非关系型数据库数据恢复技术研究-计算机应用技术专业毕业论文.docx

摘 要
近年来,非关系型数据库由于其出色的性能、优秀的可扩展性和对非结构化数据存储的支持等特性而迅速兴起,成为了数据库发展的一个重要趋势。然而,数据库取证领域当前的研究依然主要集中在关系型数据库上,鲜有涉及非关系型数据库的研究。本文在分析并总结了关系型数据库取证的相关理论和实践的基础上,以 Redis 和 MongoDB 为研究实例,对非关系型数据库的数据恢复技术展开了研究。
首先,以典型的键值对非关系型数据库 Redis 为研究对象,提出一种 Redis 键值对数据和写操作语句的恢复方法。该方法首先依次遍历 Redis 数据库备份文件中的每一个键值对,然后直接提取键值对中的键,再根据其存储格式提取键值对中对应的值;而写操作语句的恢复重构通过依次遍历日志文件中的每一行日志记录,分别提取出每条写操作语句的操作内容和参数。实验表明,提出的方法可以从磁盘上恢复出绝大部分的 Redis 数据,包括一些已经删除的数据,并能重构出日志文件中的所有写操作语句。
其次,以市场占有率最高的文档型非关系型数据库 MongoDB 为研究对象,提出一种 MongoDB 记录和已删除文件的恢复方法。MongoDB 记录的恢复以数据库的名字空间文件和数据文件的结构为基础,结合已删除记录在数据库中的行为,以及每种数据类型在数据文件中的存储格式,分别恢复出数据库中未被删除和已被删除的记录;而数据库中已删除文件的恢复以 GridFS 文件系统为恢复源,首先提取出一个已删除文件在数据文件中存储元数据和所有数据块的记录,接着根据文件 ID 和序号字段将数据块重组成一个文件。实验表明,提出的方法可以恢复出 MongoDB 中所有未被删除的记录以及未被覆盖的已删除记录,并完全恢复出 MongoDB 数据库在 GridFS 文件系统中所有未被覆盖的已删除文件,对于已被部分覆盖的已删除文件该方法也可以实现最大程度的恢复。
本文对非关系型数据库的数据恢复技术进行了有益的尝试,研究成果将有益于丰富和完善数据库取证领域的理论和技术。
关键词:非关系型数据库,数据库取证,数据恢复,数据文件,日志文件
ABSTRACT
In recent years, NoSQL database has e an important trend in database field due to its excellent performance, good scalability and support for unstructured data. However, currently the main focus of database forensics research is on relational databases. Few research has stepped into the field of NoSQL databases. This paper, based on the theory and practice of relational database forensics, studies the data recovery technology of two NoSQL databases: Redis and MongoDB.
Firstly, this paper introduces a data recovery method for Redis which can recover the key-value pairs and write mands from the database. This method iterates over each key-value pair in the RDB file, extracting the key and value based on the storage format. It then iterates over each line of the AOF file, extracting mand content and its parameters. Experimental results show that the proposed methods could recover most of the Redis key-value pairs from the disk RDB file and recover all the write mands from the disk AOF file.
Secondly, this paper introduces a data recovery method for MongoDB which can recover the r