数据备份与恢复 第2版教案 第10讲--GPT型磁盘结构分析.docx

授课班级课程性质专业核心课课程类型理实一体后续课程计算机取证技术与应用授课学时2学时授课地点钉钉平台授课教师高灵霞、廖艳内容分析项目一识存储、备数据数储与数据备份项目二试牛刀、塑信心 常见数据恢复工具的应用项目三修分区、现数据项目四析结构、找文件 文件系统麒恢复项目五探故障、强技能 硬盘物理故障数据恢复任务2 MBR型磁盘分区结构分析彳谕综合考核任务3 MBR型磁盘扩展分区结构 分析任务1主引导记录的重建分区微复实训1. 分跚分2. GP侬结分析3. 工单任务GPTm盘结构遍历思政点：自省不断钻研的工匠精神独型案例：人昆日报点费工匠精抻京东 云推动产业数字化开级项目三任务4GPT型磁盘分区结构分析一、教学分析任务名称任务4 GPT型磁盘分区结构分析课程名称数据备份与恢复 所属专业信息安全管理先修课程信息安全技术与实施授课方式线上线下混合、工单任务、虚拟仿真、小组合作授课时间 2022. 3. 23信安2002、信安2003、信安2004、信安2005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4 GPT型磁盘分区结构分析。GUID分区表（简称GPT,使用GUID分区表的磁盘称为GPT磁盘）是源自EFI标准的一种较新的磁盘分区表结构的标准。通过分析全局唯一 标识型分区结构，培养学生不断钻研的工匠精神。掌握磁盘分区结构，对后续手工恢复硬盘数据的起到关键作用。验成效（10分 钟）【检脸成果】检验学生成效，总结经脸1 .做总结：总结全局唯一标识型GPT 磁盘结构组成，简要指出保留MBR, GPT头，分区表，数据分区，分区表 备份，GPT头备份6部分的特点。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：以小组单位，展示对磁 盘结构的分析是否正确，分享技术 经脸。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GPT型 磁盘分区分析成果，分享经 脸，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，模拟全局唯一标识型GPT 磁盘分区及数据存储，搭建实验环 境，思考分区表手工恢复方法1 .布任务：布置任务，协助学生模 拟磁盘实脸仿真。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 盘技术模拟磁盘分区分析实验，进 行仿真验证2 .传成果：完善任务工单，上传学 习通1 .教师和学生遵守“执着专 注”的职业素养。2 . 通过仿真，模拟GPT型磁 盘分区，进行分析，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：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：积极参加数据恢复大赛 学生团队，争取通过选拔。标。通过本次课的学习，学生对gpt磁盘的分区结构理解有了提升，加深了磁盘结构理论理解，为分区恢复提供坚实的基础，都具备了数据 备份意识。五、考核评价设计意图评价方式课前测试 课中练习 课程实施动态的“五元 评价”考核体系，全过程数 据采集，过程与结果考核相课堂表现 课后检验 工单任务提问.讨论的课堂活动小组展示成果GPT型分区结构分析J结合，达到个性化增值评 价。教学效果特色创新1.利用磁盘编辑工具Winhex对GPT型磁盘结构分析，培养学生安全操作规范能力，执着专注的工匠精神，逐步养成热爱劳动的良好习惯。不足：利用虚拟磁盘技术来学习磁盘分区结构，节省了课程成本，但是实操形式感不够强烈。改进：课后引导学生到企业级实训基地-数据恢复与计算机取证中心参与真实磁盘案例，加深理解。工单任务任务名称任务4 GPT型分区结构分析学时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：盘接， 信息上 复分R攵据恢复工程师接收到磁盘对硬件外观进行检测，发现没问题之后，再将磁 、电脑，故障现象与小冯描述的一致，然后打开磁盘管理如图1所示，分区 寻分区内容不见了，数据恢复工程师根据图1的提示怀疑是分区表破坏，恢 L表。一螭01韩447.01 GB珊300 MB 状态期微(C) 120.00 GB NTFS 状态良好倡动,页面软件(D：) 120.00 GB NTFS 状态期(外区)婢(E)206.71 GB NTFS 状杰良好住分区)任务目的：(1) 学生能够熟悉Winhex工具的基本操作(2) 学生具备硬盘分区划分的操作技能(3) 学生能够遍历磁盘分区，掌握磁盘整体结构(4) 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全局唯一标识(GPT)磁盘特点，分区结构组成计划与决策(1) 根据任务需求，提供采用提供可行的解决方案。(2) 学生能够创建虚拟磁盘划分分区，模拟实验环境，检验是否与真实相符(3) 学生根据GPT磁盘结构，恢复分区表数据任务实施1 .知识链接(1) GUID分区表(简称GPT,使用GUID分区表的磁盘称为GPT磁盘)是源自 EFI标准的一种较新的磁盘分区表结构的标准。 优点： 支持2TB以上的大硬盘。 每个磁盘的分区个数几乎没有限制（Windows系统最多只允许划分128个分区） 分区大小几乎没有限制。又是一个“几乎”。因为它用64位的整数表示扇区 号，即二 18.446.744 073. 。 分区表自带备份。在磁盘的首尾部分分别保存了一份相同的分区表，其中一 份被破坏后，可以通过另一份恢复； 循环冗余检验值针对关键数据结构而计算，提高了数据崩溃的检测几率； 虽然MBR提供1字节分区类型代码，但GPT使用一个16字节的全局唯一标识符 （GUID）值来标识分区类型，这使分区类型更不容易冲突； 每个分区可以有一个名称（不同于卷标）。（2） GPT结构图i. 保护MBR （。号扇区）ii. GPT头（1号扇区）iii. 分区表 （2-33号扇区）iv. 分区区域 （34号扇区v. 分区表备份vi. GPT头备份（最后1个扇区） GPT头备份分区表备份分区区域分区表GPT 头保护MBRb）保护MBR保护MBR位于GPT磁盘的第一个扇区，也就是。号扇区，由磁盘签名、MBR磁盘分区表和结束标志组成。00 00 00 00 00 00 00 0000 00 00 0000 00 00 0000 00 00 00 00 00 00 0072 54 19 0700 00 loo 00rT02 00 EE FF FF FF 01 0000 00 FF FFFF FF| 00 00 | iyyy yyyy00 00 00 00 00 00 00 0000 00 00 0000 00 00 0000 00 00 00 00 00 00 0000 00 00 0000 00 00 0000 00 00 00 00 00 00 0000 00 00 0000 00 55 gAUa(4) GPT 头xxxOOGPT头的釜名(EFI PART)版本号GPT总字节数（92）xxx 10GPT头的CRC校验和保留不用GPT头所在扇区号xxx20GPT头的备份扇区号GPT分区的起始扇区xxx30GPT分区的结束扇区全局唯一标识符（1）xxx40全局唯一标识符（2）GPT分区表的起始扇区023469 ACxxx50分区表项数（128）每分区表项字节数分区表CRC校骏和2 .分区表分区表位于GPT磁盘的233号扇区，一共占用32个扇区，能够 容纳128个分区表项，每个分区表项大小为128字节。因为每个分区表 项管理一个分区，所以Windows系统允许GPT磁盘创建128个分区。GPT分区表下的隐藏分区：.ESP分区：田system partition,该分区用于采用了EFI BIOS的电脑系统，用来启动操作 系统。分区内存放引导管理程序、驱动程序、系统维护工具等。如果电脑采用了EFI系统，或 当前磁盘用于在EFI平台上启动操作系统，则应建议ESP分区。.MSR分区：即微软保留分区，是GPT磁盘上用于保留空间以备用的分区，例如在将磁盘转 换为动态磁盘时需要使用这些分区空间。分区类型GUID操作系统分区类型GUID无EFI文件系统（标准）肉C12A7328-F81F-11D2-BA4B-00A0C93EC93BWindows微软保留分区基本数据分区E3C9E316-0B5C-4DB8-817D-F92DF00215AEEBD0A0A2-B9E5-4433-87C0-68B6B72699C7逻辑软盘管理工具元数据分区5808C8AA-7E8F-42E0-85D2-E1E90434CFB3逻辑软盘管理工具数据分区AF9B60A0-1431-4F62-BC68-3311714A69AD3 . GPT头的备份GPT头有一个备份，放在GPT磁盘的最后一个扇区，但这个GPT头 备份并不是GPT头的简单复制，它们的结构虽然一样，但其中的参数却 有一些区别。XXX105籍bujssf保留不用GPT头备份所在扇区号xxx20GPT头的扇区号GPT分区的起始扇区xxx30GPT分区的结束扇区全局唯一标识符(1)xxx40全局唯一标识符(2)GPT分区表副1的起始扇区xxx50分区表项数(128)每分区表项字节数分区表CRC校驶和4 .分区表的备份i. 分区表备份是对分区表32个扇区的完整备份。如果分区表被破坏,系统会自动读取分区表备份，也就能够保证正常地识别分区。ii. 分区表备份的位置通过GPT头的备份数据获得。2.任务实施步骤(1)使用磁盘管理工具创建虚拟磁盘16G,初始化为GPT磁盘(2)将磁盘分区为3个主分区类型NTFS,大小大约(8G, 4G, 4G)并向各个分区存放不同文件或文件夹数据。(3)截图保护MBR扇区，分析每个分区信息，记录每个分区的起始扇区和结 束扇区，并记录。分区信息起始扇区分区容量分区尾部扇区分区一：分区二：分区三(4)截图GPT头和GPT头备份扇区，分析它们的不同归纳1 ：GPT型磁盘结构由哪些组成?归纳2 ：GPT型磁盘隐藏了哪两个分区？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。任务评估(1)2 .教师对学生工作情况进行评估，并进行点评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：020小组互评共20分，分值标准：0-20教师评价共50分，分值标准：050总分学情分析知识技能基础1 .通过项目三任务2和任务3 MBR型磁盘分区结构分析的学习，学生已经掌握了主引导型磁盘分区结构知识，了解主分区表 的类型和功能，对全局唯一标识型分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5名学生对全局唯一标识分区(GPT)头结构，(GPT)分区表结构回答错误，说明对该类型的 磁盘结构分析有待进一步提高。认知实践能力1 .通过项目三子任务主引导型磁盘结构分析，学生能够区分磁盘类型，快速定位主分区，会依据分区表结构进行分区 参数分析；2 .通过课前调研了解了全局唯一标识分区的特点与功能。但是测试显示，学生对全局唯一标识(GPT)磁盘的结构分析有待提 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，£11&教学目标素质目标1 .在GPT型磁盘结构分析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 .学生理解全局唯一标识(GPT)型磁盘的分区结构2 .学生掌握全局唯一标识(GPT)包含MBR结构，GPT头结构，GPT分区表结构，分区类型，GPT头备份结构知识。1.学生能够识别全局唯一标识型(GPT)磁盘分区结构。此2.学生能够利用磁盘编辑工具Winhex,分析全局唯一 (GPT)头结构，GPT分区表结构，遍历磁盘分区教学重点 及解决措 施教学重点：掌握全局唯一标识(GPT)包含MBR结构，GPT头结构，GPT分区表结构，根据实训环境，灵活分析该磁盘结构 解决措施：1.课前布置任务，学生查阅资料，了解全局唯一标识GPT型磁盘特点，分区表结构；2 .课中教师引导，构建虚拟仿真环境，小组合作，分析GPT型磁盘分区结构；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：GPT型磁盘分区表在Winhex工具中的数据分析解决措施：1.课前推送视频学习，GPT型磁盘分区表结构分析；2 .课中仿真实脸中，加强教师指导，小组合作，相互帮扶；3 .课后要求学生练习巩固。二、教学策略教学资源中国大学MOOC学习 网址：http:/www. icou:se163. ocg/learo/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恭课堂慕课堂二维码：8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QQ群技术论坛"硬盘基地"：. 师生交流，答疑解惑，企业导师分享案例与经验。课程以“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，以磁盘分区表恢复项目为驱动，全局唯一标识型分区 结构分析工单任务为引领，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- 验一战”为课堂实施的教学线，双线并举，以传统文化之魂，探磁盘分区数据恢复之魄，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。实战提升学生主体教师主导德技并修教学策略检验成效三、教学整体设计 生会簧了*全一无5）看»K«m<a< 生传+大，咏.0 中 &0习及©童克重，雪 生包客宛，惟修«««««. 生”金一口¥5金船不伍自主探究 场俄模担 工单任务衾*，令第MtttfMBfttt <«««««界8口，分区费,wa.分口安1«用1IGPT分区分«任期生力勤工任务.awcFTaft«itc«，生小龙具K.探元5样的种.6，分区*”闻 xAviabeiw £maa*K#w 44NMV. WWRB.勇««案例分析 头风互动忖论点分析点奏审问: 旦»1 4 52W生小国用事依家.实再 ,曳.ftii«uhetiAiaM«maa. ch分析。工JT 校京-，立文gpt，9«I UM mm rsxi . ea«建 2MHMm0*1虚粗仿真设传促W力财.赢业自生小也小分朝置宾尊.<»>9昌立H伪仅<It，生夏R事小帆合作成效憧”呀eft0长阳0H叟京.嫌行6倒。区.丸0® WH黛方燃倒生）集化对库行业校能拓加行业.行 技制IL四、教学实施.1.课前准备环节(用时)内容教师活动1 .查资料：慕课堂推送学习资料, 布置资料查询任务。测学情模场景【检测学情】1 .查阅资料，了解与探究全局唯一标 识(GPT)磁盘特点，分区结构组成2 .课程教学平台，自主探究全局唯一 标识(GPT)磁盘存储结构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2.课中探究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。学生活动设计意图1 .知任务：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，上传法课堂。1.教师以“模”为策略，引出课堂任务。3 .勤自学：在中国大学MOOC平 台，自主探究主引导记录结构。4 .先预习：完成课前测题单，在讨 论区师生、生生交流。2 .学生通过查阅资料，线上自 主探究GPT型磁盘分区结构， 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。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 .讲解目前市场磁盘分区类型2 .引出工单任务1 .做引导：提问学生目前磁盘分区 类型，特点，并总结 M8R分区方案：传姣的分区方案，是将分区信息保存到磁 盘的第一个康区（MBR扇区）中的64个字节中,簿个分区项 占用16个字节.较点；主分区依目不雒超过4个的限刈；另外关凌的是侬分区方案无法支持超过2皿究的磕盆，2.引任务：引出工单任务，展示虚 拟仿真场境1 .答疑问：小组活动，头脑风暴， 回答磁盘分区类型，特点。2 .学知识：跟随教师思路，理解主 引导型分区与GPT型磁盘分区的优 缺点。3 .明任务：打开仿真模拟系统，分 析任务1 .通过课前查阅目前磁盘分 区类型，总结两种分区类型 的优缺点2 . “诊”知识要点，理解全局唯一标识GPT目前主流磁 盘的重要性，明确任务需 求。探真知（40分钟）【探索真知】1 .讲解全局唯一标识GPT磁盘结构2 .案例详解GPT磁盘结构内容：保 护MBR, GPT头，分区表，分区内 容，分区表备份，GPT头备份。1 .讲知识：讲解GPT磁盘结构GUID分区表（简称GPT,使用 GUID分区表的磁盘称为GPT磁 盘）是源自EFI标准的一种较新 的磁盘分区表结构的标准。1.学思路：小组活动，跟随教师思 路。画图记录GPT型磁盘结构2 .识安全：数据安全保护意识：案 例分析保护MBR的位置与组成。在0号扇区，由磁盘签名、MBR 磁盘分区表和结束标志组成。3 .共探究：通过GPT型磁盘案例， 共同探究磁盘结构。【解决本次课的 教学重点】GUID Partition Table Scheme2 .强安全：增强数据安全意识，理 解记录保护MBR有哪些组成，磁盘 签名、MBR磁盘分区表和结束标志 组成。3 .做记录：记录GPT头中GPT头1 .引导学生通过GPT型磁盘 案例“审问”，理解重难 点知识。2 .通过虚实磁盘，分析硬盘的 分区表结构，分区表表项含 义。掌握硬盘的分区类型。3 .通过GPT型磁盘结构，GPT 头和分区表的备份，提高学生 数据安全保护意识。(1) GPT头结构的CRC校险码和分区表校验码的位(2)分析分区表置。4.明重点：记录分区表的位置，分区项128字节，每个分区项占8行，分区类型。分区翘GUID翘翅KW-GPWK MMWWH 二£r9er«6K<eHwnFw?5W8CUW<E4SOS-0C13CFBJ明的*/652融好17“»0分区类型:5.知备份：记录GPT头的备份在磁 盘的最后1个扇区，里面记录了磁 盘分区表备份的位置。分区类型GUIDmm蜴收天f股喇0M)«子列搐椎fwemw荏 wmwiawiMEGUOCiaV3»etf.1iWUMC*X«CW8EXM3，RBg：BM1BMCA»n”£ 6BCOtiA2-8a65445«7C«W6J%fiQC7MCMA rEBF42E«0241EWMOB3AW66MOM314F£2CSM3117*4MftO师生互动解析GPT头的备份结构【解 决本次课的教学难点】强调：分区表备份一-通过GPT头备 份恢复练技术（35分钟）【演练技术】1.工单任务：目前主流全局唯一标 识型GPT磁盘结构分析1.做引导：引导学生采用虚拟磁盘技 术，搭建实验环境。一旧W.i林1 hwicv DWRW£dl|G4H* .J33GB骐 T3J0G8-4.14GBFS SWG8一2 .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，提出【习近平总书记指出： “在长期实践中，我们培育形成了爱 岗敬业、争创一流、艰苦奋斗、勇于 创新、淡泊名利、甘于奉献的劳模精 神，崇尚劳动、热爱劳动、辛勤劳动、 诚实劳动的劳动精神，执着专注、精 益求精、一丝不苟、追求卓越的工匠 精神。”】，练匠技，提醒学生遵守 安全操作规范，不篡改数据，执着专 注，反复检测，逐步养成热爱劳动的 良好习惯。育人案例】华为发布鸿蒙操作系统 的鸿蒙的含义】鸿蒙，西游记第 一章的最后一句，正是“鸿蒙初辟本 无性，打破顽空须悟空”。鸿蒙既代 表着一切的起源，代表着从零做起， 也代表着破开混沌的决心；既能看出 华为开天辟地的决心，也能感受到他 们披荆斩棘的艰辛。1.定计划：学生小组活动，在仿真 环境下，共同制定实施计划。接不原分区信息分析分区如奴*建分区表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，锻炼学生利用虚拟磁盘 技术，模拟目前主流GPT型 磁盘仿真环境，分析磁盘结 构为GPT型分区数据恢复打 下坚实的技能基础。3 .教师过程性评价学生完成 情况，在实践中引导学生遵守 安全操作规范，执着专注，逐 步养成热爱劳动的良好习惯,达自省。