El formateo de disco es el proceso de preparar un dispositivo de almacenamiento de datos , como una unidad de disco duro , una unidad de estado sólido , un disquete , una tarjeta de memoria o una unidad flash USB para su uso inicial. En algunos casos, la operación de formateo también puede crear uno o más sistemas de archivos nuevos . La primera parte del proceso de formateo que realiza la preparación básica del medio a menudo se denomina "formateo de bajo nivel". [1] Particionar es el término común para la segunda parte del proceso, que divide el dispositivo en varios subdispositivos y, en algunos casos, escribe información en el dispositivo que permite iniciar un sistema operativo desde él. [1] [2] La tercera parte del proceso, generalmente denominada "formateo de alto nivel", se refiere con mayor frecuencia al proceso de generar un nuevo sistema de archivos. [1] En algunos sistemas operativos todos o parte de estos tres procesos pueden combinarse o repetirse en diferentes niveles [a] y se entiende por "formateo" una operación en la que se prepara completamente un nuevo medio de disco para almacenar archivos . Algunas utilidades de formato permiten distinguir entre un formato rápido, que no borra todos los datos existentes, y una opción larga que sí borra todos los datos existentes.
Como regla general, [b] formatear un disco de forma predeterminada deja la mayoría, si no todos, los datos existentes en el medio del disco; algunos o la mayoría de los cuales podrían recuperarse con privilegios [c] o herramientas especiales . [6] Las herramientas especiales pueden eliminar datos del usuario mediante una única sobrescritura de todos los archivos y espacio libre. [7]
Un bloque , un número contiguo de bytes , es la unidad mínima de almacenamiento que un controlador de disco lee y escribe en un disco. Las primeras unidades de disco tenían tamaños de bloque fijos (por ejemplo, la unidad de almacenamiento en disco IBM 350 (de finales de la década de 1950) el tamaño de bloque era de 100 caracteres de seis bits), pero a partir del 1301 [8] IBM comercializó subsistemas que presentaban tamaños de bloque variables: un La pista podría tener bloques de diferentes tamaños. Los subsistemas de disco y otros dispositivos de almacenamiento de acceso directo en IBM System/360 ampliaron este concepto en forma de Count Key Data (CKD) y más tarde Extended Count Key Data (ECKD); sin embargo, el uso de tamaño de bloque variable en los discos duros dejó de utilizarse en la década de 1990; Uno de los últimos discos duros que admitió el tamaño de bloque variable fue el IBM 3390 Modelo 9, anunciado en mayo de 1993. [9]
Las unidades de disco duro modernas, como las unidades SCSI conectadas en serie (SAS) [d] y Serial ATA (SATA) [10] , aparecen en sus interfaces como un conjunto contiguo de bloques de tamaño fijo; durante muchos años con una longitud de 512 bytes, pero a partir de 2009 y acelerando hasta 2011, todos los principales fabricantes de unidades de disco duro comenzaron a lanzar plataformas de unidades de disco duro utilizando el formato avanzado de bloques lógicos de 4096 bytes. [11] [12]
Los disquetes generalmente solo usaban tamaños de bloque fijos, pero estos tamaños eran una función del sistema operativo del host y su interacción con su controlador , de modo que un tipo particular de medio (por ejemplo, DSDD de 5¼ pulgadas) tendría diferentes tamaños de bloque dependiendo del sistema operativo del host y controlador.
Los discos ópticos generalmente sólo utilizan tamaños de bloque fijos.
Formatear un disco para que lo utilice un sistema operativo y sus aplicaciones normalmente implica tres procesos diferentes. [mi]
El formateo de bajo nivel de los disquetes (y de los primeros discos duros) lo realiza el controlador de la unidad de disco.
Para un disquete estándar de 1,44 MB , el formateo de bajo nivel normalmente escribe 18 sectores de 512 bytes en cada una de las 160 pistas (80 en cada lado) del disquete, lo que proporciona 1.474.560 bytes de almacenamiento en el disco.
Los sectores físicos en realidad tienen más de 512 bytes, ya que además del campo de datos de 512 bytes incluyen un campo de identificador de sector, bytes CRC (en algunos casos bytes de corrección de errores ) y espacios entre los campos. Estos bytes adicionales normalmente no se incluyen en la cifra citada de la capacidad de almacenamiento general del disco.
Se pueden utilizar diferentes formatos de bajo nivel en el mismo medio ; por ejemplo, se pueden utilizar registros grandes para reducir el tamaño de la brecha entre registros.
Varios programas freeware , shareware y software gratuito (por ejemplo, GParted , FDFORMAT , NFORMAT, VGA-Copy y 2M ) permitieron un control considerablemente mayor sobre el formateo, permitiendo el formateo de discos de 3,5" de alta densidad con una capacidad de hasta 2 MB.
Las técnicas utilizadas incluyen:
Linux admite una variedad de tamaños de sectores, [13] y DOS y Windows admiten un formato de disquete con formato DMF de gran tamaño de registro . [14]
Después de establecer la estructura de las pistas, un formateador también necesita llenar todo el disquete y buscar sectores defectuosos . Tradicionalmente, los sectores físicos se inicializaban con un valor de relleno 0xF6según la tabla de parámetros de disco (DPT) de INT 1Eh durante el formateo en máquinas compatibles con IBM. Este valor también se utiliza en Atari Portfolio . Los disquetes CP/M de 8 pulgadas normalmente venían preformateados con un valor de 0xE5, [15] y, a través de Digital Research, este valor también se utilizó en Atari ST y algunos disquetes formateados por Amstrad . [f] Amstrad se utiliza de otro modo 0xF4como valor de relleno.
Antes de la década de 1990, las unidades de disco duro normalmente tenían un controlador de disco separado que definía cómo se codificaban los datos en el medio. Dado que los medios, la unidad y/o el controlador posiblemente se adquirieron de proveedores separados, los usuarios a menudo podían realizar formateo de bajo nivel. La adquisición separada también tenía el potencial de incompatibilidad entre los componentes separados, de modo que el subsistema no almacenaría datos de manera confiable. [gramo]
El formateo de bajo nivel (LLF) de unidades de disco duro instigado por el usuario era común para minicomputadoras y sistemas de computadoras personales hasta la década de 1990. IBM y otros proveedores de sistemas mainframe normalmente suministraban sus unidades de disco duro (o medios en el caso de discos duros extraíbles) con un formato de bajo nivel. Normalmente, esto implicaba subdividir cada pista del disco en uno o más bloques que contendrían los datos del usuario y la información de control asociada. Diferentes computadoras usaban diferentes tamaños de bloque e IBM usaba tamaños de bloque variables , pero la popularidad de la PC de IBM hizo que la industria adoptara un estándar de 512 bytes de datos de usuario por bloque a mediados de la década de 1980.
Dependiendo del sistema, el formateo de bajo nivel generalmente lo realizaba una utilidad del sistema operativo. Las PC compatibles con IBM usaban el BIOS, que se invoca mediante el programa de depuración MS-DOS , para transferir el control a una rutina oculta en diferentes direcciones en diferentes BIOS. [dieciséis]
A partir de finales de la década de 1980, impulsado por el volumen de PC compatibles con IBM, los discos duros estuvieron disponibles de forma rutinaria preformateados con un formato compatible de bajo nivel. Al mismo tiempo, la industria pasó de las interfaces seriales de bits históricas (tontas) a las interfaces seriales de bits modernas (inteligentes) y a las interfaces seriales de palabras en las que el formato de bajo nivel se realizaba en la fábrica. [17] [18] En consecuencia, no es posible que un usuario final formatee a bajo nivel una unidad de disco duro moderna.
Los discos duros modernos ya no pueden realizar la postproducción LLF, es decir, restablecer el diseño básico de "pistas" y "bloques" en la superficie de grabación. La reinicialización se refiere a procesos que devuelven un disco a una configuración similar a la de fábrica: sin datos, sin particiones, todos los bloques disponibles para usar.
SCSI proporciona un comando de formato de unidad . Este comando realiza el paso de certificación necesario para eliminar los sectores defectuosos y tiene la capacidad de cambiar el tamaño del sector. Se puede utilizar el programa sg_format de línea de comandos para emitir el comando. [19] Se puede elegir una variedad de tamaños de sector, pero no están disponibles en todos los dispositivos: sectores de 512, 520, 524, 528, 4096, 4112, 4160 y 4224 bytes. [20] Aunque el comando SCSI proporciona muchas opciones, incluso cambiar el tamaño, no toca la capa de pista donde ocurre el formato de bajo nivel. [21]
ATA no expone una funcionalidad de formato de bajo nivel, pero permite cambiar el tamaño del sector mediante SET SECTOR CONFIGURATION ( --set-sector-size in ). (Las unidades de consumo normalmente solo admiten sectores de 512 y 4096 bytes ). Aunque el cambio de tamaño de sector puede codificar los datos, no es una forma segura de borrar datos ni se realiza ninguna certificación. ATA ofrece un comando SECURITY ERASE ( --security-erase in ) separado para borrar. [22]hdparmhdparm
Las unidades NVMe tienen un método estándar de formateo, disponible, por ejemplo, en el programa de línea de comandos de Linux nvme format . Se encuentran disponibles opciones de cambio de tamaño de sector y borrado seguro. [23] Tenga en cuenta que las unidades NVMe generalmente son de estado sólido, lo que hace que esta distinción de "pista" sea inútil.
Las unidades Seagate Technology ofrecen una consola de depuración serie TTL . [24] Entre otras cosas, la consola puede formatear las particiones "sistema" y "usuario" mientras realiza comprobaciones de defectos (reinicialización sobre bloques lógicos preestablecidos) y modifica los parámetros de la pista (gestionando el formato real de bajo nivel). [25]
Cuando la función de reinicialización incorporada del disco duro (ver arriba) no está disponible debido a limitaciones del controlador o del sistema, es posible llenar todo el disco. En discos duros más antiguos sin una mala gestión de sectores, [26] un programa también deberá comprobar si hay sectores dañados e intentar repararlos. En unidades más nuevas con gestión de defectos, los sectores reasignados pueden no borrarse, mientras que la función de reinicialización incorporada los borrará. [27]
En los tiempos modernos, lo más común es llenar los discos duros con un valor de 0x00. Un método popular para realizar esta operación de llenado cero en un disco duro es escribir bytes de valor cero en la unidad usando la utilidad dd de Unix con el flujo /dev/zero como archivo de entrada y la unidad misma (o una partición específica). como archivo de salida. [28] Este comando puede tardar muchas horas en completarse y borrará todos los archivos y sistemas de archivos.
0xFFSe utiliza un valor de en los discos flash para reducir el desgaste . Este último valor suele ser también el valor predeterminado utilizado en los discos ROM (que no se pueden reformatear). Algunas herramientas avanzadas permiten configurar el valor de relleno. [h]
Llenar a cero una unidad no es un método seguro para preparar una unidad para usarla con un sistema de archivos cifrado. Hacerlo anula la posible negación del proceso , ya que las áreas cifradas (indistinguibles de las aleatorias sin clave, a menos que el cifrado esté comprometido) se destacarán entre los bloques cero. La técnica correcta es rellenar con ceros el interior de una capa cifrada temporal y luego descartar la clave y la configuración de la capa. ( /dev/urandom proporciona una seguridad similar, pero tiende a ser lento). [29]
La ambigüedad actual en el término formato de bajo nivel parece deberse tanto a la documentación inconsistente en los sitios web como a la creencia de muchos usuarios de que cualquier proceso por debajo de un formato de alto nivel (sistema de archivos) debe denominarse formato de bajo nivel . Dado que hoy en día gran parte del proceso de formateo de bajo nivel sólo se puede realizar en la fábrica, varios fabricantes de unidades describen el software de reinicialización como utilidades LLF en sus sitios web. Dado que los usuarios generalmente no tienen forma de determinar la diferencia entre un LLF completo y una reinicialización (simplemente observan que al ejecutar el software se produce un disco duro que debe ser formateado de alto nivel), tanto el usuario mal informado como las señales contradictorias de varios fabricantes de unidades han perpetuado este error.
Nota: cualquiera que sea el posible uso indebido de dichos términos, muchos sitios ofrecen utilidades de reinicialización disponibles (posiblemente como disquetes de arranque o archivos de imagen de CD), para sobrescribir cada byte y verificar si hay sectores dañados en el disco duro.
La partición es el proceso de escribir información en bloques de un dispositivo o medio de almacenamiento para dividir el dispositivo en varios subdispositivos, cada uno de los cuales es tratado por el sistema operativo como un dispositivo separado y, en algunos casos, para permitir que un sistema operativo arrancar desde el dispositivo.
En MS-DOS , Microsoft Windows y sistemas operativos basados en UNIX (como BSD , Linux y macOS ), esto normalmente se hace con un editor de particiones , como fdisk , GNU Parted o Disk Utility . Estos sistemas operativos admiten múltiples particiones.
Los disquetes no están particionados; sin embargo, dependiendo del sistema operativo, es posible que requieran información de volumen para que el sistema operativo pueda acceder a ellos.
Los editores de particiones y el ICKDSF hoy en día no manejan funciones de bajo nivel para HDD y unidades de discos ópticos, como escribir marcas de tiempo, y no pueden reinicializar un disco moderno que ha sido desmagnetizado o que ha perdido el formato de fábrica.
Los sistemas operativos IBM derivados de CP-67 , por ejemplo, z/VM , mantienen información de partición para minidiscos externamente a la unidad.
El formateo de alto nivel es el proceso de configurar un sistema de archivos vacío en una partición de disco o un volumen lógico y, para PC, instalar un sector de arranque . [1] Esta suele ser una operación rápida y, a veces, se la denomina formateo rápido .
Opcionalmente, formatear una unidad o partición lógica completa puede analizarse en busca de defectos, lo que puede llevar un tiempo considerable.
En el caso de los disquetes, el software de formateo del disco suele realizar el formateo de alto y bajo nivel de una sola vez. Los disquetes de ocho pulgadas normalmente venían formateados de bajo nivel y se rellenaban con un valor de relleno de formato de 0xE5. [15] [f] Desde la década de 1990, la mayoría de los disquetes de 5,25 y 3,5 pulgadas se envían preformateados de fábrica como disquetes DOS FAT12 .
En los sistemas operativos actuales de mainframe de IBM derivados de OS/360 y DOS/360 , como z/OS y z/VSE , el formateo de las unidades se realiza mediante el comando INIT de la utilidad ICKDSF . [30] Estos sistemas operativos admiten solo una partición por dispositivo, llamada volumen. Las funciones de ICKDSF incluyen escribir un Registro 0 en cada pista, escribir texto IPL , crear una etiqueta de volumen, crear una tabla de contenido de volumen (VTOC) y, opcionalmente, crear un índice VTOC (VTOCIX); El formateo de alto nivel también se puede realizar como parte de la asignación de un archivo, mediante una utilidad específica de un sistema de archivos o, en algunos métodos de acceso más antiguos, sobre la marcha a medida que se escriben nuevos datos. En z/OS Unix System Services, existen tres niveles distintos de formateo de alto nivel:
En los sistemas operativos IBM derivados de CP-67 , formatear un volumen inicializa la pista 0 y un VTOC ficticio. Los sistemas operativos invitados son responsables de formatear los minidiscos ; El comando CMS FORMAT formatea un sistema de archivos CMS en un minidisco CMS.
El área protegida del host, a veces denominada área protegida oculta, es un área de un disco duro formateada de alto nivel de modo que normalmente no es visible para su sistema operativo (SO).
El reformateo es un formateo de alto nivel realizado en una unidad de disco en funcionamiento para liberar el medio de su contenido. El reformateo es exclusivo de cada sistema operativo porque lo que realmente se hace con los datos existentes varía según el sistema operativo. El aspecto más importante del proceso es que libera espacio en el disco para que lo utilicen otros datos. Para realmente "borrar" todo es necesario sobrescribir cada bloque de datos en el medio; algo que no hacen muchas utilidades de formateo de alto nivel.
El reformateo a menudo conlleva la implicación de que el sistema operativo y todo el resto del software se reinstalará una vez finalizado el formateo. En lugar de arreglar una instalación que sufre un mal funcionamiento o un compromiso de seguridad, puede que sea necesario simplemente reformatear todo y empezar desde cero. Existen varios coloquialismos para este proceso, como "borrar y recargar", "destruir y pavimentar", "volver a crear una imagen", etc. Sin embargo, reformatear una unidad que contiene sólo datos del usuario no requiere la reinstalación del sistema operativo.
Comando format : En MS-DOS , PC DOS , OS/2 y Microsoft Windows , el formateo del disco se puede realizar mediante el format comando . El formatprograma normalmente solicita confirmación previa para evitar la eliminación accidental de datos, pero algunas versiones de DOS tienen una /AUTOTESTopción no documentada; si se utiliza, se omite la confirmación habitual y el formato comienza de inmediato. El virus de macro WM/FormatC utiliza este comando para formatear la unidad C: tan pronto como se abre un documento.
Formato incondicional : También existe el /Uparámetro que realiza un formato incondicional que en la mayoría de circunstancias sobrescribe toda la partición, [31] impidiendo la recuperación de datos a través del software. Sin embargo, tenga en cuenta que el /Uconmutador sólo funciona de forma fiable con disquetes (consulte la imagen a la derecha). Técnicamente, porque a menos que /Qse use, los disquetes siempre tienen formato de bajo nivel además del formato de alto nivel. Sin embargo, en determinadas circunstancias con particiones del disco duro, el /Uinterruptor simplemente evita la creación de unformatinformación en la partición que se va a formatear y, por lo demás, deja el contenido de la partición completamente intacto (aún en el disco pero marcado como eliminado). En tales casos, los datos del usuario permanecen listos para recuperarse con herramientas especializadas como EnCase o editores de disco . Por lo tanto, no es aconsejable confiar en la sobrescritura segura de las particiones del disco duro y, en su lugar, se deben considerar /Uherramientas especialmente diseñadas como DBAN .
Sobrescritura : en Windows Vista y versiones posteriores, el formato no rápido se sobrescribirá a medida que avanza. No es el caso en Windows XP y versiones anteriores. [32]
OS/2 : En OS/2, el formato sobrescribirá toda la partición o unidad lógica si /Lse utiliza el parámetro, que especifica un formato largo . Al hacerlo, se mejora la capacidad de CHKDSK para recuperar archivos.
El formateo de alto nivel de discos en estos sistemas se realiza tradicionalmente mediante el mkfscomando. En Linux (y potencialmente también en otros sistemas) mkfssuele haber un contenedor de comandos específicos del sistema de archivos que tienen el nombre , donde fsname es el nombre del sistema de archivos con el que se formatea el disco. [33] Algunos sistemas de archivos que no son compatibles con ciertas implementaciones tienen sus propias herramientas de manipulación; por ejemplo , Ntfsprogs proporciona una utilidad de formato para el sistema de archivos NTFS .mkfs.fsnamemkfs
Algunos sistemas operativos Unix y similares tienen herramientas de formateo de nivel superior, generalmente con el fin de facilitar el formateo del disco y/o permitir al usuario particionar el disco con la misma herramienta. Los ejemplos incluyen GNU Parted (y sus diversas interfaces GUI, como GParted y KDE Partition Manager ) y la aplicación Disk Utility en Mac OS X.
Al igual que con la eliminación de archivos por parte del sistema operativo, los datos de un disco no se borran por completo durante cada formateo de alto nivel. En cambio, el área del disco que contiene los datos simplemente se marca como disponible y conserva los datos antiguos hasta que se sobrescribe. Si el disco está formateado con un sistema de archivos diferente al que existía anteriormente en la partición, es posible que se sobrescriban algunos datos que no se sobrescribirían si se hubiera utilizado el mismo sistema de archivos. Sin embargo, en algunos sistemas de archivos (por ejemplo, NTFS, pero no FAT), es posible que los índices de archivos (como $MFT en NTFS, inodos en ext2/3, etc.) no se escriban exactamente en las mismas ubicaciones. Y si se aumenta el tamaño de la partición, incluso los sistemas de archivos FAT sobrescribirán más datos al comienzo de esa nueva partición.
Desde la perspectiva de evitar la recuperación de datos confidenciales a través de herramientas de recuperación, los datos deben sobrescribirse por completo (cada sector), ya sea con una herramienta independiente o durante el formateo. Los datos se destruyen en DOS, OS/2 y Windows cuando se utiliza la opción /L (largo) en el formato y siempre para un conjunto de datos particionados (PDS) en MVS y para sistemas de archivos más nuevos en mainframes IBM.
Se discute si una pasada de relleno cero es suficiente para destruir datos confidenciales en almacenamientos magnéticos más antiguos (hasta la década de 1990): Gutmann (conocido por su método Gutmann de 35 pasadas ) afirma que la microscopía de fuerza magnética puede "ver" bits antiguos. en un disquete, [34] pero las fuentes que citó no lo prueban. Se cree que el relleno aleatorio es más fuerte que un relleno de patrón fijo. [35] Una pasada de relleno cero es suficiente para evitar la remanencia de datos , según NIST (2014) y Wright et al (2008). [36] [37] La opción de borrado seguro integrada en los discos duros se considera confiable, [27] [38] con la salvedad de que se sabe que las primeras unidades de estado sólido implementan mal la función. [39]
La desmagnetización es efectiva sin controversia; sin embargo, esto puede inutilizar la unidad . [27]
0xE5es la razón por la cual el valor de 0xE5tiene un significado especial en las entradas de directorio de los sistemas de archivos FAT12 , FAT16 y FAT32 . Esto permitió que 86-DOS usara disquetes de 8 pulgadas listos para usar o con solo el FAT inicializado./W:246(para un valor de llenado de 0xF6). A diferencia de otras utilidades FDISK , DR-DOS FDISK no es sólo una herramienta de partición, sino que también puede formatear particiones recién creadas como FAT12, FAT16 o FAT32. Esto reduce el riesgo de formatear accidentalmente el volumen incorrecto.Cuando no especifica la opción RECOMP o LABEL, el área del disco se inicializa mediante escribir un número de registros dependiente del dispositivo (que contienen ceros binarios) en cada pista.
Se borran todos los datos anteriores del disco.
Los volúmenes de acceso directo, en los que se almacenan los conjuntos de datos de la organización virtual TSS/360, tienen bloques de datos de tamaño de página de longitud fija.
No se requiere ningún campo clave.
La función de desbordamiento de registros se utiliza para permitir que los bloques de datos abarquen pistas, según sea necesario.
Todo el volumen, con la excepción actual de parte del primer cilindro, que se utiliza para la identificación, está formateado en bloques del tamaño de una página.
El comportamiento del comando de formato ha cambiado en Windows Vista.
De forma predeterminada en Windows Vista, el comando de formato escribe ceros en todo el disco cuando se realiza un formateo completo.
En Windows XP y en versiones anteriores del sistema operativo Windows, el comando de formato no escribe ceros en todo el disco cuando se realiza un formateo completo.