Образ диска — это снимок структуры и данных устройства хранения, обычно хранящихся в одном или нескольких компьютерных файлах на другом устройстве хранения. [1] [2] Традиционно образы дисков представляли собой побитовые копии каждого сектора на жестком диске, часто создаваемые для целей цифровой криминалистики, но сейчас принято копировать только выделенные данные, чтобы уменьшить пространство для хранения. [3] [4] Для уменьшения размера набора файлов изображений обычно используются сжатие и дедупликация . [3] [5] Образ диска создается для различных целей, включая цифровую судебную экспертизу, [6] [2] облачные вычисления , [7] системное администрирование , [8] как часть стратегии резервного копирования, [1] и эмуляцию устаревших систем. в рамках стратегии сохранения цифровых данных . [9] Образы дисков могут быть выполнены в различных форматах в зависимости от целей. Образы виртуальных дисков (такие как VHD и VMDK) предназначены для использования в облачных вычислениях, [10] [11] образы ISO предназначены для эмуляции оптических носителей [12] , а необработанные образы дисков используются в криминалистических целях. [2] Программное обеспечение для создания образов дисков обычно использует собственные форматы. Несмотря на преимущества создания образов дисков, затраты на их хранение могут быть высокими, [3] управление может быть затруднено [6] , а их создание может занять много времени. [13] [9]
Первоначально образы дисков (в конце 1960-х годов) использовались для резервного копирования и клонирования дисковых носителей мэйнфреймов. Первые имели размер от 5 до 330 мегабайт , а носителем для копирования была магнитная лента , емкость которой достигала 200 мегабайт на катушку. [14] Образы дисков стали гораздо более популярными, когда стали популярными гибкие носители, где репликация или хранение точной структуры были необходимы и эффективны, особенно в случае дискет с защитой от копирования .
Создание образа диска называется созданием образа диска и часто занимает много времени, даже на быстром компьютере, поскольку необходимо скопировать весь диск. [13] Обычно для создания образа диска требуется сторонняя программа создания образа диска или программное обеспечение для резервного копирования. Требуемое программное обеспечение зависит от типа образа диска, который необходимо создать. Например, RawWrite и WinImage создают файлы образов дискет для MS-DOS и Microsoft Windows . [15] [16] В Unix или подобных системах программа dd может использоваться для создания необработанных образов дисков. [2] Apple Disk Copy можно использовать в классических системах Mac OS и macOS для создания и записи файлов образов дисков.
Программное обеспечение для создания компакт- и DVD-дисков, такое как Nero Burning ROM , может создавать и загружать образы дисков для оптических носителей. Устройство записи виртуального диска или виртуальное устройство записи — это компьютерная программа, которая имитирует реальное устройство для создания дисков, такое как устройство записи компакт-дисков или записывающее устройство DVD. Вместо записи данных на реальный диск создается образ виртуального диска. [17] [18] Виртуальный записывающий диск по определению выглядит как дисковод в системе с возможностью записи (в отличие от обычных программ создания дисков, которые могут создавать образы виртуальных дисков), что позволяет программному обеспечению, которое может записывать диски, создавать виртуальные диски. диски. [19]
Криминалистическая визуализация — это процесс создания побитовой копии данных на диске, включая файлы, метаданные, информацию о томе, файловые системы и их структуру. [2] Часто эти изображения также хешируются для проверки их целостности и того, что они не были изменены с момента создания. В отличие от создания образов дисков для других целей, цифровые криминалистические приложения делают побитовую копию, чтобы обеспечить криминалистическую достоверность. Целью создания образа диска является не только обнаружение доказательств, сохранившихся в цифровой форме, но и изучение диска, чтобы собрать подсказки о том, как было совершено преступление.
В облачных вычислениях создание образа виртуального диска оптического носителя или жесткого диска обычно выполняется для того, чтобы сделать контент доступным для одной или нескольких виртуальных машин. Виртуальные машины эмулируют привод CD/DVD, считывая ISO-образ . Это также может быть быстрее, чем чтение с физического оптического носителя. [20] Кроме того, меньше проблем с износом. Жесткий или твердотельный накопитель в виртуальной машине реализуется как образ диска (т. е. либо формат VHD , используемый Microsoft Hyper-V , либо формат VDI, используемый VirtualBox корпорации Oracle , либо формат VMDK , используемый для виртуальных машин VMware ). машинах или формате QCOW , используемом QEMU ). Образы виртуальных жестких дисков обычно хранятся либо в виде набора файлов (каждый из которых обычно имеет размер 2 ГБ), либо в виде одного файла. Виртуальные машины рассматривают набор образов как физический диск.
Образовательным учреждениям и предприятиям часто приходится покупать или заменять компьютерные системы в больших количествах. Образ диска обычно используется для развертывания одной и той же конфигурации на рабочих станциях. [8] Обычно для создания образа полностью настроенной системы используется программное обеспечение для создания образа диска (например, Ghost или Clonezilla ). [21] Затем это изображение записывается на жесткий диск компьютера, что иногда называют восстановлением изображения. [22] Это восстановление иногда выполняется через компьютерную сеть с использованием многоадресной рассылки или BitTorrent на устройства, которым необходимо восстановить конфигурацию. [23] [22] Это снижает необходимость обслуживания и обновления отдельных систем вручную. Создание образов также проще, чем методы автоматической настройки, поскольку администратору не нужно знать предыдущую конфигурацию, чтобы скопировать ее. [22] Для создания образа диска требуется, чтобы все устройства были идентичными, и не обеспечивается гибкость в настройке конфигурации.
При развертывании образа по сети обычно используется PXE- сервер для загрузки по сети минимальной операционной системы, содержащей необходимые компоненты для создания образа или восстановления носителя на компьютере. [23] Обычно используется вместе с DHCP-сервером для автоматизации настройки сетевых параметров, включая IP-адреса . Обычно многоадресная , широковещательная или одноадресная рассылка используется для восстановления изображения на многих компьютерах одновременно, но эти подходы не работают должным образом, если на одном или нескольких компьютерах возникает такая проблема, как потеря пакетов UDP . [22] В результате некоторые решения для обработки изображений вместо этого используют протокол BitTorrent для передачи данных.
Образ диска содержит все файлы, точно воспроизводя все данные, включая атрибуты файлов и состояние фрагментации файлов . По этой причине он также используется для резервного копирования оптических носителей ( CD , DVD и т. д.) и обеспечивает точное и эффективное восстановление после экспериментов с модификациями системы или виртуальной машины . Обычно образы дисков можно использовать для быстрого восстановления всей системы до рабочего состояния после аварии. [24]
Библиотеки и музеи обычно обязаны архивировать и сохранять информацию в цифровом виде, не изменяя ее каким-либо образом. [9] [25] Эмуляторы часто используют образы дисков для эмуляции сохраненных дискет. Обычно это проще запрограммировать, чем доступ к настоящему дисководу (особенно если формат дисков не поддерживается операционной системой хоста), и он позволяет управлять большой библиотекой программного обеспечения. Эмуляция также позволяет привести существующие образы дисков в удобную для использования форму, даже если данные, содержащиеся в образе, больше не доступны для чтения без эмуляции. [12]
Образы дисков иногда могут выполняться медленнее, чем чтение непосредственно с диска, из-за снижения производительности. [3] Другими ограничениями могут быть отсутствие доступа к программному обеспечению, необходимому для чтения содержимого изображения. Например, до Windows 8 для монтирования образов дисков требовалось стороннее программное обеспечение. [26] [27] Создание образа диска занимает много времени, а требования к пространству высоки. При создании образов нескольких компьютеров с незначительными различиями большая часть данных дублируется без необходимости, что приводит к потере места. [3]
Создание образа диска может быть медленным, особенно для старых устройств хранения данных. Копирование типичного DVD-диска объемом 4,7 ГБ может занять в среднем 18 минут. [9] Дискеты читают и записывают гораздо медленнее, чем жесткие диски. Поэтому, несмотря на их небольшой размер, копирование одного диска может занять несколько минут. В некоторых случаях образ диска может завершиться неудачно из-за поврежденных секторов или физического износа исходного устройства. [12] Такие утилиты, как dd , не предназначены для распознавания или устранения сбоев. Таким образом, любой сбой приводит к невозможности создания образа диска. [25]