上書きされたハードドライブからデータを回復できない理由[技術の説明]

通常、実際のデータは削除されないため、ハードドライブから削除されたデータを回復することは一般的に可能です。代わりに、データが保存されている場所に関する情報が削除されます。この記事では、データがハードドライブに保存される方法、ファイルが削除されたときに何が起こるか、ハードドライブのフォーマットはどうなるか、ファイルが上書きされた後にファイルを復元できない理由について説明します。

この記事では、データが物理レベルでどのように保存されるかについて概説します。これは、上書き後に復元できない理由を理解するために不可欠です。ハードドライブの組織構造、つまりファイルのストレージの管理方法に関心がある場合は、「ファイルシステムとは何か」および「ドライブで実行されているものを見つける方法」の記事をお読みください。削除されたファイルを復元する方法の詳細については、この記事の下部にあるリソースを参照してください。

情報はデジタルでどのように保存されますか？

デジタル情報はバイト単位で保存されます。各バイトには8ビットが含まれています。各ビットの値は0または1です。データを格納するこの方法は、2つの記号、つまり0と1を使用するため、2進数システムと呼ばれます。その後、コンピューターに格納されたデータはすべて2進コードで書き込まれます。これは0と1の文字列です。

ハードドライブはどのように情報を保存しますか？

ハードディスクドライブ（HDD）の情報は、磁気的かつ不揮発性で保存されます。つまり、保存された情報を維持するために電力は必要ありません。すべての磁石にはプラス（+）とマイナス（-）の極があり、これは2つの値に等しいため、バイナリコードを表すことができます。 HDDストレージユニットまたはプラッタには、磁区と呼ばれる小さな磁気領域に細分された強磁性表面が含まれています。 HDDは磁区の指向性磁化によってデータを保存します。各磁区は、2つの可能な方向のいずれかに磁化でき、その後、0または1の2つの値のいずれかを表します。

HDDにデータを記録するための2つの異なる技術があります。 2005年以前は、記録層はディスク表面に平行に（水平に）方向付けられていました。つまり、バイナリコードは左方向と右方向の磁化（縦方向の記録）で表されていました。 2005年頃に新しい技術が導入され、データはセグメントを垂直に磁化することによって書き込まれました。つまり、上と下（垂直記録）です。これにより、磁区の間隔を狭めることができ、より大きなストレージ容量も可能になりました。

データはランダムアクセスメモリ（RAM）にどのように保存されますか？

基本的に、データはハードドライブと同じ方法で、つまりバイナリコードで保存されます。主な違いは、このタイプのストレージは揮発性であるということです。つまり、電源を切るとすぐに保存された情報が失われます。 RAMは集積回路で構成されており、集積回路にはコンデンサとトランジスタが含まれています。各コンデンサは1ビットのデータを格納します。コンデンサの状態は、充電または放電することができます。つまり、バイナリコードを表す1または0です。

データが削除されるとどうなりますか？

RAMモジュールでは、組織構造は非常にフラットです。データがメモリから削除されると、実際の情報は即座に消えます。また、電力が失われると、コンデンサが急速に放電するため、すべての情報が失われます。

情報は2つの方法で保存されるため、HDDの状況はまったく異なります。まず、データは磁気ハードドライブに物理的に保存されます。次に、保存されているすべてのデータはファイルシステムによって管理されます。ファイルシステムは、データの正確な場所、つまりハードドライブ上の特定のファイルが保存されている場所を示す情報テーブルを作成します。これが必要なのは、1つのファイルをハードドライブ全体のさまざまな場所に保存できるためです。次に、オペレーティングシステムはこのテーブルを使用してファイルを検索し、大きなファイルをまとめます。

ファイルが削除されると、通常、ファイルシステムのテーブルに保存されている情報のみが削除されます。実際のファイルを削除するには時間がかかりすぎるため、データの物理的な場所は変更されません。ただし、オペレーティングシステムが新しいファイルを保存する場合は、テーブルを参照して使用可能なスペースを確認します。削除されたファイルの場所が空であるとマークされたため、オペレーティングシステムは古いデータに新しいデータを書き込み、最終的にその情報を削除する可能性があります。

ファイルシステムの動作とハードドライブの整理と管理の詳細については、私の記事「ファイルシステムとは何か」と「ドライブで実行されているものを見つける方法」を参照してください。

HDDをフォーマットするとどうなりますか？

ほとんどのユーザーが精通しているフォーマットのタイプは高レベルフォーマットと呼ばれ、空のファイルシステムをセットアップするプロセスです。ハードドライブの欠陥をスキャンする必要がないため、クイックフォーマットとも呼ばれます。

通常、ハードドライブに保存されているデータはフォーマット中に物理的に削除されません。何が起こるかというと、ファイルシステムが最初からセットアップされているということです。つまり、ハードドライブが再編成され、ファイルが保存されている情報を含むテーブルがリセットされます。ファイルシステムとその設定が同じである限り、以前にハードドライブに保存されていた実際のデータは削除または上書きされず、後で復元できます。

データが上書きされるとどうなりますか？

データが上書きされると、HDDの磁区が再磁化されます。これは、以前にこの場所に保存されていた情報を物理的に削除する不可逆プロセスです。磁化の変化（または変化なし）の物理的な痕跡が残る可能性があり、理論的には部分的な復元が可能になる可能性がありますが、これには磁気力顕微鏡または同様の技術を使用する必要がありますが、いずれもデータを正常に復元することは示されていませんこれまでのところ[秘密の政府諜報機関で何が起こっているのかはわかりませんが]。したがって、本質的に、上書きされたデータを復元できるソフトウェアやその他の技術的な方法は一般に知られていません。

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画像クレジット：Sergej Khakimullin、Carlos Castilla、MilanB、TylzaeL＆Luca Cassioli、Colour、Zketch、Anthonycz