CN112379835B - 一种oob区数据提取方法、终端设备及存储介质 - Google Patents

一种oob区数据提取方法、终端设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种OOB区数据提取方法、终端设备及存储介质，该方法中包括：根据擦除块大小从镜像数据中查找未使用的擦除块区域；根据未使用擦除块区域，并结合文件系统特征确定每个文件系统分区的范围；针对每个文件系统分区，根据文件签名特征查找文件系统分区中包含的所有文件数据；根据文件数据的类型对应的数据特征识别文件数据中间的异常数据块；当异常数据块的长度和位置一致时，判定异常数据块所在的区域为OOB区，提取所有OOB区中的数据。本发明结合FLASH存储芯片的硬件特性及文件系统中各文件的数据特征实现OOB区的识别与检测，能够为进一步的无序镜像重组分析提供基础。

Description

一种OOB区数据提取方法、终端设备及存储介质
技术领域
本发明涉及数据提取领域，尤其涉及一种OOB区数据提取方法、终端设备及存储介质。
背景技术
在FLASH存储芯片上的每一页面都存在一个空闲区域(OOB)，这个区域是基于FLASH存储芯片的硬件特性，为了保证数据的准确性就产生了这样的一个检测和纠错区域，用来放置文件系统逻辑号，块擦除次数，数据的校验值等。无序镜像重组技术，是文件系统数据恢复的难点，而OOB区存储着镜像重组的文件系统逻辑号，擦除次数等，因此对于OOB区数据识别提取是关键所在。由于不同厂家存储芯片的硬件结构特性不同，其OOB区的结构也不尽相同，对OOB区的数据提取造成一定的困难。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种OOB区数据提取方法、终端设备及存储介质。
具体方案如下：
一种OOB区数据提取方法，包括以下步骤：
S1：根据FLASH存储芯片的型号获取其对应的硬件信息，硬件信息包括擦除块大小和页大小；
S2：获取FLASH存储芯片的镜像数据，并根据擦除块大小从镜像数据中查找未使用的擦除块区域；
S3：根据未使用擦除块区域，并结合文件系统特征确定每个文件系统分区的范围；
S4：针对每个文件系统分区，根据文件签名特征查找文件系统分区中包含的所有文件数据；
S5：针对每个文件数据，根据文件数据的类型对应的数据特征识别文件数据中间的异常数据块；
S6：结合页大小，判断每个文件数据包含的所有异常数据块的长度和在不同页中的位置是否一致，如果是，进入S7；否则，返回S5对下一个文件数据进行处理，直到所有文件数据均处理完毕结束；
S7：对文件数据中的异常数据块进行过滤后，通过文本数据的类型对应的打开方式打开文本数据，当打开成功时，进入S8；否则，返回S5对下一个文件数据进行处理，直到所有文件数据均处理完毕结束；
S8：设定文件数据中的异常数据块所在的区域为OOB区，提取所有OOB区中的数据。
进一步的，文件数据包括日志文件、图片、数据库文件和压缩文件。
进一步的，日志文件的数据特征包括明文数据的上下文连续性及数据的可联想性，根据明文数据中的是否被截断判断是否存在异常数据块，被截断的区域为异常数据块所在区域。
进一步的，数据库文件的数据特征包括数据存储结构性强，根据数据的存储结构是否被破坏判断是否存在异常数据块，存储结构被破坏区域为异常数据块所在区域。
进一步的，图片和压缩文件的数据特征包括数据重叠冗余度低，根据数据中是否出现数据重复冗余度大于阈值的数据字段来判断是否存在异常数据块，重复冗余度高的数据字段所在区域为异常数据块所在区域。
一种OOB区数据提取终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例上述的方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述的方法的步骤。
本发明采用如上技术方案，结合FLASH存储芯片的硬件特性及文件系统中各文件的数据特征实现OOB区的识别与检测，能够为进一步的无序镜像重组分析提供基础。
附图说明
图1所示为FLASH存储芯片的结构示意图.
图2所示为OOB区数据对应的结构类型。
图3所示为第一种OOB区结构示意图。
图4所示为第二种OOB区结构示意图。
图5所示为第三种OOB区结构示意图。
图6所示为第四种OOB区结构示意图。
图7所示为本发明实施例一的流程图。
图8所示为日志明文字段被OOB数据截断示意图。
图9所示为本发明实施例一中实验的OOB区数据提取结果。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例一：
FLASH存储芯片的结构示意图如图1所示，其存储方式为以擦除块为单位，一个块擦除由多个页组成，每个FLASH存储芯片包含擦除块数目的多少代表其存储能力。一个页的大小通常为512字节的整数倍(如512Byte、2Kbyte、4Kbyte等)。对于FLASH存储芯片，其页面进一步可以划分为数据区与OOB备份区(常见的大小有16Byte，64Byte)，数据区用于存储用户数据，OOB备份区常用于存储芯片的元数据信息，如页号，擦除块号，逻辑地址、块擦除次数，循环冗余校验码等。
如图2所示为OOB区数据对应的结构类型，当页面中的用户数据为未写入的空白数据时，其OOB区数据的内容均为OXFF数据，处于擦除状态；当数据页面为静态数据页面时(通常在程序存储区，如BOOT区域，数据只读区域等)，一般存储的是0XFF数据与ECC校验数据等；对于文件系统分区，数据经常发生读写擦除等操作(如FAT表的频繁更改，文件日志写入覆盖等)，OOB区中存储有文件系统逻辑号，擦除块序列号，擦除次数等元数据。
OOB区在页面中的结构主要有以下几种：
(1)OOB区位于页面的尾部，OOB区数据长度通常为16Byte，64Byte。如图3所示。
(2)OOB区数据分片存储于页面中的不同位置，一般在页面大小为4K Byte页面结构中，数据区被平均分成几块，同时在每块数据区的后面紧跟一块固定长度OOB数据块(其中某个块可能存储有文件系统逻辑块号等参数)，几块OOB数据块组成整个OOB区数据。如图4所示。
(3)OOB区数据分片存储于页面中的不同位置，不同OOB区数据块的长度不一致，同时，在页面中的插入位置不严格遵循扇区对齐或者4字节对齐方式。如图5所示。
(4)与第(3)种类似，OOB区数据分片存储于页面中的不同位置，不同OOB数据块的长度不一致，同时，在页面中的插入位置不严格遵循扇区对齐或者4字节对齐方式，但是还存在OOB区与数据区数据交换的情况，如图6所示用户数据会存储在本应该OOB2存储的位置，而OOB2存储的本应该是用户数据。
基于上述的FLASH存储芯片的存储结构，本发明实施例提供了一种OOB区数据提取方法，如图7所示，所述方法包括以下步骤：
S1：根据FLASH存储芯片的型号获取其对应的硬件信息，硬件信息包括擦除块大小和页大小。
S2：获取FLASH存储芯片的镜像数据，并根据擦除块大小从镜像数据中查找未使用的擦除块区域。
由于擦除块未使用时是一块全为0XFF的数据区域，因此，可以根据这一特点按照擦除块的大小从镜像数据中识别出未使用擦除块。
S3：根据未使用擦除块区域，并结合文件系统特征确定每个文件系统分区的范围。
根据研究发现，大部分多分区镜像文件的分区临界点会存在多个未使用擦除块，因此，结合文件系统特征可以初步确定各文件系统分区的范围。
S4：针对每个文件系统分区，根据文件签名特征查找文件系统分区中包含的所有文件数据。
文件数据包括日志文件、图片、数据库文件和压缩文件等多种类型的文件。不同的文件数据具有不同的文件签名特征，如图片文件的起始签名为0XFFD8，Sqlite数据库文件的文件起始签名为SQLITE。
S5：针对每个文件数据，根据文件数据的类型对应的数据特征识别文件数据中间的异常数据块。
不同的文件类型对应不同的数据特征，如表1所示。日志文件具备明文数据上下文连续性及数据可联想等数据特征；图片及压缩文件采用哈夫曼编码及其他压缩算法，具有数据重复冗余度等数据特性；Sqlite数据库及PDF文档等数据具备存储结构性强等数据特征。因此，不同文件数据的数据特征及数据上下文关联性是识别检测OOB区的重要依据。
表1
Figure BDA0002774652320000071
根据文件数据的数据特征识别异常数据块可以为日志明文数据被异常数据截断、压缩文件中出现数据重复冗余度高的数据字段等。
S6：结合页大小，判断每个文件数据包含的所有异常数据块的长度和在不同页中的位置是否一致，如果是，进入S7；否则，返回S5对下一个文件数据进行处理，直到所有文件数据均处理完毕结束。
S7：对文件数据中的异常数据块进行过滤后，通过文本数据的类型对应的打开方式打开文本数据，当打开成功时，进入S8；否则，返回S5对下一个文件数据进行处理，直到所有文件数据均处理完毕结束。
打开成功则判定异常数据块区域为OOB区。
S8：设定文件数据中的异常数据块所在的区域为OOB区，提取所有OOB区中的数据。
如图8所示为日志明文字段被OOB数据截断示意图，通过日志数据的上下文内容参考明确日志数据字段的完整性，发现数据插入异常点，再结合其他文件数据特征在不同页面的相同偏移位置进行互相验证。
为验证本实施例方法的正确性，做了如下实验，实验过程为：
1、提取一款设备的FLASH存储芯片镜像数据；
2、采用本实施例方法识别出OOB区(总长度为64字节并分散在页面的不同位置)：即存储页面的大小为0X840，每0x210数据段内都存在(1+11)12字节长度的OOB数据，最后一个0x210数据段的OOB长度为(1+27)28字节，如图9所示为OOB区数据提取结果。
本发明实施例一该方案总结了各种类型OOB区存储结构，结合FLASH存储芯片的硬件特性及文件系统中各文件的数据特征实现OOB区的识别与检测，能够为进一步的无序镜像重组分析提供基础。
实施例二：
本发明还提供一种OOB区数据提取终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例一的上述方法实施例中的步骤。
进一步地，作为一个可执行方案，所述OOB区数据提取终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述OOB区数据提取终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述OOB区数据提取终端设备的组成结构仅仅是OOB区数据提取终端设备的示例，并不构成对OOB区数据提取终端设备的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述OOB区数据提取终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等，本发明实施例对此不做限定。
进一步地，作为一个可执行方案，所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述OOB区数据提取终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个OOB区数据提取终端设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述OOB区数据提取终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述方法的步骤。
所述OOB区数据提取终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)以及软件分发介质等。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种OOB区数据提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据FLASH存储芯片的型号获取其对应的硬件信息，硬件信息包括擦除块大小和页大小；
S2：获取FLASH存储芯片的镜像数据，并根据擦除块大小从镜像数据中查找未使用的擦除块区域；
S3：根据未使用擦除块区域，并结合文件系统特征确定每个文件系统分区的范围，所述文件系统特征为多分区镜像文件的分区临界点存在多个未使用擦除块；
S4：针对每个文件系统分区，根据文件签名特征查找文件系统分区中包含的所有文件数据；
S5：针对每个文件数据，根据文件数据的类型对应的数据特征识别文件数据中间的异常数据块；
S6：结合页大小，判断每个文件数据包含的所有异常数据块的长度和在不同页中的位置是否一致，如果是，进入S7；否则，返回S5对下一个文件数据进行处理，直到所有文件数据均处理完毕结束；
S7：对文件数据中的异常数据块进行过滤后，通过文本数据的类型对应的打开方式打开文本数据，当打开成功时，进入S8；否则，返回S5对下一个文件数据进行处理，直到所有文件数据均处理完毕结束；
S8：设定文件数据中的异常数据块所在的区域为OOB区，提取所有OOB区中的数据。
2.根据权利要求1所述的OOB区数据提取方法，其特征在于：文件数据包括日志文件、图片、数据库文件和压缩文件。
3.根据权利要求2所述的OOB区数据提取方法，其特征在于：日志文件的数据特征包括明文数据的上下文连续性及数据的可联想性，根据明文数据中是否被截断判断是否存在异常数据块，被截断的区域为异常数据块所在区域。
4.根据权利要求2所述的OOB区数据提取方法，其特征在于：数据库文件的数据特征包括数据存储结构性强，根据数据的存储结构是否被破坏判断是否存在异常数据块，存储结构被破坏区域为异常数据块所在区域。
5.根据权利要求2所述的OOB区数据提取方法，其特征在于：图片和压缩文件的数据特征包括数据重复 冗余度低，根据数据中是否出现数据重复冗余度大于阈值的数据字段来判断是否存在异常数据块，重复冗余度高的数据字段所在区域为异常数据块所在区域。
6.一种OOB区数据提取终端设备，其特征在于：包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1~5中任一所述方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1~5中任一所述方法的步骤。
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