Nicenie dat na magnetickych mediach

Tento text na root.cz http://www.root.cz/diskuse/3448/ ma inspiroval k napisaniu kratkeho clanku o niceni dat na magnetickych mediach (HDD). Inym mediam sa venovat nebudem, pretoze o nich neviem dostatocne vela technickych a konstrucnych detailov (resp. nepoznam detailne prirodne javy, na ktorych je ich funkcnost zalozena).

Ako funguje HDD

Pomerne jednoducho – HDD sa z funkcneho hladiska sklada z feromagnetickej platne a elektromagnetu. Feromagneticka platna (dalej len FP) je rozdelena na oblasti. Elektromagnet (dalej len EM) je konstrukcne vybaveny tak, aby sa mohol priblizit ku ktorejkolvek oblasti FP. Pod pojmom priblizenie myslime ukon, ked sa EM fyzicky priblizi k oblasti FP urcenej k noseniu prave spracovavanej informacie o velkosti jeden bit tak, aby elektromagneticke pole nim vyvolane zasiahlo adekvatnou silou prave danu oblast FP a zmagnetizovalo ju v urcenom smere (polarite). Tak sa zapise jeden bit na HDD. Elektromagneticke pole EM moze byt polarizovane dvoma roznymi smermi (v dvoch roznych polaritach), co reprezentuje bity 0 a 1. Zjednodusene – ked je jedna oblast FP zmagnetizovana tak, ze sever ukazuje nahor, tak je to 1, ak sever ukazuje nadol, je to 0 (toto plati len pri perpendikularnom magnetickom zazname) (v podstate je uplne jedno, co je 0 a co 1...).

Ak teda urobime

# dd if=/dev/zero of=/dev/hda

prepisu sa vsetky oblasti FP bitom nula. Tymto ukonom uplne vymazeme vsetky data, ktore sa na disku nachadzali. Autori stranky http://16systems.com/zero/ tvrdia, ze toto riesenie je ultimatne a ze takto zmazane data sa uz nijako nedaju zachranit. Svoje tvrdenie sa snazia potvrdit sutazou, ktora je podrobne popisana na predmetnej stranke (doporucujem prestudovat). Kedysi som bol presvedceny o tom, ze kvoli javu, ktory sa vola hysterezna slucka (wikipedia://bh-loop) je mozne aj po prepisani disku nulami zistit, co na nom bolo zapisane pred tym, ako bol cely prepisany nulami. Hysterezna slucka je totiz jav, ktory sprevadza magnetizovanie feromagnetickych materialov a ma co do cinenia so zostatkovym a permanentnym magnetizmom. Ak zacne na feromagneticky material posobit elektromagneticke pole, zacne ho priamo umerne svojej sile magnetizovat az do stavu tzv. Elektromagnetickej saturacie (myslim, ze davno sa to na skole volalo nasytenie...) - to je stav, ked uz magnetizmus materialu dosiahol svoj limit a akekolvek dalsie zvysovanie intenzity magnetickeho pola mu na magnetizme neprida. Ak zacneme magneticke pole znizovat, zistime, ze aj ked znizime jeho silu uplne na nulu, material stale zostane mierne zmagnetizovany (pod bodom saturacie, ale permanentne. Do povodneho stavu (nulove zmagnetizovanie materialu) sa uz dostaneme len tazko (teoreticky nikdy, prakticky velmi blizko k nule). Ak totiz polaritu elektromagnetickeho pola zmenime, feromagneticky material nam predvedie take iste spravanie, ale v protilahlom kvadrante henry/tesla charakteristiky. V minulosti som teda vychadzal z predpokladu, ze vdaka javu hysterezna slucka sa vzdy da zistit akasi historia poslednych zapisanych hodnot na disku. To ma teda privadzalo k tak ohavnemu plytvaniu zdrojmi ako napriklad

while true; do dd if=/dev/zero of=/dev/hdx; done

To som totiz este nevedel o technologii BIAS. BIAS je system, ktory vyvazuje neblahe dopady javu hysterezna slucka na zapis udajov na magneticke media. BIAS je znamy uz z analogovych strojov (napr. Aj z kvalitnych high-endovych magnetofonov v blizkej minulosti). System bias magnetizuje medium takym elektromagnetickym polom, ktoreho intenzita presne zodpoveda stavu media pred zapisom. To znamena, ze ak na mediu uz existuje nejaka magnetizacia, BIAS nastavy uroven zapisovacieho elektromagnetickeho pola tak, aby vysledny efekt na roznych castiach media bol vzdy rovnaky, bez ohladu na to, co bolo na danych castiach media nahrane predtym. V pripade HDD je BIAS plne automaticky proces prebiehajuci na velmi nizkej urovni. A teraz otazka za milion dolarov – je BIAS dostatocne citlivy a presny na to, aby zotrel dopady hystereznej slucky uplne? Ak pracuje na digitalnom principe, tak teoreticky urcite nie. Ak vsak nie, existuju tak citlive pristroje, ktore by dokazali tieto nepatrne rozdiely zmerat a posunut na dalsie spracovanie? To uz je otazka, ktoru my – obycajny smrtelnici nikdy nevyriesime.

Ako conclusion by sme teda mohli uviest, ze teoreticky je prepisanie celeho disku nulami low-levelovym SW ako dd dostatocne destrukcny vzhladom na data, ktore potrebujeme znicit. Z praktickeho hladiska to vsak zavisi od dalsich dvoch faktorov. 1. citlivost merania BIAS a presnost v ladeni jeho elektromagnetickeho pola (resp. pridavku k tomu primarnemu), 2. citlivost meracej technologie pripadnych datadiggerov (to je dost chulostiva zalezitost, nakolko niektory datadiggery mozu mat k dispozicii nevidane prostriedky, podla niektorych insiderov dokonca aj technologie, ktore niesu vseobecne zname ani vo vyssich kruhoch technologickej elity ludstva...)

V suvislosti s popisovanym problemom som vsak narazil na podobny problem z ineho odvetvia. Jeho riesenie sa mi velmi pozdava.

NASA narazila pri stavbe a prevadzke roznych sond, orbiterov a vesmirnych lodi na problem zbytkoveho magnetizmu roznych ich feromagnetickych casti (hold, nemoze byt vsetko z umelej hmoty...). Tento magnetizmus v nich zostal po vyrobnych procesoch (brusenie, rezanie, lestenie, priame zmagnetizovanie v magnetickom poli ako vedlajsi efekt, ...) a sposoboval v zasade 2 druhy problemov – 1. rusenie velmi citlivych vedeckych magnetometrov a pristrojov na meranie charakteristik plazmy a inych elektromagneticky nabitych castic. 2. feromagneticky diel s magnetickym nabojom sam o sebe sposobuje isty tocivy moment, ktory vo vesmirnych podmienkach moze vyznamne ovplyvnit trajektoriu letu. Riesenie z dielna NASA je pomerne jednoduche: Feromagneticke materialy sa demagnetizuju v striedavom elektromagnetickom poli. Tabulku ich pristrojov (aj s parametrami) si mozete precitat v dokumente http://www.klabs.org/DEI/References/design_guidelines/design_series/1220... . NASA pouziva pole o frekvencii 60Hz, co je asi odvodene od ich energetickeho systemu. Pravdepodobne by malo takmer rovnake ucinky aj pole o frekvencii 50Hz, co umoznuje jednoduchu vyrobu takehoto zariadenia v nasej energetickej sustave (50 Hz). Pri demagnetizacii sa dany predmet otaca okolo vsetkych troch svojich osi, zatial co intenzita demagnetizacneho pola sa znizuje az na nulu. Po ukonceni tohoto procesu by mal byt zbytkovy elektromagneticky naboj vo feromagnetickom materiali mensi ako 500 nT, co je dostatocne nizka uroven. Pri demagnetizacii tymto postupom plati, ze cim je predmet vacsi, tym mensia intenzita demagnetizacneho pola je potrebna. Ako ste si iste vsimli v tabulke, na predmety do 14 cm sa v NASA pouziva pole o intenzite 60 mT, pri predmetoch do 116 cm je to uz len 0,6 mT.

Takymto sposobom by sa mozno s vysokym uspechom mohli nicit data na HDD. Vypocet sili pola si vsak na triko neberiem, dokonca si myslim, ze inak ako empiricky sa tato intenzita zistit neda. HDD je o nieco zlozitejsi kus zeleza ako jednoducha suciastka z raketoplanu. Tiez si ani len neviem predstavit, ci mam pri vypoctoch uvazovat za demagnetizovany objekt cely disk, platnu, alebo len cast platne, na ktorej sa nachadza jeden bit. Vsetky tri moznosti mi hadzu neuveritelne vysledky a hlavne obrovske rozdiely. Kazdopadne si vsak myslim, ze pouzitim tejto techniky by sa HDD neposkodil a po zniceni dat by bol znovu pouzitelny a plne funkcny.

Tomas catcher Tudja, 5. Novembra 2008