El formateo de disco es el proceso de preparar un dispositivo de almacenamiento de datos , como una unidad de disco duro , una unidad de estado sólido , un disquete o una unidad flash USB para su uso inicial. En algunos casos, la operación de formateo también puede crear uno o más sistemas de archivos nuevos . La primera parte del proceso de formateo que realiza la preparación básica del medio a menudo se denomina "formateo de bajo nivel". [1] Particionamiento es el término común para la segunda parte del proceso, que hace que el dispositivo de almacenamiento de datos sea visible para un sistema operativo . [1]La tercera parte del proceso, generalmente denominada "formateo de alto nivel" se refiere con mayor frecuencia al proceso de generar un nuevo sistema de archivos. [1] En algunos sistemas operativos, todos o parte de estos tres procesos pueden combinarse o repetirse en diferentes niveles [3] y el término "formato" se entiende como una operación en la que un nuevo medio de disco está completamente preparado para almacenar archivos . Algunas utilidades de formato permiten distinguir entre un formato rápido, que no borra todos los datos existentes, y una opción larga que borra todos los datos existentes.
Como regla general, [nb 1] formatear un disco por defecto deja la mayoría, si no todos, los datos existentes en el medio del disco; algunos o la mayoría de los cuales se pueden recuperar con herramientas especiales o privilegiadas [nb 2] . [4] Las herramientas especiales pueden eliminar los datos del usuario mediante una sola sobrescritura de todos los archivos y espacio libre. [5]
Historia
Un bloque , un número contiguo de bytes, es la unidad mínima de almacenamiento que un controlador de disco lee y escribe en un disco. Las primeras unidades de disco tenían tamaños de bloque fijos (por ejemplo, el tamaño de bloque de la unidad de almacenamiento en disco IBM 350 (de finales de la década de 1950) era de 100 caracteres de seis bits), pero a partir de los subsistemas 1301 [6] comercializados por IBM que presentaban tamaños de bloque variables: un particular La pista puede tener bloques de diferentes tamaños. Los subsistemas de disco y otros dispositivos de almacenamiento de acceso directo en IBM System / 360 expandieron este concepto en forma de Count Key Data (CKD) y más tarde Extended Count Key Data (ECKD); sin embargo, el uso de bloques de tamaño variable en HDD dejó de utilizarse en la década de 1990; Uno de los últimos discos duros que admitió un tamaño de bloque variable fue el IBM 3390 Modelo 9, anunciado en mayo de 1993. [7]
Las unidades de disco duro modernas, como las unidades SCSI conectadas en serie (SAS) [nb 3] y las unidades ATA serie (SATA) [8] , aparecen en sus interfaces como un conjunto contiguo de bloques de tamaño fijo; Durante muchos años con 512 bytes de longitud, pero a partir de 2009 y acelerando hasta 2011, todos los principales fabricantes de unidades de disco duro comenzaron a lanzar plataformas de unidades de disco duro utilizando el formato avanzado de bloques lógicos de 4096 bytes. [9] [10]
Los disquetes generalmente solo usaban tamaños de bloque fijos, pero estos tamaños eran una función del sistema operativo del host y su interacción con su controlador, de modo que un tipo particular de medio (por ejemplo, DSDD de 5¼ pulgadas) tendría diferentes tamaños de bloque según el sistema operativo del host y controlador.
Los discos ópticos generalmente solo usan tamaños de bloque fijos.
Proceso de formateo de disco
El formateo de un disco para que lo utilice un sistema operativo y sus aplicaciones normalmente implica tres procesos diferentes. [nb 4]
- El formateo de bajo nivel (es decir, el más cercano al hardware) marca las superficies de los discos con marcadores que indican el inicio de un bloque de grabación (normalmente llamados hoy marcadores de sector) y otra información como el bloque CRC para ser utilizado más tarde, en operaciones normales, por el controlador de disco para leer o escribir datos. Esto está destinado a ser la base permanente del disco y, a menudo, se completa en la fábrica.
- El particionamiento divide un disco en una o más regiones, escribiendo estructuras de datos en el disco para indicar el comienzo y el final de las regiones. Este nivel de formateo a menudo incluye la verificación de pistas o sectores defectuosos.
- El formateo de alto nivel crea el formato del sistema de archivos dentro de una partición de disco o un volumen lógico . Este formato incluye las estructuras de datos utilizadas por el sistema operativo para identificar el contenido de la unidad lógica o la partición. Esto puede ocurrir durante la instalación del sistema operativo o al agregar un nuevo disco. El disco y el sistema de archivos distribuidos pueden especificar un bloque de arranque opcional y / o información de varios volúmenes y directorios para el sistema operativo.
Formateo de bajo nivel de disquetes
El formateo de bajo nivel de los disquetes (y los primeros discos duros) lo realiza el controlador de la unidad de disco.
Para un disquete estándar de 1,44 MB , el formateo de bajo nivel normalmente escribe 18 sectores de 512 bytes en cada una de las 160 pistas (80 en cada lado) del disquete, proporcionando 1,474,560 bytes de almacenamiento en el disco.
Los sectores físicos son en realidad más grandes que 512 bytes, ya que además del campo de datos de 512 bytes, incluyen un campo de identificador de sector, bytes CRC (en algunos casos, bytes de corrección de errores ) y espacios entre los campos. Estos bytes adicionales normalmente no se incluyen en la figura citada para la capacidad de almacenamiento total del disco.
Se pueden usar diferentes formatos de bajo nivel en el mismo medio ; por ejemplo, se pueden utilizar registros grandes para reducir el tamaño del espacio entre registros.
Varios programas freeware , shareware y software libre (por ejemplo , GParted , FDFORMAT , NFORMAT y 2M ) permitieron un control considerablemente mayor sobre el formateo, permitiendo el formateo de discos de 3,5 "de alta densidad con una capacidad de hasta 2 MB.
Las técnicas utilizadas incluyen:
- sesgo del sector de la pista / pista (moviendo la numeración del sector hacia adelante en el cambio de lado y paso de pista para reducir el retraso mecánico),
- entrelazar sectores (para impulsar el rendimiento organizando los sectores en la pista),
- aumentando el número de sectores por pista (mientras que un formato normal de 1,44 MB utiliza 18 sectores por pista, es posible aumentarlo a un máximo de 21), y
- aumentando el número de pistas (la mayoría de las unidades podrían tolerar la extensión a 82 pistas: aunque algunas podrían manejar más, otras podrían atascarse).
Linux admite una variedad de tamaños de sector, [11] y DOS y Windows admiten un formato de disquete con formato DMF de gran tamaño de registro. [12]
Formateo de bajo nivel (LLF) de discos duros
Las unidades de disco duro antes de la década de 1990 generalmente tenían un controlador de disco separado que definía cómo se codificaban los datos en los medios. Con los medios, la unidad y / o el controlador posiblemente adquiridos de proveedores separados, los usuarios a menudo podían realizar formateo de bajo nivel. La adquisición separada también tenía el potencial de incompatibilidad entre los componentes separados, de modo que el subsistema no almacenaría datos de manera confiable. [nb 5]
El formateo de bajo nivel (LLF) instigado por el usuario de las unidades de disco duro era común para los sistemas de miniordenadores y computadoras personales hasta la década de 1990. IBM y otros proveedores de sistemas de mainframe normalmente suministraban sus unidades de disco duro (o medios en el caso de discos duros de medios extraíbles) con un formato de bajo nivel. Normalmente, esto implicaba subdividir cada pista del disco en uno o más bloques que contendrían los datos del usuario y la información de control asociada. Diferentes computadoras usaban diferentes tamaños de bloque e IBM usaba notablemente tamaños de bloque variables, pero la popularidad de la IBM PC hizo que la industria adoptara un estándar de 512 bytes de datos de usuario por bloque a mediados de la década de 1980.
Dependiendo del sistema, el formateo de bajo nivel generalmente lo realiza una utilidad del sistema operativo. Las PC compatibles con IBM usaban el BIOS, que se invoca mediante el programa de depuración de MS-DOS , para transferir el control a una rutina oculta en diferentes direcciones en diferentes BIOS. [13]
Transición lejos de LLF
A partir de finales de la década de 1980, impulsados por el volumen de PC compatibles con IBM, los discos duros estuvieron disponibles de forma rutinaria preformateados con un formato compatible de bajo nivel. Al mismo tiempo, la industria se trasladó desde (muda) Bit interfaces seriales históricos a (inteligente) modernas bit interfaces en serie y las interfaces en serie de palabras en el que el formato de bajo nivel se llevó a cabo en la fábrica. [14] [15] En consecuencia, un usuario final no puede formatear a bajo nivel una unidad de disco duro moderna.
Reinicialización del disco
Si bien es generalmente imposible realizar un LLF completo en la mayoría de los discos duros modernos (desde mediados de la década de 1990) fuera de la fábrica, [16] el término "formato de bajo nivel" todavía se usa para lo que podría llamarse la reinicialización de un disco duro. conducir a su configuración de fábrica (e incluso estos términos pueden malinterpretarse).
La actual ambigüedad en el término formato de bajo nivel parece deberse tanto a la documentación inconsistente en los sitios web como a la creencia de muchos usuarios de que cualquier proceso por debajo de un formato de alto nivel (sistema de archivos) debe llamarse formato de bajo nivel . Dado que gran parte del proceso de formateo de bajo nivel actualmente solo se puede realizar en la fábrica, varios fabricantes de unidades describen el software de reinicialización como utilidades LLF en sus sitios web. Dado que los usuarios generalmente no tienen forma de determinar la diferencia entre un LLF completo y la reinicialización (simplemente observan que la ejecución del software da como resultado un disco duro que debe formatearse de alto nivel), tanto el usuario mal informado como las señales mixtas de varios fabricantes de unidades se han perpetuado. este error. Nota: cualquiera que sea el posible uso indebido de dichos términos, muchos sitios ponen a disposición tales utilidades de reinicialización (posiblemente como un disquete de arranque o archivos de imagen de CD), tanto para sobrescribir cada byte como para verificar si hay sectores dañados en el disco duro.
La reinicialización debe incluir identificar (y ahorrar si es posible) cualquier sector que no se pueda escribir y leer desde la unidad correctamente. Sin embargo, algunos han utilizado el término para referirse a sólo una parte de ese proceso, en el que se escribe cada sector de la unidad; generalmente escribiendo un valor específico en cada ubicación direccionable en el disco.
Tradicionalmente, los sectores físicos se inicializaban con un valor de relleno 0xF6
según la Tabla de parámetros de disco (DPT) de INT 1Eh durante el formateo en máquinas compatibles con IBM. Este valor también se utiliza en la cartera de Atari . CP / M 8 pulgadas disquetes típicamente vino pre-formato con un valor de 0xE5
, [17] y a modo de Investigación Digital este valor también se utilizó en Atari ST y algunos Amstrad disquetes formateado. [nb 6] Amstrad se utiliza de otro modo 0xF4
como valor de relleno. Algunos formateadores modernos limpian los discos duros con un valor de en su 0x00
lugar, a veces también llamado relleno cero , mientras que un valor de 0xFF
se usa en discos flash para reducir el desgaste . El último valor suele ser también el valor predeterminado que se utiliza en los discos ROM (que no se pueden reformatear). Algunas herramientas de formato avanzadas permiten configurar el valor de relleno. [nb 7]
Un método popular para realizar solo la operación de relleno cero en un disco duro es escribir bytes de valor cero en la unidad usando la utilidad Unix dd con el flujo / dev / zero como el archivo de entrada y la unidad en sí (o una partición específica ) como archivo de salida. [18] Este comando puede tardar muchas horas en completarse y puede borrar todos los archivos y sistemas de archivos.
Otro método para discos SCSI puede ser utilizar el comando sg_format [19] para emitir un comando de unidad de formato SCSI de bajo nivel .
El llenado cero de una unidad no es necesariamente un método seguro para borrar datos confidenciales [ verificación fallida ] o para preparar una unidad para su uso con un sistema de archivos cifrado. [20] El llenado cero anula la negación plausible del proceso .
Fraccionamiento
El particionamiento es el proceso de escribir información en bloques de un dispositivo o medio de almacenamiento que permite el acceso de un sistema operativo. Algunos sistemas operativos permiten que el dispositivo (o su medio) aparezca como varios dispositivos; es decir, particionado en varios dispositivos.
En sistemas operativos basados en MS-DOS , Microsoft Windows y UNIX (como BSD , Linux y Mac OS X ), esto normalmente se hace con un editor de particiones , como fdisk , GNU Parted o Disk Utility . Estos sistemas operativos admiten varias particiones.
En la corriente de mainframe de IBM OS derivado de OS / 360 y DOS / 360 , como z / OS y z / VSE , esto se hace mediante el comando INIT del ICKDSF utilidad. [21] Estos sistemas operativos solo admiten una única partición por dispositivo, denominada volumen. Las funciones de ICKDSF incluyen la creación de una etiqueta de volumen y la escritura de un registro 0 en cada pista.
Los disquetes no están particionados; sin embargo, dependiendo del sistema operativo, pueden requerir información de volumen para que el sistema operativo pueda acceder a ellos.
Los editores de particiones y ICKDSF hoy en día no manejan funciones de bajo nivel para HDD y unidades de disco óptico, como escribir marcas de tiempo, y no pueden reinicializar un disco moderno que se ha desmagnetizado o que ha perdido el formato de fábrica.
Formateo de alto nivel
El formateo de alto nivel es el proceso de configurar un sistema de archivos vacío en una partición de disco o volumen lógico y, para PC, instalar un sector de arranque . Esta es una operación rápida y, a veces, se denomina formateo rápido .
Opcionalmente, se puede escanear toda la unidad lógica o la partición en busca de defectos, lo que puede llevar un tiempo considerable.
En el caso de los disquetes, el formateo de alto y bajo nivel se realiza habitualmente en una sola pasada mediante el software de formateo de disco. Los disquetes de ocho pulgadas por lo general venían formateados de bajo nivel y se llenaban con un valor de relleno de formato de 0xE5
. [17] [nb 6] Desde la década de 1990, la mayoría de los disquetes de 5,25 y 3,5 pulgadas se envían preformateados de fábrica como disquetes DOS FAT12 .
En los sistemas operativos actuales de mainframe de IBM derivados de OS / 360 o DOS / 360 , esto se puede hacer como parte de la asignación de un archivo, mediante una utilidad específica del sistema de archivos o, en algunos métodos de acceso más antiguos, sobre la marcha a medida que se generan nuevos datos. escrito.
Área protegida de acogida
El área protegida del host, a veces denominada área protegida oculta, es un área de un disco duro que está formateado de alto nivel de manera que el área normalmente no es visible para su sistema operativo (SO).
Reformateo
El reformateo es un formateo de alto nivel realizado en una unidad de disco en funcionamiento para liberar el medio de su contenido. El cambio de formato es exclusivo de cada sistema operativo porque lo que realmente se hace con los datos existentes varía según el sistema operativo. El aspecto más importante del proceso es que libera espacio en disco para que lo utilicen otros datos. Para "borrar" todo realmente se requiere sobrescribir cada bloque de datos en el medio; algo que no hacen muchas utilidades de formato de alto nivel.
Reformatear a menudo conlleva la implicación de que el sistema operativo y el resto del software se reinstalarán una vez que se complete el formateo. En lugar de arreglar una instalación que sufre un mal funcionamiento o un compromiso de seguridad, puede ser necesario simplemente reformatear todo y comenzar desde cero. Existen varios coloquialismos para este proceso, como "limpiar y recargar", "nuke y allanar", "reimagen", etc.
Formateo
DOS, OS / 2 y Windows
comando de formato : en MS-DOS , PC DOS , OS / 2 y Microsoft Windows , el format
comando puede formatear el disco . El format
programa generalmente solicita confirmación de antemano para evitar la eliminación accidental de datos, pero algunas versiones de DOS tienen una /AUTOTEST
opción no documentada ; si se usa, se omite la confirmación habitual y el formato comienza de inmediato. El virus de macro WM / FormatC utiliza este comando para formatear la unidad C: tan pronto como se abre un documento.
Formato incondicional : también existe el /U
parámetro que realiza un formato incondicional que en la mayoría de circunstancias sobrescribe toda la partición, [22] impidiendo la recuperación de datos a través del software. Sin embargo, tenga en cuenta que el /U
conmutador solo funciona de forma fiable con disquetes (consulte la imagen de la derecha). Técnicamente porque, a menos que /Q
se utilicen, los disquetes siempre tienen formato de bajo nivel además de formato de alto nivel. Sin embargo, en determinadas circunstancias con particiones de disco duro, el /U
conmutador simplemente evita la creación de unformat
información en la partición para formatearla, dejando el contenido de la partición completamente intacto (todavía en el disco pero marcado como eliminado). En tales casos, los datos del usuario permanecen listos para su recuperación con herramientas especializadas como EnCase o editores de disco . La confianza en la /U
de sobreescritura segura de particiones del disco duro es, por tanto, aconsejable, y herramientas construidas como DBAN se debe considerar en su lugar.
Sobrescritura : en Windows Vista y versiones posteriores, el formato no rápido se sobrescribirá a medida que avanza. No es el caso de Windows XP y versiones anteriores. [23]
OS / 2 : en OS / 2, el formato sobrescribirá toda la partición o unidad lógica si /L
se utiliza el parámetro, que especifica un formato largo . Hacerlo mejora la capacidad de CHKDSK para recuperar archivos.
Sistemas operativos tipo Unix
El formateo de alto nivel de discos en estos sistemas se realiza tradicionalmente mediante el mkfs
comando. En Linux (y potencialmente en otros sistemas también) mkfs
es típicamente un contenedor alrededor de comandos específicos del sistema de archivos que tienen el nombre , donde fsname es el nombre del sistema de archivos con el que formatear el disco. [24] Algunos sistemas de archivos que no son compatibles con ciertas implementaciones de tienen sus propias herramientas de manipulación; por ejemplo, Ntfsprogs proporciona una utilidad de formato para el sistema de archivos NTFS .mkfs.fsname
mkfs
Algunos sistemas operativos Unix y similares a Unix tienen herramientas de formateo de nivel superior, generalmente con el propósito de facilitar el formateo del disco y / o permitir al usuario particionar el disco con la misma herramienta. Los ejemplos incluyen GNU Parted (y sus diversas interfaces GUI tales como GParted y el encargado de la partición de KDE ) y la Utilidad de Discos de aplicaciones en Mac OS X .
Recuperación de datos de un disco formateado
Como ocurre con la eliminación de archivos por parte del sistema operativo, los datos de un disco no se borran completamente durante cada [25] formateo de alto nivel. En cambio, el área del disco que contiene los datos simplemente se marca como disponible y retiene los datos antiguos hasta que se sobrescribe. Si el disco está formateado con un sistema de archivos diferente al que existía anteriormente en la partición, es posible que se sobrescriban algunos datos que no lo serían si se hubiera utilizado el mismo sistema de archivos. Sin embargo, en algunos sistemas de archivos (por ejemplo, NTFS, pero no FAT), es posible que los índices de archivos (como $ MFT en NTFS, inodos en ext2 / 3, etc.) no se escriban en las mismas ubicaciones exactas. Y si aumenta el tamaño de la partición, incluso los sistemas de archivos FAT sobrescribirán más datos al comienzo de esa nueva partición.
Desde la perspectiva de prevenir la recuperación de datos confidenciales a través de herramientas de recuperación, los datos deben sobrescribirse completamente (cada sector) con datos aleatorios antes del formateo, o el programa de formato debe realizar esta sobrescritura, como lo hizo el comando de DOS FORMAT
con los disquetes. , llenando cada sector de datos con el valor del byte de relleno de formato (típicamente 0xF6
).
Sin embargo, existen aplicaciones y herramientas, especialmente utilizadas en la tecnología de la información forense, que pueden recuperar datos que han sido borrados convencionalmente. Para evitar la recuperación de datos sensibles, las organizaciones gubernamentales o las grandes empresas utilizan métodos de destrucción de información como el método Gutmann . [26] Para los usuarios promedio, también existen aplicaciones especiales que pueden realizar la destrucción completa de datos sobrescribiendo la información anterior. Aunque existen aplicaciones que realizan múltiples escrituras para asegurar el borrado de datos, cualquier escritura sobre datos antiguos es generalmente todo lo que se necesita en las unidades de disco duro modernas. El borrado seguro ATA se puede realizar mediante utilidades de disco para limpiar rápida y completamente las unidades. [27] [28] La desmagnetización es otra opción; Sin embargo, esto puede hacer que la unidad inservible . [27]
Ver también
- Borrado de datos
- Recuperación de datos
- Remanencia de datos
- Mapeo de unidades
- Comparación de sistemas de archivos
Notas
- ^ No es cierto para el sistema de archivos CMS [2] en un minidisco CMS, volumen con formato TSS VAM, [3] sistemas de archivos z / OS Unix [ cita requerida ] o VSAM en mainframes IBM
- ^ Por ejemplo, AMASPZAP en MVS
- ^ "Los LBA en una unidad lógica comenzarán con cero y serán contiguos hasta el último bloque lógico de la unidad lógica"., Tecnología de la información - SCSI adjunto en serie - 2 (SAS-2), INCITS 457 Draft 2, 8 de mayo , 2009, capítulo 4.1 Descripción general del modelo de tipo de dispositivo de bloque de acceso directo.
- ^ Cada proceso puede implicar varios pasos y los pasos de diferentes procesos pueden estar intercalados.
- ^ Este problema se volvió común en las PC donde los usuarios usaban controladores RLL con unidades MFM; "Las unidades MFM no deben usarse en controladores RLL".
- ^ a b El hecho de que los disquetes CP / M de 8 pulgadas vinieran preformateados con un valor de relleno de
0xE5
es la razón por la que el valor de0xE5
tiene un significado especial en las entradas de directorio en los sistemas de archivos FAT12 , FAT16 y FAT32 . Esto permitió que 86-DOS usara disquetes de 8 pulgadas listos para usar o con solo la FAT inicializada. - ^ Una utilidad que ofrece una opción para especificar el valor de relleno deseado para los discos duros es FDISK R2.31 de DR-DOS con su parámetro de borrado opcional
/W:246
(para un valor de relleno de0xF6
). A diferencia de otrasutilidades de FDISK , DR-DOS FDISK no es solo una herramienta de partición, sino que también puede formatear particiones recién creadas como FAT12 , FAT16 o FAT32 . Esto reduce el riesgo de formatear accidentalmente el volumen incorrecto.
Referencias
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Cuando no especifica la opción RECOMP o LABEL, el área del disco se inicializa escribiendo un número de registros dependiente del dispositivo (que contiene ceros binarios) en cada pista. Se borran todos los datos anteriores del disco.
- ^ IBM, "Métodos de acceso virtual", IBM System / 360 Time Sharing System System Logic Summary Program Logic Manual (PDF) , IBM, p. 56 (PDF 66), GY28-2009-2,
Los volúmenes de acceso directo, en los que se almacenan los conjuntos de datos de organización virtual TSS / 360, tienen bloques de datos de tamaño de página y longitud fija. No se requiere ningún campo clave. La función de desbordamiento de registros se utiliza para permitir que los bloques de datos abarquen pistas, según sea necesario. Todo el volumen, con la excepción actual de parte del primer cilindro, que se utiliza para la identificación, se formatea en bloques de tamaño de página.
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El comportamiento del comando de formato ha cambiado en Windows Vista. De forma predeterminada en Windows Vista, el comando de formato escribe ceros en todo el disco cuando se realiza un formateo completo. En Windows XP y en versiones anteriores del sistema operativo Windows, el comando de formato no escribe ceros en todo el disco cuando se realiza un formateo completo.
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enlaces externos
- Kit de recursos para estaciones de trabajo de Windows NT, Capítulo 17 - Conceptos básicos del sistema de archivos y discos , sección "Formateo de discos duros y disquetes"
- Eliminación segura de datos de la memoria magnética y de estado sólido por Peter Gutmann
- Diferencias entre un formato rápido y un formato normal durante una instalación "limpia" de Windows XP desde Ayuda y soporte técnico de Microsoft
- support.microsoft.com - Cómo utilizar la herramienta Fdisk y la herramienta de formato para particionar o volver a particionar un disco duro
- Ayuda: Me piratearon. ¿Ahora que hago? —Microsoft Tech Net: Por qué debería borrar una unidad comprometida hasta dejarla completamente. Artículo de Jesper M. Johansson, Ph.D., CISSP, MCSE, MCP + I