一種磁碟擦除方法
2023-06-14 11:08:31 5
專利名稱：一種磁碟擦除方法
技術領域：
本發明涉及磁碟的擦除方法，尤其是一種對磁碟存儲的數據進行快速、安全清除 方法。
背景技術：
目前，數據擦除方法中，所採用的擦除序列均是基於全「0」或全「 1 」擦除方式、 "D0D5220. 22M標準」擦除方式、「Gutmarm」擦除方式。隨著磁碟技術的發展，針對目前應用 的磁碟，這些擦除序列都不同程度的存在缺陷。具體如下(1)基於全「0」或全「1」的簡單 擦除方式來清除磁碟信息，可以利用數據恢復軟體通過磁碟存儲原理和概率統計方法把原 始數據加以恢復，數據擦除徹底性較差；(2)D0D5220. 22M標準採用二進位0、1以及隨機數 進行三次填充，其擦除效果雖然比單純的0、1覆蓋好，但利用高精密儀器仍然可以觀測到 磁碟介質上的斷層，通過弱磁分析方法或對這種層次差異加以分析，原始數據能夠被恢復， 數據擦除的安全性不高，較Gutmarm方法在擦除徹底性上存在較大差距；(3) Gutmann的35 次擦除方法主要採用針對MFM、RLL(1, 7)和RLL(2，7)磁碟編碼進行安全序列的設計，但由 於歷史的局限性隨著硬碟編碼的發展，MFM編碼方式逐漸被棄用，並出現了如RLL(1，11)等 新的編碼方式，該方法已不能滿足現有磁碟數據擦除的需要，同時其40G/天的擦除速度， 使得Gutmarm方法不具有實際應用的可行性。因此，為了滿足人們對磁碟存儲的數據進行快速、安全清除的要求，需要一種高安 全、高效率的新型安全擦除方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種磁碟擦除方法，具體是一種對磁碟存儲的數據進行快 速、安全清除方法。本方法具有擦除速度快，並且可以實現對磁碟存儲的數據進行安全擦除 的有益效果。本方法的目的是通過以下技術方案實現的一種磁碟擦除方法，其步驟包括第一步，向整個磁碟中寫入任何一個隨機數；第二步，向整個磁碟中寫入RLL(1，3)編碼；第三步，向整個磁碟中寫入RLL(1，7))編碼；第四步，向磁碟中寫入RLL(2，7))編碼；第五步，向整個磁碟中寫入RLL(1，11))編碼；第六步，向整個磁碟中寫入隨機數；第七步，向整個磁碟中寫入0x00。所述RLL(1，3)編碼選自OxAA或0x55之一。所述RLL(1，7)編碼選自 0x88、0x44、0x22 和 Oxll 之一。所述RLL (2，7)編碼選自 OxCC、0x66 和 0x33、10011001 (0x99)之一。
所述RLL(1，11)編碼選自 0x820820、0x410410、0x208008、0x 104104、0x082082 和 0x041041 之一。
本發明將通過例子並參照附圖的方式說明，其中圖1是磁疇與疇壁的關係圖原理圖；圖2是寫入相同數據的磁化區域痕跡圖；圖3是寫入不同數據的磁化區域痕跡圖；圖4是MFM編碼時間脈衝圖；圖5是RLL (1，7)編碼時間脈衝圖；圖6是RLL (2，7)編碼時間脈衝圖；圖7是RLL(1，11)編碼時間脈衝圖。
具體實施例方式本說明書中公開的所有特徵，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特徵，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特徵加以替換。即，除非特別敘述，每個特徵只 是一系列等效或類似特徵中的一個例子而已。磁介質材料由磁疇組成。在磁介質沒有被磁化時，內部磁疇的方向是雜亂的，對外 不顯示磁性。當向磁頭加正向電流時，形成正向的磁場，作用於磁介質時，使磁介質內部的 磁疇發生偏轉最終使其內部磁疇的方向會逐漸趨於統一達到穩定狀態，這樣就記錄了 「1」 ； 當向磁頭加反向電流時，形成相反方向的磁場作用於磁介質時，如果該磁場足夠強，就可以 重新改變內部的磁疇排列方向，同時該記錄位對外的磁性也會改變。使磁介質內部的磁疇 發生偏轉最終使其內部磁疇的方向會逐漸趨於統一達到穩定狀態，這樣就記錄了「0」。當外 部的磁場消失時，受磁疇壁的阻力的影響，磁疇的方向不會回到從前的狀態，因而該記錄位 具有了 「剩磁」，這就是磁記錄的方式。根據磁介質的記錄方式，磁記錄單元的內部磁疇的方向是逐漸趨於統一，達到穩 定狀態。可見，相鄰磁疇之間的原子磁矩，不是驟然轉向的，而是經過一個磁矩方向逐漸變 化的過渡區域。這種過渡的區域叫做疇壁，磁疇與疇壁的關係如圖1所示。在疇壁內，原子 磁矩不是平行排列的，同時也偏離磁化的方向，所以在這個過渡區域內增加了能量，形成了 跟磁疇不一致的磁場。如果外加磁場強度不夠強，磁疇偏轉方向偏離，就會導致能量留在疇 壁上，這時疇壁會越來越大，這樣就可以根據疇壁來推斷出原始數據，而且磁疇是磁記錄的 最小單元，不可再分。所以原始數據的殘留位置只可能會出現在未偏轉或偏轉幅度很小的 磁疇上。此外，在對磁軌的每一次磁化時，它所磁化的磁體是一個三維的磁介質區域，但是 由於磁頭定位精確性的限制，將對寫入的數據造成以下兩點影響(1)每次磁化產生的磁化區的深度和廣度並不是一樣的，即每一個0或1所對應的磁介質區的深度和廣度都是不同的。所以就造成了在數據覆寫時，並不能夠保證原有磁化區中的所有位置的磁性都能被完全覆蓋，原始的磁軌中有可能留下較多的原數據信息，這 些邊緣區域殘留的數據信息是可以被某些專業儀器利用。(2)如果覆寫的數據和原數據是相同的，那麼覆寫後，就能夠產生一個比較連續的 磁化區域，這個連續的磁化區域的極性是相同的，如圖2所示。如果覆寫的數據和原數據是 相反的，那麼磁化後的新舊區域之間將產生一個斷層，這個斷層並沒有被明確地磁化，如圖 3所示。例如，如果原始數據是1，使用1進行覆寫時，新形成的連續磁化區的磁場將比原有 磁化區的磁場強度提高，產生一個1.05單位的磁場強度；而如果原始數據是0，使用1進行 覆寫時，由於產生了斷層，新磁化區的磁場強度將0. 95單位的磁場強度。當覆寫頻率比較低時，磁頭停留在磁記錄單元的時間就越長，這樣可以磁記錄單 元中邊緣部分的即靠近磁疇壁磁疇儘可能的偏轉，從而使疇壁變小，使得根據磁疇壁恢復 數據變得更加困難。低頻序列的產生依靠磁碟自身的編碼機制，所以為了更有效、更安全的 擦除硬碟上的數據，在執行硬碟的數據擦除操作時，需要考慮以下三個方面第一，磁碟的編碼規範由於磁碟高密度存貯和同步信號的需要，磁碟中的存儲數據不允許相鄰的1出 現，因為連續的1會造成相鄰兩位之間的內部幹擾，而大量連續的0會形成長時間沒有變化 的高電平或低電平，使數據不容易同步。所以為了保證數據傳輸的正確性必須對硬碟進行編碼。事實上磁碟數據的讀寫都是使用電流脈衝翻轉來標識0和1的，因此不同的翻轉 規則對應了不同的硬碟編碼方式。當前磁碟均採用遊程長度受限(RLL)編碼方式。RLL(d，k)規定了兩次翻轉(即 1)之間最少d個和最多k個無翻轉(即0)周期。因此，為了得到翻轉頻率最低的填充序 列，應當根據RLL(d，k)編碼規則設計能夠持續k個0的序列(無翻轉時間最長)。目前，硬碟主要採用 MFM(即 RLL(1，3))、RLL(1，7)、RLL(2，7)和 RLL(1，11)編碼。第二，覆寫頻率影響磁化的徹底性但是由於磁碟編碼的存在，不可能在磁碟中寫入一長串的「0」或「1」，為了使數據 覆蓋過程持續時間儘可能的長，效果更好，應根據編碼規則設計翻轉頻率最低的序列進行 填充，達到最深度覆蓋的目的。 第三，針對RLL編碼的填充序列設計以通道位表示的兩個相鄰跳變之間的時間長度即為通常所說的遊程。RLL序列用 d和k兩個參數分別規定了可能出現在序列中的最小和最大遊程。參數d控制著最高傳輸 頻率，因此，可能影響序列通過帶限信道傳輸時的碼間串擾；參數k確保適當的跳變頻率以 滿足讀取時鐘同步的需要。參數d，k的取值取決於多種因素，如信道響應、期望的數據傳輸 速率以及噪聲特性等。如何根據RLL編碼理論，得到RLL(d，k)相鄰跳變之間最大的間隔，是實現最低頻 率數據覆蓋的核心問題。信道的容量決定了(d，k)編碼的翻轉條件，即中間翻轉或邊緣翻 轉、翻轉間隔等一系列約束。下面我們將針對不同的RLL(d，k)編碼，通過分析其翻轉條件， 得到最大翻轉間隔k的序列，從而實現針對RLL編碼的最低頻率覆蓋。(l)MFM 編碼MFM(改進的調頻制編碼)規則是對於1電流脈衝在時鐘周期中間翻轉，單獨的0
5不跳轉，連續的0在時鐘周期邊緣翻轉。因此，兩次翻轉之間最少1個和最多3個不翻轉周 期(編碼0)，所以MFM也就是RLL (1，3)編碼。根據MFM編碼規則，編碼後的填充序列持續最長時間(3個周期)不翻轉對應的基 本序列為1010，其時間脈衝如圖4所示。由於數據覆蓋過程一般以字節為單位，因此將基本序列擴展為10101010 (OxAA)。 從基本序列出發，可通過右移位得到另一個最低頻率序列=01010101(0x55)。綜上，RLL(1，3)編碼對應的最低頻率序列為0xAA和0x55。(2)RLL(1，7)編碼RLL(1，7)編碼規則與RLL(1，3)類似，只是由於最大不翻轉長度的增加，連續3個 0才會在邊緣翻轉。根據這一規則，編碼後的填充序列持續最長時間(7個周期)不翻轉對 應的基本序列為1000，時間脈衝如圖5所示。將基本序列擴展為10001000(0x88)。從基本序列出發，可通過右移位得到另外3 個最低頻率序列01000100 (0x44) ,00100010 (0x22)和 00010001(0x11)。綜上，RLL(1，7)編碼對應的最低頻率序列為0x88、0x44、0x22和0x11。(3)RLL(2，7)編碼由於至少有兩次不翻轉，在RLL(1，7)的基礎上，RLL (2，7)編碼在2個連續的1之 間不翻轉。根據這一規則，編碼後的填充序列持續最長時間(7個周期)不翻轉對應的基本 序列為=1100,時間脈衝如圖6所示。將基本序列擴展為11001100 (OxCC)。從基本序列出發，可通過右移位得到另外2 個最低頻率序列01100110 (0x66) ,00110011 (0x33) ,10011001 (0x99)。綜上，RLL(2，7)編碼對應的最低頻率序列為0xCC、0x66和0x33、 10011001(0x99)。(4)RLL(1，11)編碼RLL(1，11)與RLL(1，7)和RLL(1，3)類似，只是由於最大不翻轉長度的增加，連續 5個0才會在邊緣翻轉。根據這一規則，編碼後的填充序列持續最長時間(11個周期)不翻 轉對應的基本序列為100000，時間脈衝如圖7所示。以上面的序列不同，RLL(1,11)基本填充序列有6位，因此將基本序列擴展 為10000010 00001000 00100000(0x820820)。從基本序列出發，可通過移位得到另 外 5 個最低頻率序列01000001 00000100 00010000 (0x410410) ,0010000010000010 00001000 (0x208008),00010000 01000001 00000100 (0x104104),00001000 00100000 10000010(0x082082)和 00000100 00010000 01000001(0x041041)。綜上，RLL(1，11)編碼對應的最低頻率序列為=0x820820,0x410410,0x208008, 0x104104,0x082082 和 0x041041。總之，基於以上設計方法，針對磁碟技術發展的趨勢，可以滿足各種磁碟編碼方式 的數據擦除需求，設計出高安全強度的擦除序列。根據以上分析，結合現有磁碟技術(超級調諧技術)，可得出安全擦除方法為第一步，向整個磁碟中寫入任何一個隨機數；第二步，向整個磁碟中寫入RLL(1，3)編碼，所述RLL(1，3)編碼選自OxAA或0x55 之一；
第三步，向整個磁碟中寫入RLL(1，7))編碼，所述RLL(1，7)編碼選自0x88、0x44、 0x22 和 Oxll 之一；第四步，向磁碟中寫入RLL(2，7))編碼；所述RLL(2，7)編碼選自0xCC、0x66和 0x33、10011001 (0x99)之一；第五步，向整個磁碟中寫入RLL(1，11))編碼，所述RLL(1，11)編碼選自0x820820、0x410410,0x208008,0x104104,0x082082 和 0x041041 之一；第六步，向整個磁碟中寫入隨機數；第七步，向整個磁碟中寫入0x00。實施例1 第一步，向整個磁碟中寫入隨機數；第二步，向整個磁碟中寫入OxAA ；第三步，向整個磁碟中寫入0x88 ；第四步，向磁碟中寫入OxCC ；第五步，向整個磁碟中寫入0x820820 ；第六步，向整個磁碟中寫入隨機數；第七步，向整個磁碟中寫入0x00。實施例1的方案針對80G的SATA硬碟擦除具有ΙΟΟΜΒ/s的速度。實施例2 第一步，向整個磁碟中寫入隨機數；第二步，向整個磁碟中寫入0x55 ；第三步，向整個磁碟中寫入0x88 ；第四步，向磁碟中寫入OxCC ；第五步，向整個磁碟中寫入0x820820 ；第六步，向整個磁碟中寫入隨機數；第七步，向整個磁碟中寫入0x00。實施例2的方案針對80G的SATA硬碟擦除具有ΙΟΟΜΒ/s的速度。本發明並不局限於前述的具體實施方式
。本發明擴展到任何在本說明書中披露的 新特徵或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權利要求
一種磁碟擦除方法，其特徵在於，第一步，向整個磁碟中寫入任何一個隨機數；第二步，向整個磁碟中寫入RLL(1，3)編碼；第三步，向整個磁碟中寫入RLL(1，7))編碼；第四步，向磁碟中寫入RLL(2，7))編碼；第五步，向整個磁碟中寫入RLL(1，11))編碼；第六步，向整個磁碟中寫入隨機數；第七步，向整個磁碟中寫入0x00。
2.如權利要求1所述的擦除方法，其特徵在於，所述RLL(1，3)編碼選自OxAA或0x55之一。
3.如權利要求1所述的擦除方法，其特徵在於，所述RLL(1，7)編碼選自0x88、0x44、 0x22 和 0x11 之一。
4.如權利要求1所述的擦除方法，其特徵在於，所述RLL(2，7)編碼選自0xCC、0x66和 0x33、(0x99)之一。
5.如權利要求1所述的擦除方法，其特徵在於，所述RLL(1，11)編碼選自0x820820、 0x410410,0x208008,0x104104,0x082082 和 0x041041 之一。
全文摘要
本發明公開了一種磁碟擦除方法，具體是一種對磁碟存儲的數據進行快速、安全清除方法。一種磁碟擦除方法，其步驟包括第一步，向整個磁碟中寫入任何一個隨機數；第二步，向整個磁碟中寫入RLL(1，3)編碼；第三步，向整個磁碟中寫入RLL(1，7))編碼；第四步，向磁碟中寫入RLL(2，7))編碼；第五步，向整個磁碟中寫入RLL(1，11))編碼；第六步，向整個磁碟中寫入隨機數；第七步，向整個磁碟中寫入0x00。本方法具有擦除速度快，並且可以實現對磁碟存儲的數據進行安全擦除的有益效果。
文檔編號G11B5/02GK101800053SQ20101013722
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者龐飛, 易濤, 楊林, 汪海良, 溫柏龍 申請人:中國電子科技集團公司第三十研究所