智能手机RS-MMC存储卡数据恢复研究

陶 荣，饶佳艺，严丽娜，杨森斌

（1．西安通信学院 陕西 西安 710106；2．西北大学 陕西 西安 710069）

随着信息化时代的到来，智能手机在人们的工作和学习中占据着越来越重要的地位。同时，由于其功能的不断增加，所需的数据存储量也越来越大。当手机本身的存储空间不能满足需求时，就需要安装数据存储卡。目前，常用的手机存储卡主要有RS-MMC卡、Micro SD卡、Mini SD卡和MS卡等类型。然而，在使用智能手机的过程中，由于各种主观或客观的原因，经常会发生重要数据丢失和损坏的情况，给用户造成严重的后果。因此，探究智能手机存储卡数据恢复方法，不仅可以替用户挽回损失，还可用于手机取证等特殊场合[1-2]。笔者以智能手机RS-MMC存储卡为例，在分析其数据存储结构与原理的基础上，针对常见数据损坏原因，研究了数据恢复的具体方法。

图1 RS-MMC卡物理结构Fig．1 Physical structure of the RS-MMC card

1 RS-MMC卡数据存储原理

RS-MMC卡 （RS-Multi Media Card）由多媒体卡协会（MMCA）于2002年底推出，其外形尺寸仅为标准MMC卡的一半，却具有MMC卡所有的优势和性能特征，且更加省电。RS-MMC卡是一种基于NAND型Flash Memory的存储卡，包含内部控制器和存储模块两个基本部分[3]，物理结构如图1所示。

其中，存储模块用来存储数据，控制器用来实现与智能手机的接口及控制数据在存储模块中的传输。

存储模块的核心部件是一个浮置栅场效应管，通过在浮置栅上放置电子和没有电子两种状态来区分0、1。由于浮栅中电子的变化，存贮单元的阈值电压也会随之而改变，向浮栅中注入电子时，域值电压升高，定义为“1”；将浮栅中的电子拉出，加正常电压导通，定义为“0”。

由于浮置栅场的这一特性，RS-MMC卡在数据存储时需先把二进制数字信号转为复合二进制数字信号送到物理层接口 （MMCPHY）；然后通过芯片处理，信号被分配给RSMMC存储芯片的相应地址，以二进制方式存储。RS-MMC卡的数据写入是以块为单位的，一块为512字节，所以当RAM中存放了512字节数据时，控制器便将其一次性写入卡中。

2 RS-MMC卡数据损坏原因

在日常的使用过程中，由于各种原因经常会引起RS-MMC卡数据的损坏，究其原因，可分为物理损坏和逻辑损坏两大类。

2.1 物理损坏

物理损坏（Physical Damage）主要是由于硬件发生故障、受损而造成的[4-5]，具体表现形式及损坏原因如表1所示。

表1 RS-MMC卡数据物理损坏形式及原因Tab.1 Formats and reasons of physical damage in RS-MMC card

物理损坏如不及时排除，会造成极大损失，但表现形式比较明显，相对容易发现。

2.2 逻辑损坏

逻辑损坏（Logical Damage）主要是由于软件受损而造成的[4-5]，主要原因有以下几种：

1）恶意破坏：比较典型的例子就是各种病毒对数据的损害，造成数据丢失。

2）误删除、误格式化，将文件的首字节改为E5H。

3）系统故障：造成数据无法找到，手机不能识别RSMMC卡。

RS-MMC卡受到逻辑损坏后，从整体看数据之间的关系是错误的，但是数据仍可以部分使用。此外，逻辑损坏不易被发现，当发现数据有错误时可能已经无法挽回了。

3 RS-MMC卡数据恢复方法

3.1 物理损坏的修复及避免方法

物理损坏后的数据恢复需要由专业的硬件维修机构对存储卡进行芯片级的维修，不仅费用昂贵而且容易造成电路烧毁。因此，在使用智能手机存储卡时应注意以下几点，以避免发生物理损坏。

1）避免热插拔存储卡。若在开机状态插入新的存储卡，由于智能手机没有对存储卡进行初始化，可能造成无法正常识别；对于不支持热插拔的智能手机，热插拔操作还可能损坏手机和存储卡。

2）在读/写存储卡数据时，不要拔出存储卡。有些RSMMC卡在系统拷贝进度条消失后仍处于工作状态，应等待读写状态灯熄灭后再拔下读卡器或存储卡。

3）将文件拷贝至相应的存储目录。例如，将音乐拷贝到智能手机自动生成的AUDIO或MP3文件夹内。

4）在智能手机电池电量不足时，尽量少读写存储卡。

5）不对RS-MMC卡进行碎片整理，以免影响使用寿命。

3.2 逻辑损坏的数据恢复方法

对于逻辑损坏引起的数据丢失和损坏，可以通过软件处理方法进行数据恢复，具体流程如图2所示。

图2 数据恢复流程图Fig．2 Flow chart of the data recovery

在进行数据恢复前判断数据是否被覆盖。如果被覆盖则很难将数据恢复；如果没有被覆盖，则寻找主文件表中数据的存放位置，利用相关软件扫描数据，找到存在的数据残段并进行数据修复并备份修复好的数据。

下面，结合USBOOT软件[6]，具体介绍如何对RS-MMC存储卡的数据进行恢复。主要分为两步：

第一步：利用USBOOT拷贝RS-MMC存储卡的数据到一个IMG镜像文件。

运行USBOOT，然后插入装有RS-MMC卡的读卡器，USBOOT会发现新插入的RS-MMC存储卡。选中该盘符，点击“点击此处选择工作模式”，弹出一个菜单。选择“备份到文件”的菜单项后点击“开始”按钮。这时，USBOOT就会弹出一个“备份U盘为文件”的对话框，输入一个名字后点击保存。

第二步：使用WINHEX恢复数据。

启动WINHEX，打开镜像后的文件。选择“Tools/Disk Tools”菜单，使用“File Recovery By Type…”的功能菜单，在弹出的窗口中选择以下几种方式，对RS-MMC存储卡数据进行恢复操作：

1） “Select file Type（s）：”是将要恢复的文件类型，如果要恢复的文件类型是WORD，那么就选择“Msoffice”文件类型；如果要添加没有在列表中的文件类型，可以选择“Customize”文件类型；

2） “Output folder：”是存放恢复后的文件，默认路径为“C：Recovery Disk U”，也自行设置文件路径；

3） “Create subfolder for each file type”是为每一种文件类型建立一个子目录，默认选中该功能；

4） “Search at sector boundaries”是选择搜索模式，如果RS-MMC存储卡的容量不是很大，可以选择这个模式；如果RS-MMC存储卡容量很大，可以选择 “Search at cluster boundaries，if possible”模式，如果想更精确，可以选择“Extensive byte-level search”字节搜索模式，这个模式的速度慢些。

5） “Respect individual default size in file type definitions”是按照文件类型的定义缺省的文件大小，默认选中这个功能。

6）最后，点击“OK”，等待文件恢复。至此，数据修复并备份已完成，退出该应用程序。

4 结 论

为测试本文方法的数据恢复效果，首先对RS-MMC存储卡中的短信、图片、视频等不同数据类型的文件进行删除操作，随后再依据图2所示流程，利用USBOOT软件进行数据恢复。分析发现，该方法恢复了所有删除的文件，而且内容恢复的准确率高达96%。

文中分析了RS-MMC存储卡的物理结构和数据存储原理，重点针对引起数据丢失的逻辑损坏，研究了数据恢复流程，提出了利用USBOOT软件进行数据恢复的方法。在实际操作中，为进一步提高内容恢复的准确率，还可以尝试不同的数据恢复软件。

[1]Logicube．CellXtract[EB/OL]． [2012-03-01]．http：//www．logicube．com/shop/cellxtract/．

[2]王中杉，刘乃琦，秦科，等．取证系统中数据恢复关键技术研究[J]．计算机应用研究，2008，25（9）：2836-2838．WANG Zhong-shan，LIU Nai-qi，QIN Ke， et al．Research on key technologies of data recovery in forensic system[J]．Application Research ofComputers，2008，25（9）：2836-2838．

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[4]李志强．常见硬盘数据损坏的类型及恢复方法[J]．硅谷，2011（23）：124．

LI Zhi-qiang．Common types and recovery methods of hard disk data corruption[J]．Silicon Valley，2011（23）：124．

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DU Jiang，JIA Chang-hai．The study and development of the data recovery based on Thumbs．db[J]．Electronic Design Engineering，2011（17）：10-12．

[6]FOROO软件工作室．USBOOT使用手册[EB/OL]．[2012-04-11]．http：//wenku．baidu．com/view/6464a700a6c30c2259019e7d．html．