FAT文件系統下刪除文件的恢復方法研究

呂秀鑒

摘要：我們在操作電腦時，常常會碰到前一秒鐘徹底刪除了一個文件，下一秒鐘又意識到這個文件很重要，非要把文件找回來的情況，假如這個文件恰巧存儲在一個FAT文件系統組織管理的磁盤分區下，事情恐怕就沒有那么簡單了。本文針對在FAT文件系統下被刪除文件的恢復方法進行了可行性研究。

關鍵詞：FAT文件系統 數據恢復 文件目錄表 文件分配表

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0102-01

FAT文件系統最早于上世紀70年代隨著MS-DOS操作系統問世，它廣泛應用于微軟所有非NT內核的操作系統之上。最終版本為FAT32文件系統，目前仍大量存在于老式家用機平臺或者U盤等小容量移動存儲設備上。相對于NTFS文件系統，FAT文件系統在數據安全性、系統健壯性和容錯等方面都沒有相應的措施，自身設計存在局限性。例如誤刪除、誤格式化這樣的操作，對于FAT文件系統下存放的文件來說都是致命和難以完全恢復的。

在FAT文件系統下準確地定位一個文件，需要讀取兩個位置的參數，一個是根目錄或子目錄下的FDT文件目錄表中的文件目錄項，一個是FAT文件分配表中的FAT記錄項。其中FDT記錄了文件的文件名，文件長度，文件起始簇號，文件創建時日期和時間，文件最近修改日期和時間，文件最后訪問日期等基本信息；FAT記錄了文件在存儲時占用的簇號鏈信息，也就是文件從開始簇到最后一個簇的占用情況。

文件系統在定位一個正常文件時，首先讀取根目錄或子目錄下的FDT文件目錄項，獲得文件的入口，即文件起始簇號，隨后跳轉至FAT表，定位到起始簇號的FAT記錄項，查看文件的簇號鏈信息，根據簇號鏈信息順序讀出文件占用的所有簇的內容，即可得到完整的文件內容。

我們以FAT32文件系統為例，分析一下文件被徹底刪除后，文件系統對被刪除文件所做的操作。首先，可以確定的是，文件數據區域在刪除操作中并沒有被清零或覆蓋，只是文件所占存儲空間被釋放了，也就是說隨后的使用中磁盤可以向文件數據所在區域寫入新的內容。其次，我們發現存儲于FDT文件目錄項中的幾個定位文件的重要參數被修改了，包括文件名的第一個字符被改寫成“E5”，長度為32位的文件起始簇號的高16位被清零。第三，存儲于FAT表的簇號鏈中被刪除文件的所有簇號記錄全部被清零，也就是說文件在磁盤空間上的存儲占用情況完全被抹掉。經過這兩個關鍵位置的處理后，即便文件數據本身沒有被覆蓋，我們想要完整地恢復出數據也絕非易事。

這也就是為什么我們遇到FAT文件系統數據丟失后，即便采取措施進行數據搶救，也往往無法得到滿意恢復效果的原因所在。對于我們從事數據恢復行業的技術人員來講，縱然恢復希望渺茫，我們也應本著萬事萬物間總有聯系的思想，嘗試幾種相對可行的方法來挽救那寶貴的文件數據。

通過剛才對正常文件和被刪除文件的存儲狀態分析，我們可以得出一個結論：若要恢復一個被徹底刪除的文件，必須具備兩個條件，一是確定文件的入口參數文件起始簇號，二是搞清楚文件的簇號鏈在FAT表中的分布情況。具備這兩個條件，就可以把文件完完整整地恢復出來了。接下來，我們依次分析上述兩個參數的恢復方法：

1 文件起始簇號的恢復方法

由于FAT文件系統在徹底刪除文件時，已經將文件FDT目錄項中記錄的文件起始簇號高16位清零了，我們只能讀出沒有被修改的低16位參數，如果直接以這低16位參數來作為文件的入口參數去定位文件的話，十有八九是會出現偏差的。所以我們必須想辦法嘗試找出被清除的文件起始簇號的高16位信息，與低16位信息結合，得出完整的文件入口參數。那么我們如何恢復這被清除的高16位信息呢？方法有兩種，一種是依據文件目錄項中保留的文件創建時日期和時間，嘗試在FDT表中找出與被刪文件同一時期拷入硬盤分區的臨近文件，觀察分析這些文件的FDT目錄項中記錄的文件起始簇號，以此簇號的高16位來猜測被刪文件的入口，嘗試讀出文件的起始簇號內容，如果恰巧是一個文件頭的話，那么這個文件很有可能就是我們要恢復的文件。第二種方法是窮舉法，由于文件入口參數的高16位被清零，從數學的角度來看，16位二進制數組成的參數一共有65536種可能的取值，我們把這65536種可能的取值與低16位參數結合，嘗試讀取每一種可能的文件入口參數位置的數據，對數據依次進行判斷，看是不是一個完整的文件頭部信息，排除掉沒有意義的樣本，直到找出匹配的結果，此種方法耗費時間會比較長，不太適合人工查找。

2 在FAT表中文件簇號鏈的恢復方法

我們利用上一步恢復出來的文件入口參數，找到了文件起始位置，但仍然無法將文件完整取出，因為在徹底刪除文件的操作中，FAT表中文件簇號鏈已經被全部清空了，我們無從得知文件簇的具體排列情況，這時要根據不同情況進行分析。第一，如果文件是連續存儲的話，即文件簇鏈從文件起始簇號開始連續排列直到文件尾部，中間沒有分段的話，我們可以利用FDT目錄項中記錄的文件長度換算成文件占用的簇數，結合文件起始簇號，找到文件尾部簇號，即可將文件完整取出；第二，如果文件是不連續存儲，即文件在中間分段了，那么我們只能找到文件的第一個片段，之后的分段很難再找到了，這種情況下，只能恢復出部分文件碎片。這也就是我們用恢復工具恢復出的文件經常無法正常打開的原因，而且越是數據量大的文件，如視頻文件，分段存儲的可能性就越大，完整恢復的可能性就越小，恢復效果也就越差。當然，如果用戶會定期對FAT文件系統下的分區進行磁盤碎片整理的話，恢復效果會大大改善。

綜上所述，由于FAT文件系統設計上的局限性，給此系統下徹底刪除的文件的恢復造成了諸多困難，文件恢復的效果依賴于恢復方法上的精心選擇，此外，用戶日常的使用習慣也異常重要。

最后，“再好的恢復工具和方法，也不如及時正確的數據備份”，此句與讀者共勉。

參考文獻

[1]趙振州.《數據恢復技術案例教程》.機械工業出版社，2013，11（1）.