計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)維護(hù)中還原技術(shù)的應(yīng)用

黃振宗

（廈門大學(xué) 現(xiàn)代教育技術(shù)與實(shí)踐訓(xùn)練中心，福建 廈門 361000）

在計(jì)算機(jī)使用過(guò)程中，相信不少人遇到過(guò)由于人為有意無(wú)意的操作、病毒侵害、黑客攻擊等各種原因，而出現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)異常甚至癱瘓，應(yīng)用程序也無(wú)法正常運(yùn)行，給計(jì)算機(jī)用戶帶來(lái)了極大的麻煩。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中的還原技術(shù)正是為快速解決這些系統(tǒng)故障問(wèn)題而誕生。加強(qiáng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中的還原技術(shù)分析和探討顯得十分必要和重要。

1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的軟件還原技術(shù)及應(yīng)用

1.1 軟件還原技術(shù)介紹

軟件還原技術(shù)，顧名思義就是在無(wú)需額外添加任何硬件的情況下，利用還原軟件即可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)性的還原，讓硬盤上的部分或全部分區(qū)恢復(fù)先前的內(nèi)容。常見的軟件還原方式有基于GHOST 的鏡像備份與還原，純驅(qū)動(dòng)程序保護(hù)與還原，以及功能更多、類似硬件還原卡的軟還原軟件。軟件還原實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，功能比較單一，安全等級(jí)也低一些。

1.2 軟件還原技術(shù)在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)維護(hù)中的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷開發(fā)研究，市場(chǎng)中出現(xiàn)了多種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件還原技術(shù)產(chǎn)品。其中在此應(yīng)用領(lǐng)域有最廣泛影響力的是GHOST。GHOST 工作原理是先將硬盤分區(qū)表信息和硬盤數(shù)據(jù)打包成鏡像備份保存，當(dāng)系統(tǒng)損壞需要快速恢復(fù)還原的時(shí)候，先恢復(fù)硬盤分區(qū)表信息然后再恢復(fù)硬盤上的數(shù)據(jù)，從而保證還原后系統(tǒng)正常引導(dǎo)啟動(dòng)。GHOST 支持單機(jī)還原和網(wǎng)絡(luò)多播克隆兩種還原兩種方式。GHOST多播克隆通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)內(nèi)的某一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為服務(wù)終端，把在母機(jī)生成的GHOST 鏡像系統(tǒng)，還原恢復(fù)至其他的客戶端計(jì)算機(jī)上，同時(shí)支持客戶端IP 和計(jì)算機(jī)名稱統(tǒng)一編輯修改。這在機(jī)器眾多、集中放置的公共計(jì)算機(jī)機(jī)房顯得十分實(shí)用。需要注意的是，GHOST 母盤鏡像系統(tǒng)如果克隆還原在不同品牌、不同硬件配置的計(jì)算機(jī)客戶端上可能出現(xiàn)無(wú)法正常啟動(dòng)或者藍(lán)屏等兼容性問(wèn)題。

冰點(diǎn)還原也是一款具有較大知名度的還原軟件。冰點(diǎn)還原以純驅(qū)動(dòng)的形式進(jìn)入操作系統(tǒng)的內(nèi)核模塊中，通過(guò)爭(zhēng)奪南橋芯片的I0 控制權(quán)來(lái)實(shí)現(xiàn)還原。當(dāng)Windows 啟動(dòng)加載驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，冰點(diǎn)還原也以某種方式觸發(fā)啟動(dòng)，攔截硬盤驅(qū)動(dòng)并加載自己的驅(qū)動(dòng)，從而拿到I0 控制器的控制權(quán)，同時(shí)也控制了對(duì)硬盤的任何寫入操作，達(dá)到恢復(fù)還原目的。由于只是純驅(qū)動(dòng)的還原方式，冰點(diǎn)還原實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，功能單一，只支持對(duì)硬盤的還原保護(hù)以及開放不保護(hù)等基本功能。

另一款在計(jì)算機(jī)用戶中普遍使用的軟件還原產(chǎn)品是還原精靈。這也是我們前文提到的一款典型的、功能原理類似硬件還原卡的軟還原軟件。還原精靈在安裝時(shí)，把啟動(dòng)還原的代碼寫到硬盤上，用自己的引導(dǎo)程序代替標(biāo)準(zhǔn)的引導(dǎo)記錄，這樣原來(lái)硬盤上的引導(dǎo)扇區(qū)(MBR，主引導(dǎo)記錄)就被改變了，當(dāng)硬盤啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)就首先加載還原精靈的主引導(dǎo)程序中代碼，進(jìn)而接管了對(duì)硬盤進(jìn)行讀寫操作的INT 13 中斷。在激活還原模式下，當(dāng)我們向硬盤寫入數(shù)據(jù)時(shí)，其實(shí)是寫入還原精靈自己定義的一段連續(xù)的空磁盤空間，即寫到了備份的FAT 表中，并沒(méi)有真正修改硬盤中的FAT。當(dāng)計(jì)算機(jī)重啟后這些寫操作內(nèi)容都不再存在，系統(tǒng)還原到之前的狀態(tài)。還原精靈簡(jiǎn)單易用，功能豐富，除了支持基本的硬盤還原與開放功能外，也具備轉(zhuǎn)儲(chǔ)功能（又叫更新硬盤數(shù)據(jù)）；可自行監(jiān)測(cè)受損的系統(tǒng)程序并修復(fù)還原；對(duì)計(jì)算機(jī)硬盤主引導(dǎo)區(qū)實(shí)時(shí)保護(hù)，受到破壞自動(dòng)重啟復(fù)原。但由于程序常駐內(nèi)存，需占用一定的系統(tǒng)資源。當(dāng)前市面上還有其他的軟件還原產(chǎn)品，這里不一一列舉，但其工作原理、功能均可從上述三種產(chǎn)品找到相似相通之處。

2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件還原技術(shù)及應(yīng)用

2.1 硬件還原技術(shù)介紹

硬件還原技術(shù)指的是將能夠還原操作系統(tǒng)的程序固定存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的特定芯片上，或者是以插接卡的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)還原保護(hù)等各種功能的技術(shù)。常見的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還原卡產(chǎn)品有傳統(tǒng)的主板集成型與獨(dú)立網(wǎng)卡型。其中，主板集成型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還原產(chǎn)品通常供大型的計(jì)算機(jī)廠商使用，計(jì)算機(jī)廠商將計(jì)算機(jī)還原系統(tǒng)芯片集成在計(jì)算機(jī)主板上，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)與還原等基本功能。獨(dú)立網(wǎng)卡型是將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還原程序?qū)懭隦OM 存儲(chǔ)芯片并集成在以太網(wǎng)卡上，通常做成PCI 擴(kuò)展卡。這類還原卡功能豐富，支持多種可選還原保護(hù)方式，支持轉(zhuǎn)儲(chǔ)（又叫更新硬盤數(shù)據(jù)）以及局域網(wǎng)內(nèi)批量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還原克隆等。近些年市面上出現(xiàn)了基于新一代技術(shù)的還原卡（通常是PCI-E 擴(kuò)展卡），不再集成網(wǎng)卡，板卡通過(guò)數(shù)據(jù)總線與硬盤直接連接，物理上接管硬盤的寫入，安全性進(jìn)一步增強(qiáng)，最新版本無(wú)須再安裝底層驅(qū)動(dòng)。

2.2 硬件還原技術(shù)在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)維護(hù)中的應(yīng)用

雖然目前市面上的硬件還原卡種類繁多，但是按照工作原理其實(shí)分為兩大類。第一類為前文提到的主板集成型（聯(lián)想或HP 部分機(jī)型提供此功能）和獨(dú)立網(wǎng)卡型（如增霸卡、海光藍(lán)卡、小哨兵還原卡、噢易還原卡等，產(chǎn)品形式是一個(gè)PCI 擴(kuò)展卡），其工作原理都是類似的：當(dāng)計(jì)算機(jī)啟動(dòng)時(shí)，存儲(chǔ)在PCI 擴(kuò)展卡ROM 芯片中的還原代碼先加載并得到控制權(quán)（PCI 設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間比存儲(chǔ)設(shè)備早），然后接管BIOS 上的INT 13 中斷，之后其對(duì)硬盤的保護(hù)性讀寫原理與前文提到的某類軟還原軟件類似。這類還原卡由于還原程序啟動(dòng)時(shí)間更早，無(wú)需修改硬盤的引導(dǎo)區(qū)，相比之下更加安全，但是還需要在操作系統(tǒng)之上提供過(guò)濾驅(qū)動(dòng)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)還原算法的運(yùn)轉(zhuǎn)，這給操作系統(tǒng)之上其他惡意軟件提供可乘之機(jī)。在這里我們不得不提一下機(jī)器狗病毒，它的原理就是繞過(guò)還原驅(qū)動(dòng)，從更底層的硬盤驅(qū)動(dòng)直接訪問(wèn)硬盤。所以無(wú)論是軟還原軟件還是硬件還原卡都無(wú)法躲過(guò)機(jī)器狗的攻擊，以至于我們看到還原產(chǎn)品廠家推出了驅(qū)動(dòng)級(jí)防火墻，來(lái)攔截不明身份的驅(qū)動(dòng)程序的加載，從而防范機(jī)器狗病毒對(duì)硬盤的訪問(wèn)。

第二類新型還原卡（通常是PCI-E 擴(kuò)展卡），跟傳統(tǒng)還原卡在原理上已經(jīng)有了很大的不同，不依靠BootROM 來(lái)取得控制權(quán)了，而是總線硬件直接獲得控制權(quán)。表1 是兩代還原卡的參數(shù)上一些對(duì)比：硬件還原卡廣泛應(yīng)用于學(xué)校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室、圖書館和網(wǎng)吧等公共機(jī)房環(huán)境，對(duì)于維護(hù)公共領(lǐng)域使用的計(jì)算機(jī)提供很大便利，除了支持各種還原保護(hù)方式，也具備網(wǎng)絡(luò)批量拷貝系統(tǒng)以及頗具實(shí)用性的增量拷貝（只單獨(dú)傳輸變化數(shù)據(jù)部分）、變量拷貝、差異拷貝等新功能。

表1

3 結(jié)語(yǔ)

本文只是對(duì)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)維護(hù)中還原技術(shù)及其應(yīng)用做簡(jiǎn)單介紹，計(jì)算機(jī)還原技術(shù)還在不斷發(fā)展和創(chuàng)新，需我們不斷的鉆研和開發(fā)，不斷地完善和改進(jìn)，封堵各種安全漏洞，提高穩(wěn)定性和兼容性，讓還原技術(shù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)維護(hù)和管理中發(fā)揮更重要作用。

［1］沈亞鈞.還原技術(shù)在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)維護(hù)中的應(yīng)用[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2011.

［2］李新宇.還原技術(shù)在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)維護(hù)中的運(yùn)用研究[J].黑龍江科技信息，2012.