CN101800053B

CN101800053B - 一种磁盘擦除方法

Info

Publication number: CN101800053B
Application number: CN 201010137224
Authority: CN
Inventors: 易涛; 杨林; 汪海良; 温柏龙; 庞飞
Original assignee: CETC 30 Research Institute
Current assignee: CETC 30 Research Institute
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: CN101800053A

Abstract

本发明公开了一种磁盘擦除方法，具体是一种对磁盘存储的数据进行快速、安全清除方法。一种磁盘擦除方法，其步骤包括：第一步，向整个磁盘中写入任何一个随机数；第二步，向整个磁盘中写入RLL(1，3)编码；第三步，向整个磁盘中写入RLL(1，7))编码；第四步，向磁盘中写入RLL(2，7))编码；第五步，向整个磁盘中写入RLL(1，11))编码；第六步，向整个磁盘中写入随机数；第七步，向整个磁盘中写入0x00。本方法具有擦除速度快，并且可以实现对磁盘存储的数据进行安全擦除的有益效果。

Description

一种磁盘擦除方法

技术领域

本发明涉及磁盘的擦除方法，尤其是一种对磁盘存储的数据进行快速、安全清除方法。

背景技术

目前，数据擦除方法中，所采用的擦除序列均是基于全“0”或全“1”擦除方式、“DOD5220.22M标准”擦除方式、“Gutmann”擦除方式。随着磁盘技术的发展，针对目前应用的磁盘，这些擦除序列都不同程度的存在缺陷。具体如下：(1)基于全“0”或全“1”的简单擦除方式来清除磁盘信息，可以利用数据恢复软件通过磁盘存储原理和概率统计方法把原始数据加以恢复，数据擦除彻底性较差；(2)DOD5220.22M标准采用二进制0、1以及随机数进行三次填充，其擦除效果虽然比单纯的0、1覆盖好，但利用高精密仪器仍然可以观测到磁盘介质上的断层，通过弱磁分析方法或对这种层次差异加以分析，原始数据能够被恢复，数据擦除的安全性不高，较Gutmann方法在擦除彻底性上存在较大差距；(3)Gutmann的35次擦除方法主要采用针对MFM、RLL(1，7)和RLL(2，7)磁盘编码进行安全序列的设计，但由于历史的局限性随着硬盘编码的发展，MFM编码方式逐渐被弃用，并出现了如RLL(1，11)等新的编码方式，该方法已不能满足现有磁盘数据擦除的需要，同时其40G/天的擦除速度，使得Gutmann方法不具有实际应用的可行性。

因此，为了满足人们对磁盘存储的数据进行快速、安全清除的要求，需要一种高安全、高效率的新型安全擦除方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁盘擦除方法，具体是一种对磁盘存储的数据进行快速、安全清除方法。本方法具有擦除速度快，并且可以实现对磁盘存储的数据进行安全擦除的有益效果。

本方法的目的是通过以下技术方案实现的：

一种磁盘擦除方法，其步骤包括：

第一步，向整个磁盘中写入任何一个随机数；

第二步，向整个磁盘中写入RLL(1，3)编码；

第三步，向整个磁盘中写入RLL(1，7))编码；

第四步，向磁盘中写入RLL(2，7))编码；

第五步，向整个磁盘中写入RLL(1，11))编码；

第六步，向整个磁盘中写入随机数；

第七步，向整个磁盘中写入0x00。

所述RLL(1，3)编码选自0xAA或0x55之一。

所述RLL(1，7)编码选自0x88、0x44、0x22和0x11之一。

所述RLL(2，7)编码选自0xCC、0x66和0x33、10011001(0x99)之一。

所述RLL(1，11)编码选自0x820820、0x410410、0x208008、0x 104104、0x082082和0x041041之一。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是磁畴与畴壁的关系图原理图；

图2是写入相同数据的磁化区域痕迹图；

图3是写入不同数据的磁化区域痕迹图；

图4是MFM编码时间脉冲图；

图5是RLL(1，7)编码时间脉冲图；

图6是RLL(2，7)编码时间脉冲图；

图7是RLL(1，11)编码时间脉冲图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

磁介质材料由磁畴组成。在磁介质没有被磁化时，内部磁畴的方向是杂乱的，对外不显示磁性。当向磁头加正向电流时，形成正向的磁场，作用于磁介质时，使磁介质内部的磁畴发生偏转最终使其内部磁畴的方向会逐渐趋于统一达到稳定状态，这样就记录了“1”；当向磁头加反向电流时，形成相反方向的磁场作用于磁介质时，如果该磁场足够强，就可以重新改变内部的磁畴排列方向，同时该记录位对外的磁性也会改变。使磁介质内部的磁畴发生偏转最终使其内部磁畴的方向会逐渐趋于统一达到稳定状态，这样就记录了“0”。当外部的磁场消失时，受磁畴壁的阻力的影响，磁畴的方向不会回到从前的状态，因而该记录位具有了“剩磁”，这就是磁记录的方式。

根据磁介质的记录方式，磁记录单元的内部磁畴的方向是逐渐趋于统一，达到稳定状态。可见，相邻磁畴之间的原子磁矩，不是骤然转向的，而是经过一个磁矩方向逐渐变化的过渡区域。这种过渡的区域叫做畴壁，磁畴与畴壁的关系如图1所示。在畴壁内，原子磁矩不是平行排列的，同时也偏离磁化的方向，所以在这个过渡区域内增加了能量，形成了跟磁畴不一致的磁场。如果外加磁场强度不够强，磁畴偏转方向偏离，就会导致能量留在畴壁上，这时畴壁会越来越大，这样就可以根据畴壁来推断出原始数据，而且磁畴是磁记录的最小单元，不可再分。所以原始数据的残留位置只可能会出现在未偏转或偏转幅度很小的磁畴上。

此外，在对磁道的每一次磁化时，它所磁化的磁体是一个三维的磁介质区域，但是由于磁头定位精确性的限制，将对写入的数据造成以下两点影响：

(1)每次磁化产生的磁化区的深度和广度并不是一样的，即每一个0或1所对应的磁介质区的深度和广度都是不同的。所以就造成了在数据覆写时，并不能够保证原有磁化区中的所有位置的磁性都能被完全覆盖，原始的磁道中有可能留下较多的原数据信息，这些边缘区域残留的数据信息是可以被某些专业仪器利用。

(2)如果覆写的数据和原数据是相同的，那么覆写后，就能够产生一个比较连续的磁化区域，这个连续的磁化区域的极性是相同的，如图2所示。如果覆写的数据和原数据是相反的，那么磁化后的新旧区域之间将产生一个断层，这个断层并没有被明确地磁化，如图3所示。例如，如果原始数据是1，使用1进行覆写时，新形成的连续磁化区的磁场将比原有磁化区的磁场强度提高，产生一个1.05单位的磁场强度；而如果原始数据是0，使用1进行覆写时，由于产生了断层，新磁化区的磁场强度将0.95单位的磁场强度。

当覆写频率比较低时，磁头停留在磁记录单元的时间就越长，这样可以磁记录单元中边缘部分的即靠近磁畴壁磁畴尽可能的偏转，从而使畴壁变小，使得根据磁畴壁恢复数据变得更加困难。低频序列的产生依靠磁盘自身的编码机制，所以为了更有效、更安全的擦除硬盘上的数据，在执行硬盘的数据擦除操作时，需要考虑以下三个方面：

第一，磁盘的编码规范

由于磁盘高密度存贮和同步信号的需要，磁盘中的存储数据不允许相邻的1出现，因为连续的1会造成相邻两位之间的内部干扰，而大量连续的0会形成长时间没有变化的高电平或低电平，使数据不容易同步。所以为了保证数据传输的正确性必须对硬盘进行编码。

事实上磁盘数据的读写都是使用电流脉冲翻转来标识0和1的，因此不同的翻转规则对应了不同的硬盘编码方式。

当前磁盘均采用游程长度受限(RLL)编码方式。RLL(d，k)规定了两次翻转(即1)之间最少d个和最多k个无翻转(即0)周期。因此，为了得到翻转频率最低的填充序列，应当根据RLL(d，k)编码规则设计能够持续k个0的序列(无翻转时间最长)。

目前，硬盘主要采用MFM(即RLL(1，3))、RLL(1，7)、RLL(2，7)和RLL(1，11)编码。

第二，覆写频率影响磁化的彻底性

但是由于磁盘编码的存在，不可能在磁盘中写入一长串的“0”或“1”，为了使数据覆盖过程持续时间尽可能的长，效果更好，应根据编码规则设计翻转频率最低的序列进行填充，达到最深度覆盖的目的。

第三，针对RLL编码的填充序列设计

以通道位表示的两个相邻跳变之间的时间长度即为通常所说的游程。RLL序列用d和k两个参数分别规定了可能出现在序列中的最小和最大游程。参数d控制着最高传输频率，因此，可能影响序列通过带限信道传输时的码间串扰；参数k确保适当的跳变频率以满足读取时钟同步的需要。参数d，k的取值取决于多种因素，如信道响应、期望的数据传输速率以及噪声特性等。

如何根据RLL编码理论，得到RLL(d，k)相邻跳变之间最大的间隔，是实现最低频率数据覆盖的核心问题。信道的容量决定了(d，k)编码的翻转条件，即中间翻转或边缘翻转、翻转间隔等一系列约束。下面我们将针对不同的RLL(d，k)编码，通过分析其翻转条件，得到最大翻转间隔k的序列，从而实现针对RLL编码的最低频率覆盖。

(1)MFM编码

MFM(改进的调频制编码)规则是对于1电流脉冲在时钟周期中间翻转，单独的0不跳转，连续的0在时钟周期边缘翻转。因此，两次翻转之间最少1个和最多3个不翻转周期(编码0)，所以MFM也就是RLL(1，3)编码。

根据MFM编码规则，编码后的填充序列持续最长时间(3个周期)不翻转对应的基本序列为：1010，其时间脉冲如图4所示。

由于数据覆盖过程一般以字节为单位，因此将基本序列扩展为10101010(0xAA)。从基本序列出发，可通过右移位得到另一个最低频率序列：01010101(0x55)。

综上，RLL(1，3)编码对应的最低频率序列为：0xAA和0x55。

(2)RLL(1，7)编码

RLL(1，7)编码规则与RLL(1，3)类似，只是由于最大不翻转长度的增加，连续3个0才会在边缘翻转。根据这一规则，编码后的填充序列持续最长时间(7个周期)不翻转对应的基本序列为：1000，时间脉冲如图5所示。

将基本序列扩展为10001000(0x88)。从基本序列出发，可通过右移位得到另外3个最低频率序列：01000100(0x44)、00100010(0x22)和00010001(0x11)。

综上，RLL(1，7)编码对应的最低频率序列为：0x88、0x44、0x22和0x11。

(3)RLL(2，7)编码

由于至少有两次不翻转，在RLL(1，7)的基础上，RLL(2，7)编码在2个连续的1之间不翻转。根据这一规则，编码后的填充序列持续最长时间(7个周期)不翻转对应的基本序列为：1100，时间脉冲如图6所示。

将基本序列扩展为11001100(0xCC)。从基本序列出发，可通过右移位得到另外2个最低频率序列：01100110(0x66)、00110011(0x33)、10011001(0x99)。

综上，RLL(2，7)编码对应的最低频率序列为：0xCC、0x66和0x33、10011001(0x99)。

(4)RLL(1，11)编码

RLL(1，11)与RLL(1，7)和RLL(1，3)类似，只是由于最大不翻转长度的增加，连续5个0才会在边缘翻转。根据这一规则，编码后的填充序列持续最长时间(11个周期)不翻转对应的基本序列为：100000，时间脉冲如图7所示。

以上面的序列不同，RLL(1，11)基本填充序列有6位，因此将基本序列扩展为10000010 00001000 00100000(0x820820)。从基本序列出发，可通过移位得到另外5个最低频率序列：01000001 00000100 00010000(0x410410)、0010000010000010 00001000(0x208008)、00010000 01000001 00000100(0x104104)、00001000 00100000 10000010(0x082082)和00000100 00010000 01000001(0x041041)。

综上，RLL(1，11)编码对应的最低频率序列为：0x820820、0x410410、0x208008、0x104104、0x082082和0x041041。

总之，基于以上设计方法，针对磁盘技术发展的趋势，可以满足各种磁盘编码方式的数据擦除需求，设计出高安全强度的擦除序列。

根据以上分析，结合现有磁盘技术(超级调谐技术)，可得出安全擦除方法为：

第一步，向整个磁盘中写入任何一个随机数；

第二步，向整个磁盘中写入RLL(1，3)编码，所述RLL(1，3)编码选自0xAA或0x55之一；

第三步，向整个磁盘中写入RLL(1，7))编码，所述RLL(1，7)编码选自0x88、0x44、0x22和0x11之一；

第四步，向磁盘中写入RLL(2，7))编码；所述RLL(2，7)编码选自0xCC、0x66和0x33、10011001(0x99)之一；

第五步，向整个磁盘中写入RLL(1，11))编码，所述RLL(1，11)编码选自0x820820、0x410410、0x208008、0x104104、0x082082和0x041041之一；

第六步，向整个磁盘中写入随机数；

第七步，向整个磁盘中写入0x00。

实施例1：

第一步，向整个磁盘中写入随机数；

第二步，向整个磁盘中写入0xAA；

第三步，向整个磁盘中写入0x88；

第四步，向磁盘中写入0xCC；

第五步，向整个磁盘中写入0x820820；

第六步，向整个磁盘中写入随机数；

第七步，向整个磁盘中写入0x00。

实施例1的方案针对80G的SATA硬盘擦除具有100MB/s的速度。

实施例2：

第一步，向整个磁盘中写入随机数；

第二步，向整个磁盘中写入0x55；

第三步，向整个磁盘中写入0x88；

第四步，向磁盘中写入0xCC；

第五步，向整个磁盘中写入0x820820；

第六步，向整个磁盘中写入随机数；

第七步，向整个磁盘中写入0x00。

实施例2的方案针对80G的SATA硬盘擦除具有100MB/s的速度。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种磁盘擦除方法，其特征在于，第一步，向整个磁盘中写入任何一个随机数；

第二步，向整个磁盘中写入RLL(1，3)编码；

第三步，向整个磁盘中写入RLL(1，7)编码；

第四步，向磁盘中写入RLL(2，7)编码；

第五步，向整个磁盘中写入RLL(1，11)编码；

第六步，向整个磁盘中写入随机数；

第七步，向整个磁盘中写入0x00；所述RLL(1，3)编码选自0xAA或0x55之一；

所述RLL(1，7)编码选自0x88、0x44、0x22和0x11之一；

所述RLL(2，7)编码选自0xCC、0x66、0x33和0x99之一；

所述RLL(1，11)编码选自0x820820、0x410410、0x208008、0x104104、0x082082和0x041041之一。