stringtranslate.com

Degradación de datos

La degradación de datos es la corrupción gradual de los datos informáticos debido a una acumulación de fallos no críticos en un dispositivo de almacenamiento de datos . También se conoce como deterioro de datos , descomposición de datos o descomposición de bits . [1] Esto da como resultado una disminución de la calidad de los datos con el tiempo, incluso cuando no se utilizan.

Almacenamientos primarios

La degradación de datos en la memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) puede ocurrir cuando la carga eléctrica de un bit de la DRAM se dispersa, posiblemente alterando el código del programa o los datos almacenados. La DRAM puede ser alterada por rayos cósmicos [2] u otras partículas de alta energía. Esta degradación de datos se conoce como error suave . [3] La memoria ECC se puede utilizar para mitigar este tipo de degradación de datos. [4]

Almacenamientos secundarios

La degradación de los datos es el resultado del deterioro gradual de los medios de almacenamiento a lo largo de años o más. Las causas varían según el medio:

Medios de estado sólido
Las memorias EPROM , flash y otras unidades de estado sólido almacenan datos mediante cargas eléctricas, que pueden filtrarse lentamente debido a un aislamiento imperfecto. Los chips controladores de flash modernos solucionan esta fuga probando varios voltajes de umbral más bajos (hasta que se supera el ECC ), lo que prolonga la antigüedad de los datos. Las celdas multinivel con una distancia mucho menor entre los niveles de voltaje no pueden considerarse estables sin esta funcionalidad. [5]
El chip en sí no se ve afectado por esto, por lo que reprogramarlo aproximadamente una vez cada diez años evita el deterioro. Para la reprogramación se necesita una copia intacta de los datos maestros. Se puede utilizar una suma de comprobación para garantizar que los datos en el chip aún no estén dañados y estén listos para la reprogramación.
Medios magnéticos
Los medios magnéticos, como las unidades de disco duro , los disquetes y las cintas magnéticas , pueden experimentar una degradación de los datos a medida que los bits pierden su orientación magnética. Una temperatura más alta acelera la tasa de pérdida magnética. Al igual que con los medios de estado sólido, la reescritura es útil siempre que el medio en sí no esté dañado (ver a continuación). [6] Los discos duros modernos utilizan magnetorresistencia gigante y tienen una vida útil magnética más alta del orden de décadas. También corrigen automáticamente cualquier error detectado por ECC a través de la reescritura. Sin embargo, la dependencia de una pista servo de fábrica puede complicar la recuperación de datos si se vuelve irrecuperable.
Los disquetes y las cintas están poco protegidos del aire ambiente. En condiciones cálidas y húmedas, son propensos a la descomposición física del medio de almacenamiento. [7] [6]
Medios ópticos
Los medios ópticos, como los CD-R , los DVD-R y los BD-R , pueden sufrir deterioro de los datos debido a la rotura del medio de almacenamiento. Esto se puede mitigar almacenando los discos en un lugar oscuro, fresco y con poca humedad. Existen discos de "calidad de archivo" con una vida útil prolongada, pero aún así no son permanentes. Sin embargo, el análisis de integridad de datos que mide las tasas de varios tipos de errores puede predecir el deterioro de los datos en medios ópticos mucho antes de que se produzca una pérdida de datos incorregible. [8]
Tanto el tinte del disco como la capa de soporte del disco son potencialmente susceptibles a la descomposición. Los primeros tintes a base de cianina utilizados en CD-R eran conocidos por su falta de estabilidad a los rayos UV. Los primeros CD también sufrían de bronceado del CD , y está relacionado con una combinación de material de laca de mala calidad y falla de la capa de reflexión de aluminio. [9] Los discos posteriores utilizan tintes más estables o los prescinden de una mezcla inorgánica. La capa de aluminio también se suele cambiar por una aleación de oro o plata.
Medios de papel
Los soportes de papel, como las tarjetas perforadas y la cinta perforada , pueden pudrirse literalmente . La cinta perforada de Mylar es otro enfoque que no depende de la estabilidad electromagnética. La degradación de los libros y el papel de impresión se debe principalmente a la hidrólisis ácida de los enlaces glucosídicos dentro de la molécula de celulosa , así como a la oxidación ; [10] la degradación del papel se acelera por la alta humedad relativa , la alta temperatura, así como por la exposición a ácidos, oxígeno, luz y diversos contaminantes, incluidos varios compuestos orgánicos volátiles y dióxido de nitrógeno . [11]

Ejemplo

A continuación se muestran varias imágenes digitales que ilustran la degradación de los datos, todas compuestas por 326.272 bits. La foto original se muestra primero. En la siguiente imagen, se cambió un solo bit de 0 a 1. En las siguientes dos imágenes, se cambiaron dos y tres bits. En los sistemas Linux , la diferencia binaria entre archivos se puede revelar mediante cmpun comando (por ejemplo, cmp -b bitrot-original.jpg bitrot-1bit-changed.jpg).

Causas

Este deterioro puede ser causado por una variedad de factores que impactan la confiabilidad e integridad de la información digital, incluidos factores físicos, errores de software , violaciones de seguridad, errores humanos , tecnología obsoleta e incidentes de acceso no autorizado. [12] [13] [14] [15]

Fallas de hardware

La mayoría de los discos, controladores de discos y sistemas de nivel superior están sujetos a una pequeña posibilidad de falla irrecuperable. Con capacidades de disco y tamaños de archivos en constante crecimiento y aumentos en la cantidad de datos almacenados en un disco, aumenta la probabilidad de que se produzcan deterioros de datos y otras formas de corrupción de datos no corregidas y no detectadas . [16]

Los controladores de disco de bajo nivel generalmente emplean códigos de corrección de errores (ECC) para corregir datos erróneos. [17]

Se pueden emplear sistemas de software de nivel superior para mitigar el riesgo de tales fallas subyacentes aumentando la redundancia e implementando comprobaciones de integridad, códigos de corrección de errores y algoritmos de autorreparación. [18] El sistema de archivos ZFS fue diseñado para abordar muchos de estos problemas de corrupción de datos. [19] El sistema de archivos Btrfs también incluye mecanismos de protección y recuperación de datos, [20] al igual que ReFS . [21]

Véase también

Referencias

  1. ^ Rouse, Margaret (25 de marzo de 2020). "¿Qué es Bit Rot?". Diccionario Techopedia . Consultado el 10 de abril de 2024 .
  2. ^ "La amenaza invisible de los neutrones | Revista de ciencia de seguridad nacional". Laboratorio Nacional de Los Álamos . Consultado el 13 de marzo de 2020 .
  3. ^ O'Gorman, TJ; Ross, JM; Taber, AH; Ziegler, JF; Muhlfeld, HP; Montrose, CJ; Curtis, HW; Walsh, JL (enero de 1996). "Pruebas de campo para errores suaves de rayos cósmicos en memorias de semiconductores". IBM Journal of Research and Development . 40 (1): 41–50. doi :10.1147/rd.401.0041.
  4. ^ Vuelta a nivel del suelo por un solo evento, Eugene Normand, miembro, IEEE, Boeing Defense & Space Group, Seattle, WA 98124-2499
  5. ^ Li, Qianhui; Wang, Qi; Yang, Liu; Yu, Xiaolei; Jiang, Yiyang; He, Jing; Huo, Zongliang (abril de 2022). "Esquema de decisión de voltajes de lectura óptimos que elimina las operaciones de reintento de lectura para memorias flash NAND 3D". Microelectronics Reliability . 131 : 114509. doi :10.1016/j.microrel.2022.114509.
  6. ^ ab "Preservación de medios magnéticos". Archivos Nacionales de Australia . Consultado el 3 de noviembre de 2020. Las altas temperaturas, la humedad y las fluctuaciones pueden provocar que las capas magnéticas y de base de un carrete de cinta se separen o que los bucles adyacentes se bloqueen entre sí. Las altas temperaturas también pueden debilitar la señal magnética y, en última instancia, desmagnetizar la capa magnética.
  7. ^ Riss, Dan (julio de 1993). "Conserve O Gram (número 19/8) Preservation Of Magnetic Media" (PDF) . nps.gov . Harpers Ferry, West Virginia: National Park Service / Department of the Interior (EE. UU.). p. 2. La longevidad de los medios magnéticos se ve afectada de forma más grave por los procesos que atacan la resina aglutinante. La humedad del aire es absorbida por el aglutinante y reacciona con la resina. El resultado es un residuo gomoso que puede depositarse en los cabezales de la cinta y hacer que las capas de la cinta se adhieran entre sí. La reacción con la humedad también puede provocar roturas en las largas cadenas moleculares del aglutinante. Esto debilita las propiedades físicas del aglutinante y puede provocar una falta de adhesión al soporte. Estas reacciones se aceleran en gran medida por la presencia de ácidos. Las fuentes típicas serían los gases contaminantes habituales en el aire, como el dióxido de azufre (SO2) y los óxidos nitrosos (NOx), que reaccionan con el aire húmedo para formar ácidos. Aunque los inhibidores de ácido suelen estar integrados en la capa aglutinante, con el tiempo pueden perder su eficacia.
  8. ^ "Glosario de QPxTool". qpxtool.sourceforge.io . QPxTool. 2008-08-01 . Consultado el 22 de julio de 2020 .
  9. ^ "¡Alerta de CD bronceada!". Boletín informativo de la IASA n.º 22. Julio de 1997. Archivado desde el original el 22 de julio de 2011. Consultado el 3 de agosto de 2007 .
  10. ^ Małachowska, Edyta; Pawcenis, Dominika; Dańczak, Jacek; Paczkowska, Joanna; Przybysz, Kamila (26 de marzo de 2021). "Envejecimiento del papel: el efecto de la composición química del papel sobre la hidrólisis y la oxidación". Polímeros . 13 (7): 1029. doi : 10.3390/polym13071029 . PMC 8036582 . PMID  33810293. 
  11. ^ Menart, Eva; De Bruin, Gerrit; Strlič, Matija (9 de septiembre de 2011). "Funciones dosis-respuesta para un artículo histórico" (PDF) . Polymer Degradation and Stability . 96 (12): 2029–2039. doi :10.1016/j.polymdegradstab.2011.09.002 . Consultado el 5 de junio de 2023 .
  12. ^ Sheng Lance, Li (22 de julio de 2015). "¿Qué es la descomposición de datos?". Tech in Asia . Consultado el 10 de abril de 2024 .
  13. ^ "Definición de degradación de datos". PC Magazine . Consultado el 10 de abril de 2024 .
  14. ^ Hakob, Mike. "Decadencia de datos: ¿Cuáles son las causas?". FormStory . Consultado el 10 de abril de 2024 .
  15. ^ Triches, Robert (16 de marzo de 2006). "Forskare: Billiga cd-skivor håller bara i två år". Aftonbladet . Consultado el 10 de abril de 2024 .
  16. ^ Gray, Jim; van Ingen, Catharine (diciembre de 2005). "Medidas empíricas de tasas de errores y de fallos de discos" (PDF) . Informe técnico de Microsoft Research MSR-TR-2005-166 . Consultado el 4 de marzo de 2013 .
  17. ^ "ECC y Spare Blocks ayudan a proteger los datos de los SSD de Kingston contra errores". Kingston Technology Company . Consultado el 30 de marzo de 2021 .
  18. ^ Salter, Jim (15 de enero de 2014). «Bitrot y COW atómicos: dentro de los sistemas de archivos de «próxima generación»». Ars Technica . Archivado desde el original el 6 de marzo de 2015. Consultado el 15 de enero de 2014 .
  19. ^ Bonwick, Jeff. "ZFS: La última palabra en sistemas de archivos" (PDF) . Asociación de la industria de redes de almacenamiento (SNIA). Archivado desde el original (PDF) el 21 de septiembre de 2013. Consultado el 4 de marzo de 2013 .
  20. ^ "btrfs Wiki: Características". El proyecto btrfs . Consultado el 19 de septiembre de 2013 .
  21. ^ Wlodarz, Derrick (15 de enero de 2014). "Espacios de almacenamiento de Windows y ReFS: ¿es hora de deshacerse de RAID para siempre?". Betanews . Consultado el 9 de febrero de 2014 .