光盘与数据安全.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一,.,光盘的诞生,早在,70,年代初期,荷兰飞利浦公司的研究人员，根据激光经过聚焦后，可以得到直径仅为微米的光束，开始使用激光束来记录和重放信息的研究年,月日飞利浦公司向国际新闻界展示了长时间播放电视节目的激光视盘系统（）并于投放市场激光视盘的直径为英寸（约厘米），,当时记录在盘上的电视节目还是模拟信号，不是数字信号,随着激光视盘的开发成功，飞利浦公司和索尼公司联合开发了用来记录和重放音乐节目的数字激光唱盘技术，于年推向市场数字激光唱盘的直,径为厘米与激光视盘不同，数字激光唱盘采用了数字信号，可以纠正由于盘片表面的划伤，沾污等缺陷引起的错误在成功引入数字激光唱盘后，飞利,浦公司和索尼公司自然想到用光盘来存放数据，作为计算机的存储器，从而产生了光盘,为了增加光盘的容量，研究人员选用了更短波长的激光，来缩小激光光束的直径，以增加光盘中的数据密度，开发出了光盘以及更高容量的蓝光光盘,图,1,只读光盘，和的信息层密度，波长和光盘容量比较,二,.,光盘的分类,光盘按其功能可分为两大类,:,只读光盘和刻录光盘,其中刻录光盘有一次刻录光盘和多次擦写光盘,.,只读光盘,一次刻录光盘,多次擦写光盘,CD,唱盘,CD-R CD-RW,VCD,影碟,DVD-R DVD-RAM,DVD,影碟,DVD+R DVD-RW,BD,影碟,BD-R DVD+RW,CD-ROM BD-RE,DVD-ROM,BD-ROM,CD-ROM,DVD-ROM,和,BD-ROM,主要用来储存电脑数据,如操作软件等,.,在所有的光储存媒体中，只有一次刻录光盘具有独特的不可重写性。,所以，在同步录音录像和档案光盘等要求保存原始记录资料的场合,和被广泛使用,三,.,从只读光盘说起,只读光盘的结构如图,2,所示,信息是用一个个长短不同的凹坑按螺旋型轨道模压在盘片上的,.,图像和声音信号先通过模数转换器和编码器转换成数字信号,.,然后,把数字信号转换成由高低,电平组成的调制信号,再按调制信号的变化在盘片上模压出一个个相应长度的凹坑,形成与调制信,号相同变化的凹坑（,Pit,）和平地,(Land),，如图,3,所示,.,所有凹坑和平地的长度都是位时钟的整数倍,在专业书籍中位时钟用,T,表示,CD,DVD,和,BD,的位时钟,T,的长度是不同的,.,按光储存规格书标准，在,CD,盘片上总共有,9,种从,3T,到,11T,不同长度的凹坑和平地。在,DVD,盘,片上总共有,10,种从,3T,到,14T,不同长度的凹坑和平地,没有,12T,和,13T,。在,BD,盘片上总共有,7,种从,2T,到,8T,不同长度的凹坑和平地,.,只读盘片上凹坑的深度是,1/4,波长,利用激光的相干性,从凹坑中反射的光与入射光的光程差为,1/2,波长被互相抵消,光强减弱,从而产生强弱随凹坑和平地变化的光信号,.,该光信号通过光电器件转,换成高低电平的调制信号,再由解码器和数模转换器等还原成原始的图像和声音,.,图像和声音信号,模数转换和编码器,图,3,只读光盘的信号转换,四,.,刻录光盘的结构,与只读光盘不同,刻录光盘是用激光经过聚集后产生高温从而改变刻录层中刻录材料的反射率来记录信息的,.,在刻录光盘的刻录层中涂有刻录材料,和预先模压的预刻槽,如图,4,所示,.,预刻槽呈螺旋型由里向外延伸，数据必须刻录在预刻槽的中央。在预刻槽中还有沿两侧台阶经向小幅变化的蠕动信号,（,wobble signal,），该蠕动信号携带光盘的物理地址，使数据能刻录在光盘的指定位置。所以，一张空白的刻录光盘，除了涂有刻录材料外，还有预,先模压的预刻槽和预刻槽两侧沿台阶经向小幅变化的蠕动信号。打一比方，预刻槽好比是条公路，预刻槽两侧的蠕动信号好比是站名，激光束好比是汽,车，汽车在公路上行驶，把乘客送到指定的车站。在一张单层的,DVD,刻录光盘中，有多达,25,万个站名，一个也不能有错误，否则汽车就会找不到车站，,出现,“,飞盘,”,，导致整张光盘刻录失败。,按刻录层中刻录材料的特性不同,刻录光盘有一次刻录,(write-once),光盘和多次擦写,(rewritable),光盘,.,刻录材料通常有用酞菁,(,phthalo,-cyanine dye),染料,偶氮,(,azo,dye),染料和相变,(phase-change),结晶材料等,.,图,4,刻录光盘的结构图,五,.,光盘的刻录,光盘的刻录是利用大功率激光经过聚焦后在刻录层产生高温来改变刻录材料的光反射率,把信息记录在盘片上的,.,通常刻录的温度都要在数百度以上,.,图,5,是相变,结晶材料的刻录原理,当温度,600,度时,相变结晶材料会从结晶态变成非结晶态,.,图,6,是刻录层的局部放大照片,.,从照片上可以看到刻在预刻槽里的非结晶态斑条,.,非结,晶态斑条的反射率很低，在电性能上与只读光盘的凹坑类似,(,以下统称凹坑,),。,图,5,相变结晶材料的刻录原理,图,6,记录层刻录的非结晶态斑条（凹坑）,六刻录光盘的写策略,与只读光盘一样，刻录光盘的数据也都包含在长短不同的非结晶态斑条（凹坑）和斑条间的结晶态（平地）中。任何非结晶态斑条（凹坑）和斑条间的,结晶态（平地）长度偏差，都会造成刻录的数据出错。所以,在刻录过程中，必须严格控制非结晶态斑条（凹坑）的长度。非结晶态斑条（凹坑）的长度与刻,录盘片的转速，刻录层材料，激光脉冲的形状，宽度和强度等参数密切相关。通常刻录盘片都采用恒线速度（,CLV,）旋转，即刻录轨迹的线速度始终不变。对,于不同的盘片转速和不同的刻录层材料，必须用不同形状，宽度和强度的激光脉冲来刻录,如图,6,所示。在专业书籍中称使用不同形状，宽度和强度的激光脉冲,为光盘刻录的写策略。,图,6,刻录光盘的写策略,写策略将直接影响数据的刻录质量。写策略一般都在光刻机生产前确定，被固定在光,刻机的软件中。在实践中，我们发现对同一品牌，同一批次的刻录光盘,在同一台光刻机上,刻录，刻录的数据质量也会有不同。飞利浦研究人员在飞利浦光刻机的方案中增加了一个,写策略自动学习功能（,write strategy self-learning,）,.,当一张空白刻录盘片放进光刻机时，,光刻机会首先自动调整写策略，找出该刻录光盘的最佳写策略，以保证每张盘片的刻录质量。,目前市售的电脑用,DVD,刻录光驱由于成本的因素已不具备飞利浦光刻机的写策略自动学习功,能，而且对每种不同型号的碟片由开发工程师调好后存放在软件的写策略表格中。刻录时，,按碟片型号调用固定的写策略。市售的电脑用,DVD,刻录光驱偏向高速度刻录，通常激光功率,在高速度刻录时比正常速度刻录时要高出,30%,以上，对碟片的损伤会比较大。另外，在高速,度刻录中，激光脉冲和激光功率的拖尾问题会表现得特别严重，直接影响刻录的数据质量。,七,.DVD+R/DVD-R,刻录光盘的不同,在刻录光盘中,为了使激光束能把信息刻录到光盘中指定的位置,在螺旋型预刻槽中还要有光盘的物理地址,.,刻录光盘的物理地址是由螺旋型,预刻槽作小幅度径向摆动携带。,DVD+R,和,DVD-R,的不同点主要在于携带物理地址的方式上,.DVD+R,用相位调制正弦信号,.,如图,7,所示,预刻槽按,相位调制的正弦信号作小幅度径向摆动,.DVD-R,用脉冲加正弦信号,如图,8,所示,预刻槽除了按正弦信号作小幅度径向摆动外,还要在预刻槽中切出,断口来产生脉冲,如图,9,所示一般说来，在读取物理地址方面，,DVD+R,比,DVD-R,要可靠得多。,图,8.DVD+R,的小幅度径向摆动（相位调制正弦）信号,图,9.DVD-R,的小幅度径向摆动（脉冲加正弦）信号,图,10.DVD-R,的预刻槽,八,.,刻录光盘的常见问题,除了,PC,料,染料等原材料质量外,在光盘生产过程中,有,3,个重要环节会影响 光盘的质量,:,透明基盘,染料基盘和光盘合成,.,透明基盘在生产过程中有以下常见问题,.,1.,随机分布的小黑点,2.,小汽泡,3.,鼓包,4.,径向放射状白色细线,5.,彩色条纹,6.,染料基盘在生产过程中有以下常见问题,.,7.,预刻槽,DVD-R,断口边缘不清晰,8.,染料旋涂不匀,9.,径向慧星尾状斑图,10.,切向泪滴状斑点,11.,径向深色流线,12.,光盘合成包含溅镀金属反射层,旋涂保护胶层和紫外固化,常见问题有,13.,反射层透光或有针孔,14.,胶层不匀,15.,两面内孔经偏移,(DVD),图,11,光盘生产车间一角,九,.DVD,刻录光盘的资料保存期,DVD,刻录光盘的资料保存期已引起人们高度重视，我国档案部门已发生多起档案光盘中的资料被丢失的严重事件。我们对,20,多种品牌的,DVD+R,和,DVD-R,刻录光盘进行了两年的保存期跟踪测试，发现不少光盘的刻录数据迁移的劣化程度相当严重，有的数据已经丢失,.,图,12,例举其中,15,张光盘的块误,码率测试数据,.,块误码率越小,盘片上的数据质量越好,.,对,DVD,盘片,最大允许的块误码率是,280,超过,280,就有数据丢失的危险,.,图,12,盘片的块误码率劣化程度,十,DVD,刻录光盘的常规检测,刻录光盘的检测主要分两类,物理参数和电信号参数,.,物理参数,1.,偏心,ECC(Eccentricity):,偏心是光盘中心孔的几何中心相对预刻槽的几何中,心的偏差,.,单位一般用,m,表示,.,2.,垂直偏离,VDD(Vertical Deviation Distance),或翘曲度,TILT:,垂直偏离或翘曲,度是光盘反射面距中心孔的几何中心平面的最大垂直距离,.,单位一般用,mm,表示,.,3.,反射率,RFL(Reflectivity):,反射率是从刻录层反射回的主光束光强与入射光光,强之比,.,单位一般用,%,表示,.,通常盘片的反射率用飞利浦的标准校正盘定标,该,标准校正盘由飞利浦实验室根据已知反射率的金盘确定,.,4.,预刻槽径向摆动幅度,WA(Wobble Amplitude):,预刻槽径向摆幅是螺旋型预刻,槽在盘片径向摆动的幅度。单位一般用,nm,表示。预刻槽径向摆幅的大小将直,接影响能否正确读取盘片的物理地址。,电信号参数,1.ADIP,误码率,ADER(ADIP Error Rate):,ADIP(Address,in Pre-groove),物理地,址由预刻槽径向摆幅信号,(DVD+R,是相位调制正弦信号,DVD-R,是脉冲加正弦,信号,),通过解调器解出,.ADIP,误码率是含有一个或一个以上错误的,ADIP,帧占测,量,ADIP,总帧数的百分数,.,尽管,ADIP,有校验位进行检错和纠错,但它的错误数必,须有限制,.,出现不可纠错误会造成找不到物理地址导致刻录失败,.,2.,对称性,SYM(Symmetry):,对称性是描述盘片上凹坑和平地的长度是否相等的参,数,通常用,BETA,表示,=(,A1,-,A2,)/(,A1,+,A2,)x 100%.BETA,越小表示凹坑和,平地的长度越接近,数据的刻录质量越高,.,3.,抖晃率,JITTER:,抖晃率是对盘片上大量的,3T-14T,凹坑和,3T-14T,平地长度采样,获,得与长度相关的时间间隔数据进行统计,计算出与标准值的偏差占位时钟,(T),的相,对比例,.,图,13,是抖晃率的图形显示，图形越窄，抖晃率越小，表示盘片上绝大部,分的信号长度越接近标准值,数据刻录的质量也越高,.,4.,高频幅值,HFAMP:,所有数据在,DVD,光盘上对应的都是,3T,14T,凹坑和平地的长度,.,当用激光束扫描时,会得到由这些信号构成的网眼图，如图,14,所示。高频幅值反,映了盘片上凹坑和平地之间的反射率差异程度，高频幅值太低会引起读盘困难,.,5.,块误码率,BLER(Block Error Rate):,块误码率是指一个纠错数据块,(Error,Correc,tion,Code),中的错误字节数,.,在实际测量时,通常用,8,个连续纠错数据块中的平均,错误字节数表示,.,每个纠错数据块都有奇偶校验码,PI,和,PO,进行检错和纠错,.,最大块,误码率不能超过,280,过大的块误码率会造成光盘数据丢失。,图,13.DVD Jitter,图,14,网眼图和对称性,DVD,刻录光盘具有存储量价比高,存放空间小,检索管理方便等优点,特别是,DVD,R,独有的不可重写性,已被银行、教育、医疗、重大工程、公安、检察、法院,等单位广泛用于原始档案同步录音录像、范例、视听证据等资料的存档。但是,由于我国众多的,DVD,刻录光盘生产厂家，在光盘制造过程中，广泛采用降低成本,的方法来追求利润，造成光盘质量的参差不齐,特别是个别不法厂商，更制造出了假冒伪劣产品，致使,DVD,刻录光盘刻录的数据质量明显下降,数据保质期限严重,不足。近年来有关档案部门已连续发生多起重要档案资料丢失的严重事件。,Seeker-DX2010A DVD,光盘数据测试仪,引进国外先进技术和专业机芯,是国内首款针对实际应用测试,DVD,刻录光盘数据的专用仪器。该仪器采用专业技术对,DVD,刻录光盘在刻前或刻后进行全面的扫描检测,根据检测结果得出综合评分（百分制）和保存年限,使每张优选出的刻录光盘都具有较高的刻录质量和较长的保,存期限。对已刻录的光盘如果发现数据迁移严重的会警示备份,以防光盘数据丢失。,该仪器操作简便,除,LCD,显示综合测试结果和分项测试报告外,还配有,LED,合格指示灯,适合专业技术人员和档案管理员使用。,十二,.DVD,光盘数据安全检与备份系统介绍,主要功能,光盘数据质量和完整性检测,刻前光盘质量检测,刻前光盘数据保存期限检测,刻前光盘表面物理缺陷,(,汽泡,划痕,指纹等,),检测,刻后数据质量检测,刻后光盘数据保存期限检测,刻后光盘数据迁移检测,发现严重的建议备份,光盘数据错码率全程快速检测,(,马赛克检测,),读取光盘信息,(,含,SEEKER,同步录音录像机原始刻录光碟的识别信息,),支持多种,DVD,格式,光盘数据质量参数检测,光盘刻录性能测试得分,百分制,SCOREb,光盘数据质量测试得分,百分制,SCOREa,光盘数据的预计保存期限,LIFE,网眼图信号幅值,HFAMP,误码率,BLER,平均抖晃率,JITTER,平均,PI,错误数,PIEave,最大,PI,错误数,PIEmax,平均,PI,失败数,PIFave,最大,PI,失败数,PIFmax,失败总计数,POFPO,误码率测试失败数,SER,光盘刻录性能参数检测,光盘面的指纹数目,FPT,光盘表面的划痕或缺陷数目,SCR,预刻槽的信号幅值,WOB,预刻槽地址信号同步帧丢失数,WMS,预刻槽地址信号不可纠错误数,WUNC,预刻槽地址信号可纠错误数,WER,最佳光功率测试,OPC,最佳刻录光功率,POWER,抖晃,10%,的光功率可变范围,PWEXT,最佳光功率下的抖晃率,JITTER,随光功率抖晃变化率,SLOPE,刻录时预刻槽地址信号同步帧丢失数,MISYNC,随光功率信号对称度,BETA,光盘性能检测,光盘反射率,RFL,光碟偏心度,ECC,光碟翘曲度,TILT,相对于拾光器的最大翘曲,TILTs,径向追踪信号的相对偏差,REn,聚焦追踪信号的相对偏差,Fen,错误总数,(ECC)BAD,扫描总数,(ECC)TOTAL,产品技术规格,产品型号,:DX2010A,光盘格式,:DVDR/DL,DVDRW,DVD-ROM,光盘尺寸：,12cm,，,8cm,检测速度：最高,16X,电源电压：,90240V,电源频率：,5060Hz,电源功率：,25W,机箱尺寸：,150 x267x338mm,重量：,3.5Kg,十三,.,知识问答,IBM,德国分公司的物理学家和存储专家,KurtGerecke,研究发现，刻录光盘的数据保质期一般只有短短几年。,Gerecke,实验室指出：,DVD,数据刻录光盘，,与原版的压制光盘不同，刻录光盘的数据存储寿命只有,2-5,年，具体的年数会因材料不同而变化。而且几乎没有办法可以延长这一时间，即使你将光盘存,放在低温阴暗的环境下也不会有多大改善。这是因为刻录光盘的表面覆盖有一层特殊的涂料，它的物理和化学状态会在高温时发生改变已纪录数据。然而，,由于光盘物质的物理降解过程会导致涂料层发生畸变，以至于光驱激光头无法读出光盘上的资料。,Gerecke,称：,“,品质低劣的廉价刻录光盘寿命只有,2,年，,质量好的光盘寿命会长一 些，但最多也只有,5,年。,”,他还说，,“,区分不同存储寿命的刻录光盘十分困难，因为目前很少有光盘厂商以此为卖点,”,。为了防,止刻录光盘的存储数据丢失现象的发生，寿命限制，,Gerecke,建议那些需要长期保存大量资料的企业和个人用户尽量使用光盘数据测试设备，对重要光盘,数据进行定期检验，必须时刻做好将资料转移到新的存储介质里的准备。,深 圳 市 鼎 鑫 鸿 基 实 业 有 限 公 司,