非关系型数据库数据恢复技术的分析研究.pdf

杭州电子科技大学硕士学位论文非关系型数据库数据恢复技术研究研究生:徐小威指导教师:徐明教授 2014年1月 Dissertation Submitted to Hangzhou Dianzi University for the Degree of Master Research onthe NoSQL Data Recovery Technology Candidate: Xu Xiaowei Supervisor: Prof. Xu Ming January, 2014 杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。论文作者签名: 日期: 年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后,发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密论文在解密后遵守此规定) 论文作者签名: 日期: 年月日指导教师签名: 日期: 年月日杭州电子科技大学硕士学位论文 I 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,日志文件杭州电子科技大学硕士学位论文 II 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 re