по модулю 2 (XOR) с определенной "маской" (массивом данных), заданной производителем. Маска XOR и его тип (статический, динамический, с учетом номеров страниц и т.п.) производителями flash-памяти не раскрываются, что значительно усложняет восстановление данных, иногда делая его невозможным.

Другие преобразования, в том числе: побитовое инвертирование; объединение по байтам, словам, страницам, блокам; вращение блока и другие. Применяются не только для ускорения и повышения надежности flash-устройств, но и для обеспечения возможности использования некачественной и отбракованной памяти (например, система Bad Column Management позволяет использовать некондиционную память за счет уменьшения объема носителя путем "отключения" неиспавных столбцов из адресации страниц).

4. Сборка виртуального образа

Окончательным процессом при восстановлении данных с неисправных флешек является выстраивание блоков, полученных на предыдущем шаге в соответствии с их положением в системе трансляции (адресации с 0 до maxLBA).

Виртуальный образ содержит в себе файловую систему с данными пользователя в том виде, в котором она существовала на момент поломки. При работе с виртуальным образом специалист имеет возможность контролировать правильность адресации блоков, целостность файлов и каталогов и при успешной сборке произвести копирование результатов в виде файлов и папок.

Определение порядка блоков в виртуальном образе может быть применено с использованием головых (исследованных) структур (трансляторов), а при невозможности автоматического построения транслятора с использованием таблиц трансляции - по косвенным признакам (например, по маркерам). Маркеры служебной зоны - монотонно возрастающая последовательность чисел, остающаяся после тестирования и заводского форматирования флешки изготовителем. Правильно проанализированная последовательность маркеров позволяет инженеру достоверно выделить из общей массы блоки в той последовательности, в которой они были использованы в работе флеш-накопителя. В случае возникновения коллизий при сборке (если найдено несколько претендентов на позицию в образе, или не найдено ни одного блока для позиции) специалист по восстановлению данных с флешки делает ручную коррекцию образа, выставляя боки в нужной последовательности. Таких блоков в зависимости от настроек контроллера флешки может быт несколько тысяч. При этом современные контроллеры флешек могут использовать блоки различного размера (малые блоки, или дополнения) для хранения элементов файловой системы (например, записи о файлах и каталогах), которые постоянно меняются. Дополнения к транслятору могут иметь свои: размер блока, XOR-преобразование и формат, делая восстановление данных с таких флешек довольно проблематичным.