Bis dato gibt es noch keine vollumfängliche Möglichkeit der Datenrettung von beschädigten optischen Datenträgern wie CD, DVD oder BluRay Disks. Dennoch sind die jüngsten Entwicklungen in diesem Segment äußerst vielversprechend. Unter Verwendung eines Olympus LEXT OLS4000 3D Laser-Mikroskops, welche dreidimensonale Visualisierungsfunktionen sowie entsprechende Meßverfahren unterstützt, ist es US-Forschern gelungen nutzbare Informationen von beschädigten optischen Datenträgern zu rekonstruieren.

Im Bereich der Informationstechnik gibt es nach wie vor zahlreiche Situationen bei denen gespeicherte Daten nicht mehr zugänglich sind da deren Trägermedien beschädigt sind. Ein Forschungsprojekt der National Science Foundation hat es sich hierbei zur Aufgabe gemacht, die Rettungspotentiale von Daten auf beschädigten optischen Speichermedien zu untersuchen.


Vergrößerte Aufnahme einer beschädigten Diskoberfläche Optische Speichermedien wie CDs oder DVDs wurden innerhalb der letzten 20 Jahre sehr häufig eingesetzt. Getrieben wurde diese Entwicklung durch CD- und DVD-Brenner in Heim- und Firmencomputern, zudem auch durch die niedrigen Kosten beschreibbarer Medien, die es einer breiten Masse von Anwendern ermöglichen so ziemlich alles an verfügbaren Daten auf diese optischen Medien zu abzuspeichern. Seit längerem bekannt ist jedoch auch die Tatsache, das die Lebensdauer dieser Art von Datenträgern kürzer ist, als man ursprünglich angenommen hatte. Infolgedessen entwickelten sich alternative Lösungen zur permanenten und dauerhaften Datenarchivierung. Von größerem Interesse sind jedoch Situationen bei denen die einzig verfügbare Kopie einer benötigten Information auf einem beschädigtem optischen Speichermedium liegt. Zum besseren Verständnis: Wenn wir von Beschädigungen sprechen, so sprechen wir von schwerwiegenden Beschädigungen durch Kratzer, chemische Einflüsse oder alle Arten von physikalischer Beeinträchtigung der Oberfläche einer CD / DVD, bis hin zu Fragmenten einer Disk nachdem diese bspw. in Stücke geschnitten, zerbrochen oder geschreddert worden ist. In solchen Fällen sind in der Regel nur kleine Teile des Originalmediums verfügbar und es geht darum herauszufinden wie umfänglich die Datenrekonstruktion innerhab dieses Fragmentstücks funktionieren kann.


Methodik und Anwendung

Es gibt elementare Unterschiede zwischen einer in einer Fabrik gepressten CD/DVD und einer in einem herkömmlichen CD-DVD Brenner, wie in vielen Notebooks und Desktop-PCs vorhanden, gebrannten CD / DVD. Beide Verfahren verwenden unterschiedliche Technologien. Innerhab eines Presswerks werden kleine Löcher physikalisch in die Oberfläche gestanzt, wohingegen heimische Brenner Farbänderungen auf einer Film-Ebene durchführen. Für beide Verfahren sich die die Anwendung von 3D-Mikroskopie zur Datenrekonstruktion und Datenrettung, sowie zur Analyse optischer Datenträger im Rahmen der IT-Forensik.


Auswahl der zu analysierenden DatenregionSobald ein vergrößertes zweidimensionales Bild der Medienoberfläche erstellt worden ist, wird in der Darstellung eine Region mit aufeinanderfolgenden Punkten und Strichen ausgewählt (2. Bild rot markiert). Obwohl es den Anschein hat, dass diese Punkte und Striche konzentrische Kreise formen, formen sie in der Praxis quasi eine Spirale, insofern gibt es keinen Anfang und auch kein Ende zu den offensichtlichen Datenspuren. Jeder Punkt und jeder Strich wird vermessen, im Anschluß wird der Verschlüsselungsalgorithmus umgekehrt um die ursprünglichen Daten rekonstruieren zu können. Es gibt nur eine handvoll von Verschlüsselungsalgorithmen die relativ breitflächig zum Einsatz kommen und die meisten dieser Algorithmen sind öffentlich zugänglich. Diese Algorithmen verschlüssen die Daten nicht, vielmehr handelt es sich hierbei um ein simples Kodierungsverfahren um zu gewährleisten, dass gespeicherte Daten effizient sowie dauerhaft & redundant gespeichert werden. Für die Datenrettung ist diese Redundanz wichtig, da es bedeutet, das kleinere Beschädigungen keinen Komplettverlust der Daten zur Folge haben. Zudem steigt auch die Chance der Datenrettung in Fällen bei denen nur Bruchstücke der Originaldaten zur Verfügung stehen.

Beschädigte optische Speichermedien stellen die Forscher jedoch vor eine ganze Reihe unterschiedlichster Herausforderungen beim Versuch Daten zu retten, denn Schäden an der Oberfläche unterscheiden sich erheblich voneinander. Abbildung 3 zeigt ein Bild eines optischen Mediums in mehreren Abschnitten. Eine Disk kann unter normalen Umständen nicht lesbar sein, z.B. aufgrund von Kratzern auf der Disk-Oberfläche.

Intakte Daten trotz beschädigter Disk-OberflächeMedien die in bester Absicht zerstört worden sind, indem sie z.B. in mehrere Stücke zerbrochen worden sind, war für die Forscher von besonderem Interesse, größtenteils bleiben die Daten hierbei oftmals intakt nur der "Container" ( folglich das Trägermedium). Abbildung 3 zeigt eine solche Disk und es ist ersichtlich, dass die Daten trotz der Beschädigung völlig intakt sind.

Mittels des LEXT OLS4000 lassen sich auf die Datenmuster messen um zu bestimmen ob Daten beschädigt oder unbeschädigt sind. Falls beschädigte Daten erkannt werden, so ist es dann immer noch möglich die entsprechenden Algorithmen dergestalt zu modifizieren, dass sie auch Daten innerhalb dieser beschädigten Bereiche lokalisieren und wiederherstellen können.

Eine starke Vergrößerung erlaubt hierbei eine präzise Messung, die unterstützend dazu angewandt werden kann, um entsprechende Rettungswahrscheinlichkeiten in der Analyse und der späteren Rettung zu entwickeln.

Abbildung 4 zeigt ein Beispiel einer hochauflösenden Aufnahme mit maximalen Zoomfaktor auf eine optische Disk.

Den Forschern ist es gelungen Daten im Rahmen einer manuellen Dekodierung zu retten. In einem nächsten Schritt werden Prozesse zur Automatisierung dieses Vorgangs mithifle eines Computerprogramms entwickelt. Abbildung 5 zeigt ein dreidimensionales Datenimage von einer optischen Disk.

Abb. 4 - 17120-fache Vergrößerung einer beschädigten DVDSchlussfolgerung

Die bisher gewonnenen Erkenntnisse haben einen Einfluss auf ein relativ breites Spektrum. Zum einen hinsichtlich der Datenrekonstruktion und Datenwiederherstellung bei beschädigten optischen Medien. Zum Andern, erlaubt ein tieferes Verständnis auch die Entwicklung von Sicherheitsmaßnahmen, die Daten auf CD/DVDs unrettbar machen können. Als Beispiel führen die Forscher hierbei ein beschriebenes Blatt Papier an, dessen Inhalte, einmal verbrannt, sich von Forensikern dennoch nachträglich rekonstruieren lassen. In der Folge wurden die Techniken zur Dokumentenvernichtung soweit verbessert, dass es Forensikern nicht mehr gelang die Originalinhalte wieder zu rekonstruieren.

Die Arbeit und Erkenntnisse der Forscher ( D. Brower, G. Gogolin und J. Jones) können bei National Science Foundation (http://www.nsf.gov) unter der Nummer 1116268 eingesehen werden.