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SSD 与 HDD（硬盘）安全擦除

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SSD 与 HDD（硬盘）安全擦除

我知道文件被删除后并没有被完全删除。驱动器只是说嘿，这个空间是空闲的，你可以覆盖它。使用 Boot、Nuke 和 Eraser 等程序，你可以用随机字节覆盖这些部分。

此过程与 SSD 有何不同？使用磁盘优化器修剪驱动器会完全删除文件吗？

答案1

SSD 闪存无法以传统方式覆盖现有数据。在 HDD 系统中，操作系统可以请求将新数据写入已存储数据的相同位置，驱动器将直接覆盖旧数据（磁性）。然而，在 SSD 中，必须先擦除目标区域，然后才能将其写入先前保存数据的位置。这是由内部结构决定的。闪存分为块，再细分为页。数据可以直接写入空白页，但只能擦除整个块。因此，如果您想擦除某个块中的部分数据，其余数据将被复制到另一个块，初始块将被擦除或标记为可用/空白。

该过程由 FTL（闪存转换层）处理，当您更改极少量数据时，它必须执行类似这样的操作：读取整个物理块（假设包含 64 页 - 最多可达 256 页），替换您编辑的内容（假设为 4 页）同时保持其余部分完好无损（60 页），在设备上的某个地方擦除一个新块，最后在该块上写入新的 64 页集合。

TRIM 支持使得旧块被视为空，即使它们尚未被擦除，这也提高了耐用性。

所有这些的结果是，从物理上讲，一些数据仍然存在于标记为空的块中，并且理论上可以通过特殊方法恢复。

但这也简化了很多空闲空间的擦除。你可以创建一个自扩展文件来占据所有空间，或者复制任何随机数据，直到空闲空间为 0，此时你之前的所有块实际上都被不可逆转地擦除了。

如果您想彻底擦除驱动器，可以使用任何支持 ATA 安全擦除的工具，该工具会以电子方式使块中的所有数据无效。这些工具是特定于供应商的（Corsair SSD Toolbox、OCZ Toolbox、Intel Solid State Toolbox、Samsung Magician Software）。这些工具基本上将所有可用块设置为“擦除”状态（电子方式），TRIM 使用此状态进行垃圾收集（并在使用前擦除块）。块保持空白，没有关于其初始内容的信息。

因此，干净的对于 SSD，你只需要遵循一个规则：充分利用空间找点事做。如果简单的复制大文件看起来很奇怪，您可以随时创建一个占用所有空间的加密分区，将数据复制到那里，然后擦除它并重新创建它。但占用所有空间的垃圾数据足以进行彻底清理。

答案2

此过程与 SSD 有何不同？使用磁盘优化器修剪驱动器会完全删除文件吗？

我们需要考虑：

  • LBA 扇区动态映射到物理地址
  • 通常存在未映射到 LBA 的过度配置空间
  • TRIM =/= 擦除
  • 压缩：数据在保存到 NAND 之前进行压缩

过度配置

以 240 GB 的 SSD 为例，我们可能会认为，如果我们用零填充这 240 GB，我们将用零覆盖每个 LBA 块，因此数据无法恢复。

这是不正确的，我们更有可能处理 256 GB 的 SSD 驱动器，但是缺少的空间是为固件级别的过度配置保留的。

TRIM =/= 擦除

许多人误以为“修剪”就是擦除数据。这是不正确的。TRIM 是一个“命令”，允许操作系统或实用程序向驱动器发送消息：“我不再需要这些 LBA 块，请随意处理它们”。

通常，SSD 固件会取消映射这些 LBA 地址。这意味着，如果您从这些地址读取数据，驱动器实际上不会从这些扇区读取数据，但通常会返回零填充扇区 (RZAT)。如果您向这些扇区写入数据，则可用扇区将映射到这些 BA 地址。

未映射的扇区是页面的一部分。页面是 SSD 可以写入的最小区域，只有在 SSD 固件实际从这些页面中删除数据后，数据才不会被安全删除，并且可以恢复。

存在允许“修剪”驱动器的 Linux 工具，也存在这些工具的 Windows 端口，尽管这些工具允许快速将驱动器归零，但它不能保证数据真正被擦除，即使您只能从驱动器读回零。

数据恢复实验室可能能够使用 PC3000 之类的设备恢复数据。

压缩

在将数据写入 NAND 内存之前，在固件级别压缩数据的想法已经存在一段时间了，现在正在真正实施。我并不是说每个 SSD 都这样做，但在选择安全擦除方法时，您应该考虑这种可能性。

一个实际含义是，如果我们使用所谓的零填充器覆盖现有数据，零往往压缩得很好。因此实际写入驱动器的数据量可能比您预期的要少得多。

又怎样？

从上面我们可以提炼出，我们需要将不可压缩（高熵）数据写入驱动器以覆盖现有数据，并且我们需要写入两倍于 LBA 可寻址空间的数据量，以确保过度配置的空间也被覆盖。

即使我们这样做，如果我们考虑丢弃的块（由于媒体错误而从池中删除），这仍然不能保证所有数据都被覆盖。

或者，我们可以依赖各种规范（ATA、NVMe 等）中指定的内置安全擦除方法。

https://www.usenix.org/system/files/conference/inflow14/inflow14-zuck.pdf- 关于固件级别压缩 https://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/technology-briefs/ssd-520-tech-brief.pdf- 关于固件级别压缩 https://en.wikipedia.org/wiki/Entropy_(information_theory)- 关于“熵” https://blog.elcomsoft.com/2019/01/life-after-trim-using-factory-access-mode-for-imaging-ssd-drives/- TRIM 后恢复数据

答案3

有很多工具可以擦除驱动器，但大多数工具都相当慢。
我发现安全擦除驱动器（SSD 或 HDD）的最快方法是使用 cryptsetup 向其中写入随机数据。
在 Linux 上，您可以像这样轻松完成：

DEVICE=/dev/???                       # put your device ID here
cryptsetup create cryptedDEV $DEVICE  # use any pass, no need to remember it
DEVSIZE=$(cryptsetup status $DEVICE | grep "size:.*sectors" | awk '{print $2}')
pv -s $DEVSIZE /dev/zero > /dev/manpper/cryptedDEV
cryptsetup remove cryptedDEV

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