第7讲-主引导记录重建.docx

任务1 主引导记录的重建一、教学分析课题名称任务3.1 主引导记录的重建课程名称数据备份与恢复课程性质专业核心课所属专业信息安全管理课程类型理实一体先修课程信息安全技术与实施后续课程计算机取证技术与应用授课方式线上线下混合、工单任务、虚拟仿真、小组合作授课学时2学时授课时间2022.3.15授课地点钉钉平台授课班级信安2002、信安2003、信安2004、信安2005授课教师高灵霞、廖艳授课教材国家“十二五”规划教材数据恢复技术、1+X证书制度试点教学用书数据备份与恢复内容分析本次课的内容为项目三修分区、现数据（磁盘分区表恢复），任务1主引导记录的重建。主引导记录（MBR，Master Boot Record）是硬盘的第一个扇区，即C/H/S地址的0柱面0磁头1扇区，也叫做MBR扇区。计算机开机以后访问硬盘时所必须要读取的第一个扇区。主引导记录破坏则无法启动操作系统，造成硬盘数据丢失。通过分析恢复主引导记录，熟悉操作系统的启动过程，掌握主引导扇区的组成。同时掌握Winhex工具的基本操作，对后续手工恢复硬盘数据的起到关键作用。学情分析知识技能基础1.通过项目一任务2硬盘的存储结构的学习，学生已经掌握了硬盘物理分区与逻辑分区知识，了解扇区的概念和功能，对主引导记录扇区结构分析提供了一定的理论基础。2.通过学情调研测试，发现有4名学生对磁盘分区结构相关题目回答错误，说明对磁盘结构有待进一步提高。认知实践能力1.通过项目二常见数据恢复工具的训练，学生能够识别不同类型数据恢复工具，会选择相应工具实现常见数据恢复。2.通过课前调研了解了主引导记录的功能。但是测试显示，学生对winhex磁盘编辑工具的数据分析有待提高。学习特点1.学生喜欢借助手机APP、微课、动画、仿真软件等信息化手段学习。2.学生实操欲望较强，具有一定的自主学习能力，喜欢挑战任务，通过完成任务来获得成就感，教学目标素质目标1.在数据恢复中注重工作流程和操作规范，培养学生耐心专注的工匠精神2.逐步养成热爱劳动的良好习惯。 知识目标1.学生了解主引导记录破坏的现象2.学生理解主引导记录的作用和组成结构3.学生掌握主引导记录重建的方法能力目标1.学生具备手工重建主引导记录的能力2.学生能够借助虚拟机安装的不同操作系统，利用磁盘底层数据处理工具Winhex，仿真恢复操作系统。教学重点及解决措施教学重点：掌握主引导记录重建的方法，根据实训环境，灵活实现主引导记录的重建 解决措施：1. 课前布置任务，学生查阅资料，记录主引导记录破坏现象，解决方案；2. 课中教师引导，构建虚拟仿真环境，小组合作，指定解决方案，进行仿真验证；3. 课后要求学生仿真故障，强化技能，并安排学生到数据恢复与计算机取证研究中心进行实战，拓展能力。教学难点及解决方案教学难点：虚拟机中不同操作系统对应虚拟磁盘的正确使用解决措施：虚拟机实现一台主机多系统的使用，促进仿真环境的创建与验证。所以要正确使用虚拟系统磁盘，实现它的卸载与载入。1. 课前将虚拟机工具，虚拟系统复制到学生电脑，学生通过安装虚拟机软件就可以使用虚拟系统2. 在仿真实验中，通过强调虚拟系统磁盘的卸载与载入的正确方法，并个性化指导，预防出错3. 课后要求学生仿真故障，来强化对虚拟系统磁盘的使用。二、教学策略教学资源 中国大学MOOC学习网址：http:/www.icourse163.org/learn/preview/cqcet-1002526030?tid=1463444550课程资源（微课、PPT、动画、作业、测试、讨论）自主学习，个性化学习 中国大学慕课堂慕课堂二维码： 全程教学管理、实时采集数据，记录学生的学习行为，学生成绩评定和调整教学策略。 动画课件辅助学习，帮助理解，攻克教学难点。 企业案例工学结合，以工单任务，引出本次课的任务，提高学习兴趣。虚拟仿真通过虚拟故障磁盘验证数据恢复的效果，降低实训成本,优化设计方案。企业级实训基地通过（14-307A）数据恢复与计算机取证研究中心，推动产教融合，提供技术交流服务技术论坛技术论坛“硬盘基地”：学习数据备份与恢复的新技术,新应用，拓展视野。 QQ 群师生交流，答疑解惑，企业导师分享案例与经验。 教学策略 本次课以“德技并修”为逻辑起点，秉承“学生为主体、教师为主导”的育人理念，以主引导记录的重建工单任务为驱动，实施“德育”与“专业”双线育人模式，“博学、审问、慎思、明辨、笃行”为学生学习的阶梯线，“模-诊-练-验-战”为课堂实施的教学线，双线并举，以传统文化之魂，探数据备份与恢复之魄，涵养学生新时代精神，实现知识目标和价值目标的协调统一，尽职履责捍卫国家数据安全，护航国家迈入数字经济蓝海。三、教学整体设计 四、教学实施.1. 课前准备环节（用时）内容教师活动学生活动设计意图测学情模场景【检测学情】1. 查阅资料，了解与探究记录主引导记录破坏的现象和解决方案2. 课程教学平台，自主探究主引导记录重建方法3. 在慕课堂完成课前测、在线讨论【模拟场境】4. 通过虚拟磁盘技术模拟训练场境1.查资料：慕课堂推送学习资料，布置资料查询任务。2.答疑惑：慕课堂平台讨论区答疑，聚焦学生疑点。3.课前测：慕课堂平台推送课前检测题单。4.模场境：依据教学内容，学情分析，通过虚拟磁盘技术模拟训练场环境。1.析任务：登录慕课堂，下载学习资料，查看课前和课中任务。2.互合作：小组协作，完成课前查询资料，上传慕课堂。 3.勤自学：在中国大学MOOC平台，自主探究主引导记录重建过程。 4.先预习：完成课前测题单，在讨论区师生、 生生交流。1.教师以“模”为策略，引出课堂任务。2.学生通过查阅资料，线上线下结合自主探究主引导记录破坏现象，恢复方法，结合课前测，完成专业知识考核，引导学生“博学”。3.教师通过课前测过程性评价结果。依据教学目标、结合学情，模拟训练场境，确定教学重难点给出解决方案。2. 课中探究环节（用时）内容教师活动学生活动设计意图析任务（5分钟）【分析任务】1. 展示主引导记录破坏现象2. 引出工单任务1.现故障：展示操作系统故障现象2.寻故障：提问学生故障原因重建主引导记录(重建 MBR) “主引导记录”位于硬盘的第一个扇区中,用于选择并引导操作系统 使用电脑时，断电与误操作会引发主引导记录破坏的故障。3.引任务：引出工单任务，发放模拟故障的操作系统。 1.观现象：观看操作系统故障现象2.答疑问：小组活动，头脑风暴，回答故障原因3.析任务：打开模拟故障系统，分析任务1. 通过故障展示，理解主引导记录破坏的现象2.“诊”知识要点，体会数据恢复的重要性，明确任务需求。探真知（30分钟）【探索真知】1. 探究主引导记录重建方案2. 讲解主引导记录手工重建的注意事项3. 探究磁盘编辑工具Winhex的常用操作1.讲知识：介绍主引导记录（MBR)的位置特点 物理位置位于整个硬盘的最前端，0柱面（道）0磁头（面）1扇区。逻辑位置（LBA）： 0扇区。2.共探究：师生互动，头脑风暴共同探究主引导记录重建方案。【解决本次的教学重点】方法1：使用磁盘精灵（DiskGenius),工具，需要通过启动盘WinPE系统。方法2：分区表医生（PTDD）工具，但需要分离系统磁盘。方法3：命令方式 在DOS环境下使用命令：FDISK /MBR方法4：磁盘处理数据工具Winhex手工恢复注意事项:4. 探技术：探究磁盘编辑工具。Winhex的常用操作：复制、写入、数值转换、数据搜索等。1.学思路： 跟随教师思路，清楚主引导记录的位置 2.答疑问：小组活动，头脑风暴，回答主引导记录重建方案。3. 认真听：认真听讲，记录主引导记录手工重建的注意事项4、学技术： 小组活动，个人独自完成Winhex的常用操作 练习：Winhex的常用操作（1） 磁盘主引导扇区数据复制（2） 磁盘主引导扇区数据写入（3） 数据解释器显示与隐藏，选项设置，数据的读取转换（4）计算器十六进制的转换（5）磁盘数据的搜索1.引导学生主引导记录重建方法“审问”，理解重难点知识。2.小组活动，教师引导共同探究主引导记录的重建方案。3.掌握数据恢复技术及注意事项，便于优化方案，合理设计实施计划。4.熟悉磁盘编译工具Winhex的使用，为数据恢复打下操作基础。练技术（45分钟）【演练技术】1. 主引导记录重建的仿真实践2. 磁盘编辑工具Winhex工具的常用操作1.做引导：引导学生找出虚拟系统磁盘文件的位置，解决虚拟磁盘的载入问题。【解决本次的教学难点】2.指导向：巡回指导，启发学生自己探究解决问题3.练匠技：在学生仿真实践，启发引导中，练匠技，提醒学生操作时要有耐心，高度专注，不能出一点错，反复检查，逐步养成热爱劳动的良好习惯。【育人案例】京东自主研发秉持自主研发的耐力和定力，激发原始创新的决心和信心，才能在技术创新上不断取得突破，作为一家新型实体企业，京东多年来一直执着于技术探索，持续在基础科学与底层技术领域投入。1.定计划：学生小组活动，选择最优方案，共同制定实施计划。2.做仿真：学生个人训练，组内成员相互帮助，完成仿真实践。3.现匠心：在仿真实践中体会细致专注的工匠精神和热爱劳动。4.记流程：记录实践流程，完善任务工单内容。 1.教师加强指导，学生“慎思”，寻找问题解决方法。2.课中“练”，通过仿真实践，锻炼学生通过主引导记录重建恢复操作系统使用的技能。3.教师过程性评价学生完成情况，在实践中引导学生耐心专注，逐步养成热爱劳动的良好习惯，达自省。验成效（10分钟）【检验成果】检验学生成效，总结经验1.做总结：总结主引导记录破坏现象、重建方案，最优选择。2.指不足：引导学生发现各小组汇报的特色亮点，指出改进和不足之处。3. 引评价：给出评价细则，组织学生进行项目积分的组间互评，小组自评。 1.展成果：小组单位，展示操作系统是否成功恢复使用，分享技术经验。2.做评价：根据讨论和汇报情况完成小组自评和互评。 1.师生共“验”，展示成果，分享经验，促进小组之间相互学习，取长补短，达成共同进步。2.提高学生表达能力，增加自信，通过“明辨”，拓展思路，学习其他同学好的想法。3.教师引导学生梳理知识点，巩固知识和技能，提高学生总结概括能力。 3. 课后拓展环节（用时）内容教师活动学生活动设计意图仿故障【模仿故障】做仿真，模拟磁盘故障，进行恢复1.布任务：布置任务，协助学生模拟磁盘故障仿真。2.做改进：检查学生任务工单，分析学情完善教学策略1.做仿真：小组活动，通过虚拟磁盘技术模拟磁盘故障，进行仿真恢复。2.传成果：完善任务工单，上传学习通1.教师和学生遵守“耐心专注”的职业素养。2.通过仿真，模拟磁盘故障，拓展技能，“笃行”。3.通过数据恢复与计算机取证研究中心进行数据恢复训练提升能力，强化实“战”。4.形成终结性评价考核结果，以小组互评，教师评价的方式，达成课程培养目标。强实战【强化实战】到数据恢复与计算机取证研究中心进行数据恢复实战1.勤组织：课下勤组织学生到数据恢复与计算机取证研究中心，观摩学习或参与磁盘恢复实战2.协指导：协同数据恢复大赛指导教练对学生进行现场指导。1.先观摩：学生小组活动，认真观摩学习磁盘恢复技术、积极参与实战。2.强实战：极参加数据恢复大赛学生团队，争取通过选拔。五、考核评价评价方式设计意图课程实施动态的“五元评价”考核体系，全过程数据采集，过程与结果考核相结合，达到个性化增值评价。教学效果 通过课堂师生共同探究，学生学习效果较好，百分之90的同学掌握了主引导记录的组成，理解了主引导记录恢复的方法。能够熟练使用winhex编辑工具，教课前自主学习的效果有了较大提升。特色创新利用多种考核平台，结合动态“五元评价”考核体系，对学生进行全过程评价和增值评价。反思改进不足：课堂上通过虚拟仿真平台对磁盘进行操作，便于学生操作，避免了误操作对磁盘的影响，但是由于没有使用真实磁盘，学生的真实体验感不强。改进：利用课后时间，引导学生到企业级实训基地去感受真实磁盘的操作。3附件1：工单任务任务名称3.1 硬盘主引导记录的重建学 时2班 级学生姓名小 组成 员小组任务成 绩个人任务成 绩使用工具Winhex, 虚拟机磁盘精灵学习场地实训机房日 期任务需求：如上海一家外贸公司老板的笔记本在开机启动过程中突然断电，当再次启动的时候，系统能够通过自检并检测到硬盘，但是即将进入操作系统之前提示“DISK BOOT FAILURE,INSERT SYSTEN DISK AND PRESS ENTER”。请数据恢复工程师帮助其恢复出里面的数据。任务目的：（1） 学生能够熟悉Winhex工具的基本操作（2） 学生具备主引导扇区恢复操作技能（3） 全面提升分析、计划、实施和监控数据备份与恢复任务的能力查阅资料 了解与探究主引导记录破坏的现象与解决方案计划与决策（1） 根据任务需求，提供采用提供可行的解决方案。（2） 学生能够设置破坏主引导记录，模拟实验环境，检验是否与真实相符（3） 具备winhex和磁盘精灵工具的熟练使用（4） 通过winhex或磁盘精灵工具重写主引导记录（5） 利用winhex工具实现底层数据的保存，搜索，定位，数据转换等功能任务实施知识链接（1） 主引导扇区主引导扇区位于整个硬盘的0柱0面1扇区，主引导记录MBR一般是由分区程序“Fdisk.exe”在分区过程中产的，它记录着硬盘各个分区的大小与位置信息，其作用就是检查分区表是否正确以及判别哪个分区为可引导分区，并在程序结束时把分区的启动程序（也就是操作系统的引导扇区）调入内存执行。（2） winhex工具WinHex 是由 X-Ways 软件技术公司（官方网站 http:/www.x-）开发的一款专业的磁盘编辑工具，大家看软件的名字就知道是在 Windows 下运行的十六进制（hex）编辑软件几乎可以在微软的 Window 各版本下使用。Winhex 是一个专门用来对付各种日常紧急情况的小工具。可以用来检查和修复各种文件、恢复删除文件、硬盘损坏造成的数据丢失等。同时它还可以让你看到其他程序隐藏起来的文件和数据。任务一：windows系统引导记录的修复（1） 使用Winhex工具打开电脑物理硬盘和虚拟磁盘案例，回答磁盘类型，指出主引导记录的组成（MBR，DPT，结尾标志）（2） 查看物理硬盘和虚拟磁盘的硬盘型号、版本信息、容量大小单位G，扇区总数，剩余扇区个数（3） 把虚拟磁盘主引导扇区中的数字签名删除，分离后重新载入，打开Winhex查看数字签名是否发生变量，磁盘能否正常使用。（4） 把虚拟磁盘主引导记录（MBR）部分填充为0，保存。重新载入，看能否使用磁盘分区。（5）采用DiskGenius磁盘精灵工具或winhex工具，修复磁盘的主引导记录（6） 把虚拟磁盘主引导扇区中的结尾标志（55AA）填充为0，保存。重新载入，看能否使用磁盘分区。任务二：磁盘编辑工具Winhex工具的常用操作（1） 使用winhex工具，把虚拟磁盘案例主引导扇区数据复制到文件mbr+学号后三位（2） 同时虚拟磁盘主引导扇区数据写入第4个扇区（3） 把虚拟磁盘主引导扇区数据中十六进制复制到文件mbr_01中（4） 掌握数据解释器的使用，显示与隐藏，选项设置，以及数据的读取，数据的转换（5） winhex工具中的搜索功能55AA，偏移地址%512=510（6） 熟悉扇区定位跳转功能。跳转到63号扇区。任务评估1. 请根据自己任务完成的情况，对自己的工作进行自我评估，并提出改进意见。（1）（2）（3）2. 教师对学生工作情况进行评估，并进行点评（1）（2）3总结 考核评价自我评价共10分，分值标准：0 10组内互评共20分，分值标准：0 20小组互评共20分，分值标准：0 20教师评价共50分，分值标准：0 50总分