CN112380174B - 含删除文件的xfs文件***解析方法、终端设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含删除文件的XFS文件***解析方法、终端设备及存储介质，方法中包括：按照XFS文件***的组织结构对文件***进行解析，并在解析过程中忽略“已分配INODE数”，直接以块头标识结合INODE组指针记录的结构匹配规则及校验算法，对文件***元数据区域进行关键结构识别获取所有的元数据信息，从而实现正常和删除文件的解析。本发明为XFS文件***正常及删除文件的快速解析提供了解决方案，为电子数据取证的快速深入分析提供有效技术支撑，具有重大的意义。

Description

含删除文件的XFS文件***解析方法、终端设备及存储介质
技术领域
本发明涉及文件解析领域，尤其涉及含删除文件的XFS文件***解析方法、终端设备及存储介质。
背景技术
XFS是一种高性能的日志文件***，2000年凭借着优秀的大文件处理能力被正式移植到了Linux内核上。XFS文件***具备很强的伸缩性和健壮性，对数据的安全性有很强的保障，当前在Linux***上被广泛的使用，其中CENTOS系列自7.0版本之后，使用XFS作为默认文件***。在电子数据取证过程中(特别是服务器取证)，经常会碰到XFS文件***，取证工具针对XFS文件***解析的深度直接影响到取证效果。
XFS文件***以INODE节点组的形式存储文件元信息，且INODE节点组以树的形式进行组织，树的叶子节点中存储了指向INODE节点组的指针。当文件被删除时，B+树的节点组织结构会进行调整，即保存删除文件的INODE节点信息失去指针指向，进而导致删除文件信息无法正常索引，通过传统的解析手段只能解析到正常的文件，无法实现删除文件的恢复。当前市面的恢复工具只能做到正常文件解析或者通过全盘碎片扫描的方式进行删除文件恢复，而全盘碎片扫描的方式效率低且恢复的文件不能够保证完整的目录结构。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种含删除文件的XFS文件***解析方法、终端设备及存储介质。
具体方案如下：
一种含删除文件的XFS文件***解析方法，包括以下步骤：
S1：解析XFS文件***中的超级块，以获取块大小BLOCKSIZE、扇区大小SECTORSIZE、INODE节点大小INODESIZE和文件***包含的总块数TOTALBLOCKNUMBER；
S2：设定当前偏移CURRENTSECTOR为2，设定已被使用的块数USEDBLOCKNUMBER为0；
S3：判断已被使用的块数USEDBLOCKNUMBER是否大于或等于文件***包含的总块数TOTALBLOCKNUMBER，如果是，结束；否则从CURRENTSECTOR扇区开始读取一个块，并按照AG块头结构进行解析以获取块标识AGMAGIC、块数AGBLOCKNUM、已分配INODE数AGUSEDINODENUMBER和B+Tree根节点位置AGTREEROOT；
S4：如果块标识AGMAGIC不为"XAGI"或者块数AGBLOCKNUM等于0，则结束；否则，根据B+Tree根节点位置AGTREEROOT读取B+Tree根节点信息并按照树的结构解析整棵树；
S5：令USEDBLOCKNUMBER＝AGBLOCKNUM+USEDBLOCKNUMBER，
CURRENTSECTOR＝CURRENTSECTOR+(AGBLOCKNUM*BLOCKSIZE/SECTORSIZE)，返回S3。
进一步的，步骤S4中解析整颗树时叶子节点的解析过程包括以下步骤：
S401：解析叶子节点以获取叶子节点的块标识LNMAGIC和INODE组数LNINODECHUNKNUMBER；
S402：判断叶子节点的块标识LNMAGIC是否等于“IABT”，如果是，设定当前INODE组指针位置CURRENTINODECHUNK为56，进入S403；否则，进入S5；
S403：判断当前INODE组指针位置CURRENTINODECHUNK是否大于或等于块大小BLOCKSIZE，如果是，进入S5；否则，将当前INODE组指针位置CURRENTINODECHUNK视为INODE组指针记录，并解析获取起始INODE号STARTINODE、空闲INODE数FREEINODENUMBER和INODE空闲位图FREEINODEBITMAP，进入S404；
S404：判断当前INODE组指针记录是否合法，如果是，根据起始INODE号STARTINODE获取INODE组，并对INODE组中的各INODE逐个进行解析以获取文件及文件夹信息；否则，进入S406；
S405：判断解析到的文件或文件夹为正常文件还是删除文件后，对文件或文件夹进行正常或者删除的标识；
S406：令CURRENTINODECHUNK＝CURRENTINODECHUNK+16，返回S403。
进一步的，步骤S404中INODE组指针记录是否合法的判断方法为：当NODE组指针记录满足(FREEINODENUMBER>>8)等于64且(FREEINODENUMBER&0x000000FF)等于FREEINODEBITMAP中64位二进制为1的个数时，INODE组指针记录合法；否则不合法，其中，FREEINODENUMBER表示INODE组指针记录的空闲INODE数，FREEINODEBITMAP表示INODE组指针记录的INODE空闲位图。
进一步的，判断解析到的文件或文件夹为正常文件还是删除文件的方法为：判断是否满足AGUSEDINODENUMBER等于0或(CURRENTINODECHUNK-56)/16大于LNINODECHUNKNUMBER，如果满足，则判定为删除文件；否则，判定为正常文件，其中，AGUSEDINODENUMBER表示该文件所属的AG的已分配INODE数，CURRENTINODECHUNK表示指向INODE节点组的INODE节点组指针在对应叶子节点的位置。
一种含删除文件的XFS文件***解析终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例上述的方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述的方法的步骤。
本发明采用如上技术方案，在常规XFS文件***解析的基础上结合结构匹配及校验算法实现了所有INODE节点组指针信息(含删除)的查找，并基于INODE节点组指针信息获得所有的INODE信息，进一步解析获得正常及删除的文件。为XFS文件***正常及删除文件的快速解析提供了解决方案，为电子数据取证的快速深入分析提供有效技术支撑，具有重大的意义。
附图说明
图1所示为本发明实施例一中XFS文件***组成结构图。
图2所示为本发明实施例一中AG组成结构图。
图3所示为本发明实施例一中B+Tree叶子节点结构图。
图4所示为本发明实施例一中NODE组指针记录结构图。
图5所示为本发明实施例一的流程图。
图6所示为本发明实施例一中采用主流工具的解析效果图。
图7所示为本发明实施例一中采用本实施例方法的解析效果图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例一：
XFS文件***由超级块和一个个的AG(Allocate Group，分配组)组成，如图1所示。每个AG由一系列的块组成，块是XFS文件***最小的分配单元。超级块中包含了块大小、INODE节点大小、扇区大小以及文件***包含的块数TOTALBLOCKNUMBER等信息。每个AG开头包含了AG内的块数、已分配的INODE节点数、B+Tree根节点位置以及B+树层级等，如图2所示。
通过AG头部中的“B+Tree根节点位置”可定位到管理INODE节点组的B+Tree根节点，B+Tree中的叶子节点存储了指向INODE节点组的指针。叶子节点(占用一个块)由块头和INODE组指针记录组成，其中块头存储了块标识、叶子节点层级数、左节点信息、右节点信息以及INODE组指针记录数等信息。每个INODE组指针记录包含该组的起始INODE号(4个字节)、空闲INODE数(4个字节)以及INODE空闲位图(8字节)，如图3所示。
基于上述的结构，该实施例中提出了一种含删除文件的XFS文件***解析方法，解析原理为：当XFS文件***中文件被删除时，AG中的“已分配INODE数”会减小，同时B+Tree叶子节点中对应的“INODE组数”也会做相应的调整，使得通过正常解析手段没办法对删除文件进行解析。该实施例中通过XFS文件***中各类元数据块头标识匹配结合INODE组指针记录的结构(如图4所示)匹配规则及校验算法，实现了不依赖于“已分配INODE数”和“INODE组数”的XFS文件***解析方法，能够同时解析正常和删除的文件。
基于上述的解析原理，如图5所示，本实施例方法具体包括以下步骤：
S1：解析XFS文件***中的超级块，以获取块大小BLOCKSIZE、扇区大小SECTORSIZE、INODE节点大小INODESIZE和文件***包含的总块数TOTALBLOCKNUMBER；
S2：设定当前偏移(单位扇区)CURRENTSECTOR为2，设定已被使用的块数USEDBLOCKNUMBER为0；
S3：判断已被使用的块数USEDBLOCKNUMBER是否大于或等于文件***包含的总块数TOTALBLOCKNUMBER，如果是，结束；否则从CURRENTSECTOR扇区开始读取一个块，并按照AG块头结构进行解析以获取块标识AGMAGIC、块数AGBLOCKNUM、已分配INODE数AGUSEDINODENUMBER和B+Tree根节点位置AGTREEROOT；
S4：如果块标识AGMAGIC不为"XAGI"或者块数AGBLOCKNUM等于0，则结束；否则，根据B+Tree根节点位置AGTREEROOT读取B+Tree根节点信息并按照树的结构解析整棵树；
S5：令USEDBLOCKNUMBER＝AGBLOCKNUM+USEDBLOCKNUMBER，
CURRENTSECTOR＝CURRENTSECTOR+(AGBLOCKNUM*BLOCKSIZE/SECTORSIZE)，返回S3。
步骤S4中解析整颗树时叶子节点的解析过程包括以下步骤：
S401：解析叶子节点以获取叶子节点的块标识LNMAGIC和INODE组数LNINODECHUNKNUMBER；
S402：判断叶子节点的块标识LNMAGIC是否等于“IABT”，如果是，设定当前INODE组指针位置CURRENTINODECHUNK(相对叶子节点起始位置)为56，进入S403；否则，进入S5；
S403：判断当前INODE组指针位置CURRENTINODECHUNK是否大于或等于块大小BLOCKSIZE，如果是，进入S5；否则，将当前INODE组指针位置CURRENTINODECHUNK视为INODE组指针记录，并解析获取起始INODE号STARTINODE(4字节，该信息指向INODE组的起始位置)、空闲INODE数FREEINODENUMBER(4个字节)和INODE空闲位图FREEINODEBITMAP(8字节)，进入S404；
S404：判断当前INODE组指针记录是否合法，如果是，根据起始INODE号STARTINODE获取INODE组(含64个INODE节点)，并对INODE组中的各INODE逐个进行解析以获取文件及文件夹信息；否则，进入S406；
S405：判断解析到的文件或文件夹为正常文件还是删除文件后，对文件或文件夹进行正常或者删除的标识；
S406：令CURRENTINODECHUNK＝CURRENTINODECHUNK+16，返回S403。
该实施例中INODE组指针记录是否合法的判断方法为：当NODE组指针记录满足(FREEINODENUMBER>>8)等于64且(FREEINODENUMBER&0x000000FF)等于FREEINODEBITMAP中64位二进制为1的个数时，INODE组指针记录合法；否则不合法，其中，FREEINODENUMBER表示INODE组指针记录的空闲INODE数，FREEINODEBITMAP表示INODE组指针记录的INODE空闲位图。
判断解析到的文件或文件夹为正常文件还是删除文件的方法为：判断是否满足AGUSEDINODENUMBER等于0或(CURRENTINODECHUNK-56)/16大于LNINODECHUNKNUMBER，如果满足，则判定为删除文件；否则，判定为正常文件，其中，AGUSEDINODENUMBER表示该文件所属的AG的已分配INODE数，CURRENTINODECHUNK表示指向INODE节点组的INODE节点组指针在对应叶子节点的位置。
为了验证本实施例方法的正确性，做了如下实验。实验过程为：
1.新建一个XFS的格式的分区，并往分区内拷入几个文件/文件夹；
2.删除“Data1”文件夹底下的“多线程”文件夹，使用市面上支持XFS文件***的主流工具以及本文方法进行解析，对比结果如图6和图7所示。
从图6和图7的对比中可以看出，使用本实施例方法解析出了被删除的文件夹及文件夹底下删除文件的信息，而图7的工具由于使用常规的文件***解析技术，无法对删除文件进行解析，因此只能解析到正常的文件信息。
本发明实施例一在常规XFS文件***解析的基础上结合结构匹配及校验算法实现了所有INODE节点组指针信息(含删除)的查找，并基于INODE节点组指针信息获得所有的INODE信息，进一步解析获得正常及删除的文件。本实施例方法为XFS文件***正常及删除文件的快速解析提供了解决方案，为电子数据取证的快速深入分析提供有效技术支撑，具有重大的意义。
实施例二：
本发明还提供一种含删除文件的XFS文件***解析终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例一的上述方法实施例中的步骤。
进一步地，作为一个可执行方案，所述含删除文件的XFS文件***解析终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述含删除文件的XFS文件***解析终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述含删除文件的XFS文件***解析终端设备的组成结构仅仅是含删除文件的XFS文件***解析终端设备的示例，并不构成对含删除文件的XFS文件***解析终端设备的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述含删除文件的XFS文件***解析终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等，本发明实施例对此不做限定。
进一步地，作为一个可执行方案，所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述含删除文件的XFS文件***解析终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个含删除文件的XFS文件***解析终端设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述含删除文件的XFS文件***解析终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述方法的步骤。
所述含删除文件的XFS文件***解析终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)以及软件分发介质等。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种含删除文件的XFS文件***解析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：解析XFS文件***中的超级块，以获取块大小BLOCKSIZE、扇区大小SECTORSIZE、INODE节点大小INODESIZE和文件***包含的总块数TOTALBLOCKNUMBER；
S2：设定当前偏移CURRENTSECTOR为2，设定已被使用的块数USEDBLOCKNUMBER为0；
S3：判断已被使用的块数USEDBLOCKNUMBER是否大于或等于文件***包含的总块数TOTALBLOCKNUMBER，如果是，结束；否则从CURRENTSECTOR扇区开始读取一个块，并按照AG块头结构进行解析以获取块标识AGMAGIC、块数AGBLOCKNUM、已分配INODE数AGUSEDINODENUMBER和B+Tree根节点位置AGTREEROOT；
S4：如果块标识AGMAGIC不为"XAGI"或者块数AGBLOCKNUM等于0，则结束；否则，根据B+Tree根节点位置AGTREEROOT读取B+Tree根节点信息并按照树的结构解析整棵树；解析整颗树时叶子节点的解析过程包括以下步骤：
S401：解析叶子节点以获取叶子节点的块标识LNMAGIC和INODE组数LNINODECHUNKNUMBER；
S402：判断叶子节点的块标识LNMAGIC是否等于“IABT”，如果是，设定当前INODE组指针位置CURRENTINODECHUNK为56，进入S403；否则，进入S5；
S403：判断当前INODE组指针位置CURRENTINODECHUNK是否大于或等于块大小BLOCKSIZE，如果是，进入S5；否则，将当前INODE组指针位置CURRENTINODECHUNK视为INODE组指针记录，并解析获取起始INODE号STARTINODE、空闲INODE数FREEINODENUMBER和INODE空闲位图FREEINODEBITMAP，进入S404；
S404：判断当前INODE组指针记录是否合法，如果是，根据起始INODE号STARTINODE获取INODE组，并对INODE组中的各INODE逐个进行解析以获取文件及文件夹信息；否则，进入S406；
S405：判断解析到的文件或文件夹为正常文件还是删除文件后，对文件或文件夹进行正常或者删除的标识；
S406：令CURRENTINODECHUNK=CURRENTINODECHUNK+16，返回S403；
S5：令USEDBLOCKNUMBER= AGBLOCKNUM+USEDBLOCKNUMBER，
CURRENTSECTOR=CURRENTSECTOR+（AGBLOCKNUM * BLOCKSIZE / SECTORSIZE），返回S3。
2.根据权利要求1所述的含删除文件的XFS文件***解析方法，其特征在于：步骤S404中INODE组指针记录是否合法的判断方法为：当NODE组指针记录满足(FREEINODENUMBER >>8)等于 64且（FREEINODENUMBER & 0x000000FF）等于 FREEINODEBITMAP中64位二进制为1的个数时，INODE组指针记录合法；否则不合法，其中，FREEINODENUMBER表示INODE组指针记录的空闲INODE数，FREEINODEBITMAP表示INODE组指针记录的INODE空闲位图。
3.根据权利要求1所述的含删除文件的XFS文件***解析方法，其特征在于：判断解析到的文件或文件夹为正常文件还是删除文件的方法为：判断是否满足AGUSEDINODENUMBER等于0或（CURRENTINODECHUNK - 56）/16 大于LNINODECHUNKNUMBER，如果满足，则判定为删除文件；否则，判定为正常文件，其中，AGUSEDINODENUMBER表示该文件所属的AG的已分配INODE数，CURRENTINODECHUNK表示指向INODE节点组的INODE节点组指针在对应叶子节点的位置。
4.一种含删除文件的XFS文件***解析终端设备，其特征在于：包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1~3中任一所述方法的步骤。
5.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1~3中任一所述方法的步骤。
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