Защита жесткого диска винчестера. Защита жесткого диска. Защита от дурака и уборщицы

Принцип работы жесткого диска заключается в следующем. На блок дисков, выполненных из алюминия или керамики и покрытых тонким ферромагнитным слоем, с помощью магнитных головок записывается и считывается информация.

Диски закреплены на шпинделе, который вращается с высокой скоростью, за счет чего создается воздушная подушка между рабочей поверхностью диска и магнитной головкой чтения/записи. Такая подушка предохраняет диск от механического контакта с головкой, ведь в случае удара повреждается поверхность ферромагнитного покрытия, что может привести к потере данных в этом секторе винчестера.

Чтобы этого не произошло, необходимо соблюдать основные правила защиты жесткого диска .

Правило первое — соблюдать температурный режим . Слишком высокая или слишком низкая температура способна оказывать на работоспособность жесткого диска очень большое влияние, ведь под действием температуры изменяются микрогеометрические параметры пластин жесткого диска. И хотя производители современных винчестеров приложили максимум усилий для сведения этого влияния к нулю, все же нежелательно превышать верхнюю границу рабочей температуры жесткого диска, которая составляет 55-60°С.

Жесткий диск – это устройство с пассивным охлаждением, поэтому для свободной циркуляции воздуха необходимо обеспечить достаточные зазоры между самим жестким диском и элементами корпуса. При этом желательно не располагать винчестеры вплотную друг к другу, рядом с видеокартой, оптическими приводами или другими элементами, активно выделяющими тепло . Кроме того, желательно, чтобы площадь соприкосновения винчестера с металлическими элементами корпуса была достаточно большой – это обеспечит отведение тепла на корпус.

Прибегать к установке устройств активного охлаждения винчестера следует в крайних случаях, очень тщательно и осторожно подойдя к этому вопросу. Дело в том, что вибрация от установленного на винчестере кулера может быть не менее вредна для работы накопителя, чем высокая температура. При повышенной вибрации время на поиск нужной дорожки увеличивается, растет нагрузка на все узлы винчестера и в результате срок работы жесткого диска значительно сокращается.

Защита жесткого диска от ударов и толчков – одно из главных условий правильного обращения с ним. Удар по винчестеру может привести к отклонению головки от своей позиции, вследствие чего случается так называемый хлопок головки – по возвращению в исходное положение головка наносит удар по поверхности диска и повреждает ферромагнитное покрытие. Такая опасность грозит в основном работающему жесткому диску, поскольку в отключенном состоянии магнитные головки современных винчестеров паркуются — автоматически выводятся за пределы поверхности дисков.

Помимо механической защиты жесткого диска, необходимо также обеспечить и его защиту от скачков напряжения . Резкое повышение напряжения вызывает резкое повышение температуры элементов винчестера и может привести к перегреву управляющей микросхемы. Поэтому следует позаботиться о снабжении компьютерной системы исправным блоком питания требуемой мощности, а также источником бесперебойного питания, который подстрахует компьютер на случай неожиданных отключений электроэнергии.

К сожалению, даже соблюдая все предосторожности и правила защиты, не всегда можно уберечь жесткий диск от возникновения неисправностей. Это может быть связано с неправильным подбором комплектации компьютера, некачественными деталями, слишком высокой нагрузкой на систему. Поэтому самый надежный способ застраховаться от потери ценных данных – это резервное копирование данных на сторонние накопители, например, на другие внутренние или внешние жесткие диски, DWD или CD-диски, флэш-накопители.

Защита жестких дисков от несанкционированного доступа.

Здесь приводится схема (достаточно простая) защиты жестких дисков, разделов на нем и отдельных файлов от несанкционированного доступа. Поскольку MSDOS не содержит в себе средства разделения доступа, то все такие защиты действуют по вирусному принципу, т.е. нелегально. Проблема такой защиты возникает особенно часто в учебных заведениях, где один и тот же компьютер используют несколько человек.

Рассмотрим лишь общую схему без текстов программ.

1. Защиту жесткого диска осуществляет программа, заменяющая главную загрузочную запись. Сама же загрузочная запись, а также ВООТ-сектор разделов хранятся на жестком диске в зашифрованном виде. Запуск операционной системы с дискеты не помогает, так как в данном случае жесткий диск для операционной системы перестает существовать. Стандартные методы восстановления загрузочных секторов не работают в данном случае, т.к. неизвестно, где начинаются

2. Вход на жесткий диск осуществляется по паролю. Пароль определяет, какие разделы, каталоги, файлы, а также операции будут доступны пользователю. Если пароль введен правильно, то защищающая программа обеспечивает запуск операционной системы с жесткого диска. При этом в памяти остается некоторый резидентный модуль, который и осуществляет разграничение доступа.

3. Резидентный модуль должен обеспечить правильность работы операционной системы и других программ. В частности, должно быть сымитировано правильное содержимое всех загрузочных секторов, однако заблокирована возможность снятия с них копии обычными способами (через прерывание 1ЗН).

4. Резидентный модуль осуществляет разграничение доступа к разделам жесткого диска, каталогам и отдельным файлам, а также блокирование отдельных операций с гибкими дисками (например, запуск и копирование программы с них) посредством контроля над прерываниями 13Н, 21Н, 25Н, 26Н. Блокирование операций с гибкими дисками не позволяет запускать какие-либо программы, которые могли бы помочь снять защиту.

5. Резидентный модуль осуществляет свою собственную защиту в памяти.

6. Для полноты в данную схему можно было бы добавить также регистрацию попыток несанкционированных операций пользователя, который идентифицируется своим паролем. Это дало бы возможность оперативно реагировать на все попытки "взлома" системы сменой паролей, перераспределением доступа, применением к взломщику административных мер и т.д.

Данная схема в принципе проста и должна быть усилена средствами административного воздействия.

1. Отладить примеры, приведенные выше

2. Составить отчет о проделанной работе

ВОПРОСЫ ВЫХОДНОГО КОНТРОЛЯ˸

Что такое несанкционированное использование программ.

Защита жестких дисков от несанкционированного доступа. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Защита жестких дисков от несанкционированного доступа." 2015, 2017-2018.

Жесткий диск - один из самых важных компонентов компьютерной системы, именно он отвечает за долговременную сохранность важной, и не очень информации. Поэтому особое внимание следует уделить защите жесткого диска от программных сбоев и механических повреждений, потому что только защита сохранит и продлит работоспособность .

Жесткий диск представляет собой сложную электронно-механическую конструкцию. Если рассматривать устройство жесткого диска упрощенно, то получится, что он состоит из трех основных узлов: магнитных дисков, считывающих магнитных головок и управляющей микросхемы. Если хоть один из этих узлов выйдет из строя, произойдет поломка всего винчестера, и следовательно, потеря данных. В отличии от , обычный более надежный, но менее транспортабельный.

Чтобы эти и многие другие проблемы не произошли, необходимо соблюдать основные правила защиты жесткого диска.

1. Необходимо соблюдать температурный режим. Чересчур высокая или низкая температура оказывает большое влияние на работоспособность жесткого диска, потому что под воздействием температуры изменяются микрогеометрические параметры пластин жесткого диска. Поэтому превышать верхнюю границу рабочей температуры жесткого диска не стоит. Как правило, граница рабочей температуры составляет 55-60°С.
2. Необходимо обеспечить достаточное расстояние между жестким диском и элементами корпуса для свободной циркуляции воздуха, потому что жесткий диск - устройство с пассивным охлаждением. При этом не стоит располагать винчестеры вплотную друг к другу, или рядом с видеокартой, оптическими приводами, или другими элементами, которые активно выделяют тепло. Так же обратите внимание на то, что площадь соприкосновения винчестера с различными металлическими элементами корпуса должна быть достаточно большой для отведения тепла на корпус. А если Вы все-таки хотите установить устройство активного охлаждения винчестера, подготовьтесь к этому вопросу очень тщательно и осторожно. Потому что установленный на винчестер вентилятор может создавать вибрацию, которая так же вредна для работы накопителя, как и высокая температура: при повышенной вибрации увеличивается время на поиск нужной дорожки, что приводит к повышению нагрузки на все узлы винчестера, а это значительно сокращает срок службы жесткого диска.

1. Необходимо обеспечить защиту жесткого диска от ударов и толчков. Потому что всего лишь один удар по винчестеру может привести к отклонению головки от нужной позиции, в следствии чего происходит так называемый хлопок головки: когда головка возвращается в исходное положение, она наносит удар по поверхности диска, и повреждает ферромагнитное покрытие.
2. Необходимо защитить жесткий диск от скачков напряжения. Потому что резкое повышение напряжение может вызвать резкое повышение температуры элементов винчестера, что может привести к перегреву управляющей микросхемы. Поэтому позаботиться о снабжении компьютерной системы источником бесперебойного питания, который отлично подстрахует компьютер в случае неожиданного отключения электроэнергии необходимо заранее.

Но, конечно, даже при точном соблюдении всех правил защиты и предосторожностей, не всегда удастся уберечь жесткий диск от новых неисправностей, которые могут быть связаны с неправильным подбором комплектации компьютера, или с некачественными деталями, или со слишком высокой нагрузкой на систему. Поэтому всегда помните о резервном копировании данных на сторонние накопители, что бы максимально застраховать себя от потери важных данных.

Относитесь бережно к своему оборудованию и это поможет вам гулять по просторам без особых проблем.

Конфиденциальность данных, хранящихся на дисковых накопителях компьютеров, является одним из важнейших условий функционирования большинства организаций, как больших, так и маленьких, и является одним из важнейших компонентов личной безопасности отдельных граждан. Именно проблему обеспечения безопасности пользовательских данных решает система паролей, устанавливаемых на дисковые накопители. Общий порядок функционирования паролей описывается стандартами ATA, хотя каждый производитель дисков может вносить и свои особенности в систему паролей. Разобраться во всех нюансах дисковых паролей поможет предлагаемая вашему вниманию статья.

Самыми распространенными способами ограничения доступа к конфиденциальной информации, хранящейся на диске, являются:

- создание шифрованных разделов на диске;

- архивирование с паролем;

- установка на логическом уровне пароля на файловую систему (специальными программами в boot-секторе HDD);

- физическая смена жесткого диска целиком (использование mobile rack).

Но у каждого из этих способов есть свой недостаток. Информация все равно остается на носителе, и хотя она в явном виде не доступна (программы защиты часто ограничиваются шифровкой лишь загрузочной записи, оставляя неизменной даже FAT), ее можно легко извлечь с такого диска, используя дисковые редакторы, или программы для восстановления информации, например, Easy Recovery.

Шифровка файлов "на лету" более устойчива к взлому, но для ее работы требуется постоянно находящийся в памяти резидент, перехватывающий часть API системы и создающий немалую нагрузку на центральный процессор. Кроме того, возможны сбои и "зависания" такой программы, что создает целый ряд проблем. Также не стоит сбрасывать со счета возможность повреждения шифрованного раздела, например, вирусами. Все этого приводят к значительным сложностям при последующем извлечении информации.

Система безопасности пользовательских данных должна соответствовать трем основным требованиям.

1) Во-первых, система безопасности должна быть независимой от операционной и файловой системы.

2) Во-вторых, система безопасности должна быть надежной и взламывать ее должно быть очень трудно.

3) В-третьих, система безопасности не должна отнимать вычислительные ресурсы системы.

Начиная с момента принятия ATA/ATAPI-3 в 1996 году, защиту информации можно осуществлять средствами и силами контроллера жестких дисков. Система безопасности – Security Set или Security Mode – позволяет защитить все содержимое диска не только от чтения, но и от записи, и даже от низкоуровневого форматирования. Этого удалось добиться, встроив программу защиты непосредственно в дисковый накопитель. Управление этой программой осуществляется несколькими специальными командами, предаваемыми на диск через IDE-интерфейс с помощью соответствующих утилит. Кроме того, BIOS"ы некоторых системных плат позволяют ставить пароли на современные винчестеры. Особенно актуальна система безопасности для ноутбуков, в которых наличие дисковых паролей является, фактически, обязательным.

Система безопасности

В соответствии со стандартами ATA/ATAPI (в частности, при написании данной статьи мы будем опираться на ATA/ATAPI-8) система безопасности дисков является опциональной, т.е. используется исключительно по желанию пользователя. Система безопасности позволяет управлять паролями, которые ограничивают доступ к данным, хранящимся на диске. Стандарт ATA описывает два типа паролей:

- User Password (пароль пользователя);

- Master Password (пароль администратора).

Кроме того, в стандарте описывается два уровня безопасности:

-High (высокий);

- Maximum (максимальный).

Дисковое устройство, которое оснащено системой безопасности, должно поддерживать, как минимум, следующие команды:

- SECURITY SET PASSWORD (команда установки User-пароля);

- SECURITY UNLOCK (команда снятия блокировки при вводе правильного User-пароля);

- SECURITY ERASE PREPARE (команда подготовки данных к уничтожению);

- SECUTITY ERASE UNIT (команда уничтожения данных);

-SECURITY FREEZE LOCK (команда приостановки блокирования диска);

-SECURUTY DISABLE PASSWORD (команда отмены системы безопасности, т.е. отмены User-пароля).

Возможность поддержки дисковым накопителем системы безопасности и ее текущее состояние отражается в блоке данных (блоке идентификации – паспорте), получаемом при помощи команды IDENTIFY DEVICE. В этом блоке данных, системе безопасности соответствуют два слова:

- слово с адресом 82 (наличие этого слова обязательно в блоке данных);

- слово с адресом 128 (наличие этого слова в блоке данных опционально).

Если [бит 1] слова с адресом 82 установлен в лог.1, то дисковый накопитель поддерживает систему безопасности, а если этот бит установлен в лог.0, то использование User-пароля невозможно. Слово с адресом 128 описывает текущее состояние системы безопасности и его формат представлен в табл.1.

Таблица 1.

Рассмотрим особенности паролей и уровней безопасности.

User-пароль

User-пароль служит для ограничения доступа к пользовательской информации. При установке User-пароля винчестер входит в состояние LOCK (заблокирован) и отвергает такие команды, как чтение и запись. Следовательно, информацию с запаролированного диска нельзя ни прочитать, ни изменить, ни стереть. Сделать это можно только после снятия пароля или после временного разблокирования диска. При установке User-пароля задается уровень безопасности (High или Maximum), т.е. уровень защиты является параметром команды, устанавливающей User-пароль. Уровень безопасности определяет, как будет реагировать винчестер на ввод Master-пароля. Система безопасности диска активизируется только после того, как User-пароль посылается на винчестер с помощью команды SECURITY SET PASSWORD.

Master-пароль

Master-пароль – это уникальный код, который хранится в служебной зоне накопителя, иногда в зашифрованном виде. Master-пароль не предназначен для защиты информации. Master-пароль предназначен для удаления User-пароля в случае потери последнего. При помощи Master-пароля накопитель невозможно ни заблокировать, ни разблокировать. Master-пароль можно только изменить. Установка Master-пароля никак не отражается на работе накопителя. Master-пароль устанавливается на заводе-изготовителе диска, и, в принципе, Master-пароли основных производителей HDD известны.

Уровень безопасности High

Накопитель, заблокированный с уровнем защиты High, можно разблокировать либо при помощи Master-пароля, либо при помощи User-пароля. Поэтому при защите диска стоит иметь в виду, что если Master-пароль не был своевременно изменен, то разблокировать накопитель с уровнем защиты High не составляет особого труда. Для разблокирования диска, находящегося в режиме High, используется команда SECURITY UNLOCK, пересылающая на диск Master-пароль.

Уровень безопасности Maximum

При установке уровня защиты Maximum разблокировать накопитель можно только лишь, зная User-пароль. Если же User-пароль неизвестен, но при этом известен Master-пароль, то разблокировать накопитель можно лишь с одновременным уничтожением всех данных. Если установлен уровень защиты Maximum, то для разблокирования накопителя Master-паролем используются команды SECURITY ERASE PREPARE и SECURITY ERASE UNIT, в которой указан Master-пароль.

Графическое представление принципа разблокирования диска с помощью User-пароля и Master-пароля, представлено на рис.1.

Рис. 1

Еще раз обращаем внимание читателей на то, что Master-пароль не является какой-то "универсальной отмычкой", а позволяет разблокировать накопитель только при определенном стечении обстоятельств (когда User-пароль неизвестен, но при этом установлен уровень защиты High).

Если же неизвестны ни User-пароль, ни Master-пароль, то защищенный диск становится физически негодным для хранения информации. Не зная Master-пароля, разблокировать диск практически нельзя, даже ценой потерянных данных (хотя, при определенных условиях, пароль, если он не зашифрован, можно прочитать с поверхности диска с помощью технологических команд). Поэтому работа с системой безопасности HDD требует как от пользователя, так и от сервисного специалиста предельной внимательности и осторожности.

После того, как система безопасности активизирована установкой User-пароля, доступ к данным будет заблокирован только после перезагрузки системы выключением питания, т.е. для того, чтобы пароль вступил в силу, необходимо выключить, а затем снова включить компьютер.

Интересной командой, относящейся к системе безопасности диска, является SECURITY FREEZE LOCK (блокировка или "заморозка" защиты). Выполнение этой команды вводит диск в состояние FROZEN и запрещает изменение паролей до перезагрузки системы. Главным назначением этой команды является защита установленных паролей от несанкционированных атак на систему безопасности, например, со стороны вирусов.

Представление о том, какие команды выполняются накопителем HDD при работе в различных режимах безопасности, дает таблица 2, в которой знаком "+" обозначаются исполняемые команды. "Нет" в ячейках таблицы указывает, что исполнение данной команды в данном режиме блокируется, а знаком "***" отмечены команды, разрешение на исполнение которых, осуществляется по усмотрению производителя HDD.

Таблица 2.

Рис. 2

Разницу в общей последовательности функционирования диска с установленной и неустановленной системой безопасности, демонстрирует рис.2. Кроме того, рис.3 дает представление об особенности функционирования дискового накопителя при использовании системы безопасности на примере дисков IBM.

Рис. 3

При подборе неизвестного пароля следует помнить о такой особенности системы безопасности, как ограничение количества попыток ввода пароля. Эта функция также прописана в стандартах ATA/ATAPI и суть ее сводится к следующему. Дисковое устройство должно быть оснащено счетчиком ограничения попыток. Назначением этого счетчика является предотвращение повторяющихся попыток подбора пароля. Значение счетчика декрементируется (уменьшается на единицу) при каждой ошибке ввода User-пароля или Master-пароля. Если значение счетчика достигает нуля, диск прерывает исполнение команд ввода пароля (команд SECURITY ERASE UNIT и SECURITY UNLOCK) до тех пор, пока диск не будет выключен, либо пока не пройдет аппаратный сброс системы. Начальным значением счетчика является число 5, т.е. после пяти неудачных попыток подбора пароля, система "зависает" и приходится перезагружать компьютер. После перезагрузки системы счетчик опять устанавливается в значение 5.

Состояние счетчика попыток указывается в блоке идентификации – слово с адресом 128 (бит 4, называемый EXPIRE – см. табл.1). Если этот бит установлен в лог.1, то это означает, что счетчик обнулился, т.е. уже было 5 неправильных попыток ввода пароля. После сброса системы бит 4 слова 128 опять возвращается в состояние лог.0 до следующих пяти неправильных попыток. Ограничение в 5 попыток соответствует только User-паролю, и отсутствует, если для разблокирования диска используется Master-пароль.

В стандартах ATA/ATAPI предусматривается семь состояний системы безопасности (SEC0 – SEC6). Переход диска из одного состояния в другое осуществляется при возникновении какого-либо события (ввод команды, включение/выключение питания, сброс системы). Все эти семь состояний и условия перехода накопителя из одного состояния в другое представлены на рис.4.

Рис. 4

На этом мы закончим обзор теоретических основ системы безопасности дисков, и перейдем к практическим моментам использования дисковых паролей.

Установка/снятие паролей может осуществляться различными специализированными утилитами, например такими, как:

- ATA Security Tool;

- ATAPWD;

- HDD Unlock Wizard;

- Victoria;

- VTOOL и др.

В ноутбуках, как правило, имеются встроенные утилиты для работы с паролями. Кроме того, для установки и снятия паролей могу быть использованы программно-аппаратные комплексы, одним из которых является, например PC-3000.

При снятии пароля желательно пользоваться той же самой программой, с помощью которой данный пароль был установлен, так как в противном случае может возникнуть ситуация, когда правильно введенный пароль (с точки зрения пользователя) не принимается накопителем. Однако, справедливости ради, стоит отметить, что такая ситуация может возникнуть даже и в том случае, когда для установки и снятия пароля используется одна и та же программа. И этому явлению можно предложить несколько объяснений.

Во-первых, одной из самых частых причин того, что накопитель, запароленный одной программой, не открывается другой – это использование программами разных символов-заполнителей. USER-пароль состоит из 32-х символов. В таком виде он подается в накопитель, и хранится в нем. Когда пользователь ставит пароль, он может выбрать любую его длину, но в винчестер всегда передается 32 байта - это введенные с клавиатуры символы, плюс нужное количество байтов-заполнителей. Обычно ими служит нулевой байт (код 00h) или символ пробела (код 20h), реже другое значение (например, код FFh).

Пользователь программы-шифровальщика может не знать, какой заполнитель использует данная программа. Поэтому при вводе этого же пароля через другую программу, в накопитель также будут переданы заполнители, но уже другие, и винчестер выдаст ошибку (неправильный пароль). Исходя из этого, разумно предположить, что самым верным решением будет ввод всех 32-х символов, если обычный способ не помогает. В таких известных программах как Victoria и MHDD - пароль дополняется нулями автоматически. В тоже время, программа HDDL дополняет пароль пробелами.

Во-вторых, может использоваться шифрованный пароль. Иногда встречается ситуация, когда программа-установщик пароля передает в винчестер не набранные с клавиатуры символы, а их шифрованную по определенному алгоритму комбинацию. Сделано это для исключения разблокирования винчестера другими программами (обычно данный способ используется для защиты информации в портативных устройствах). Алгоритмов шифровки существует огромное количество - это и перестановки символов местами, и арифметико-логические преобразования (сдвиги, вращение бит, операции типа XOR и AND, сложение с константой и т.п.). При этом пользователь обычно ничего не знает о том, что вводимый им пароль шифруется. Для разблокирования такого винчестера необходимо пользоваться тем средством, которым пароль был установлен.

Как мы отмечали в первой части нашей статьи, в некоторых случаях разблокировать накопитель можно с помощью Master-пароля, поэтому сервисный специалист должен, по возможности, знать эти Master –пароли, или уметь находить их на диске. Некоторые Master-пароли представлены в табл.3.

Таблица 3.

Иногда дисковые утилиты могут самопроизвольно устанавливать пароль в случае некорректного завершения работы программы. Ниже представлены пароли, устанавливаемые в определённых ситуациях наиболее популярными дисковыми программами:

1) Программа MHDD версий 3.x при возникновении внутренней ошибки устанавливает пароль из 32 букв "A" или 32 букв "B" (большие латинские).

2) Программа HDDL при неудачной попытке быстрого стирания и при других сбоях и зависаниях устанавливает пароль "fuck + 28 пробелов".

3) Комплекс HRT устанавливает 32 символа с кодом 0. Для того чтобы ввести такой пароль в MHDD, достаточно в ответ на запрос пароля нажать .

На этом и закончим. А нашим читателям пожелаем успехов в работе с системой безопасности дисковых накопителей, и еще раз обратим внимание на всю серьезность и ответственность работы с дисковыми паролями.