Les supports de stockage de données n'ont pas cessé d'évoluer. A la différence du disque dur (support magnétique) et le CD/DVD/BD (support optique), la clé USB fonctionne selon un principe complètement différent (purement électronique). Les avantages et inconvénients de la clé USB sont nombreux. Par conséquent, le besoin de la récupération de données sur clé USB devient urgent.
Dans cet article, on fera le tour de la question autour de la clé USB de façon simplifiée et pertinente. A suivre ...
Comment fonctionne une clé USB ?
La clé USB utilise un principe de stockage différend de celui du disque dur ou le CD-ROM. L'élément de stockage dans une clé USB est une puce mémoire, appelé mémoire Flash.
Mémoire Flash - Coeur de la clé USB
La mémoire Flash est un composant électronique fabriqué à partir d'une couche de semi-conducteur. Notamment le silicium et le germanium dont les atomes possède quatre électrons sur l’orbite externe à la place de 8 électrons. Ces propriétés permettent à l'atome d'être stable grâce aux liaisons covalentes avec ses voisins. Pour cette raison, ces matériaux sont considérés comme semi-conducteurs car leur conductivité au courant est faible sans être isolant. Également, ces matériaux ont la possibilité d'être dopés par d'autre matériaux afin de les enrichir ou les appauvrissement en électrons tout en restant dans un état stable.
Naissance du bit - Plus petite données de clé USB
Un état stable haut ou bas (positif ou négatif) peut représenter un bit (1 ou 0). On peut modifier un état stable haut en état stable bas par l'application d'une tension électrique. Le nom de cette opération est "Flashage" de la mémoire. C'est à dire changer son contenu. Donc, à chaque fois la clé USB est insérée dans un port USB pour écrire des données, on est en train de "Flasher" la mémoire. Une mémoire ayant cette particularité est appelée "mémoire Flash". L'avantage du semi-conducteur modifié est qu'il peut rester en état stable sans alimentation externe. Pour cette raison, une clé USB peut conserver les données sans alimentation. A la différence totale de la RAM qui nécessite une alimentation permanente pour conserver les données.
Mémoires utilisées dans une clé USB
En termes de technologie de fabrication et d'exploitation, on trouve dans des clé USB différents type de mémoire Flash; Les formes les plus connues actuellement sont : TSOP48, TSOP54, BGA 152, TLGA 52,BGA 132, BGA 153, VGA 100, eMMC etc.
Technologies de clé USB
Sur le marché, on trouve deux formes principales de clé USB : classique et monolithe. La clé USB classique contient ses composants principaux (mémoire et contrôleur) apparents. Alors que la clé USB monolithe a ses composants enfouis dans le même bloc, d'où le mot "monolithe". Les composants ne sont pas accessibles directement pour des fins de récupération de données de la clé USB. Alors qu'avec la clé USB classique, on peut travailler directement sur la mémoire pour en récupérer les données.
Stockage de données dans une clé USB
Une clé USB contient obligatoirement une ou plusieurs puce mémoire Flash. Un système hôte (ordinateur, imprimante, etc) ne peut pas traiter avec la mémoire Flash directement car elles ne sont pas standards. Pour cette raison, la présence du contrôleur est indispensable pour beaucoup de raison, dont la standardisation du protocole de la sortie/entrée des données vers la mémoire et vers le système hôte. C'est le protocole USB (Universal Serial Bus). Le flux de données stockées dans la mémoire Flash est très différent de celui à l'entrée de la clé USB. En effet, le contrôleur effectue des opérations mathématiques sur le flux de données entrant (notamment XOR) avant de les envoyer vers la mémoire pour stockage. Il est clair que pour la récupération de données de clé USB à partir de la mémoire, il va falloir inverser toutes les opérations afin de retrouver un flux de données exploitable.
Organisation de données dans une clé USB
Dans une clé USB, les données ne sont pas écrite de façon linéaire pour des soucis d'optimisation de performance de la puce mémoire. Par conséquent, l'organisation de données subit un schéma ultra complexe. Ce qui rend la récupération de données d'une clé USB difficile, voire impossible dans certains cas. L'unité de stockage minimale dans une mémoire Flash est la page, qui contient des données de l'utilisateur (User Data) et des données de service (Service Area). La capacité de la page est différente selon la génération de la puce mémoire.
Plusieurs pages forment un "Bloc" et plusieurs blocs forment un "Plan" et plusieurs plans forment l'espace de stockage total disponible à l'utilisateur. On rappelle qu'une page peut contenir plusieurs secteurs de 512 Octets de 8 bits. Ces éléments de stockage peuvent subir des transformations différentes, opérées par le contrôleur.
Transformations de données dans la mémoire Flash
Les transformations des données écrites dans une puce mémoire Flash n'ont pas pour objectif de complexifier la récupération de données plus tard, mais pour :
- Sécuriser l'écriture et la lecture des données sur la couche physique.
- Améliorer la performance de la clé USB du côté de l'utilisateur.
- Pallier aux défaut du principe de conservation de données sur un support semi-conducteur
A noter que chaque contrôleur inclut des fonctionnalités et des transformations différentes selon le fabricant, le modèle de contrôleur et de puce mémoire. Voici les transformations les plus connues :
Inversion de bit
Cette opération inverse chaque bit dans le flux de données : 1 devient 0 et 0 devient 1. Pour récupérer les données, il faut penser à inverser de nouveau les bits.
Transformation de page
Lorsque la forme de la page devient complexe, il est nécessaire d'insérer des données afin d'assurer l'intégrité des données (Error Correction Code ECC). Par conséquent, la structure de la page se trouve transformée. La procédure de récupération de données de la puce mémoire de clé USB doit trouver la bonne structure de la page en premier lieu.
Division par octets
Cette transformation vise à améliorer la performance de la clé USB. Pour récupérer les données il faut regrouper les octets dispersés.
Division par blocs
Cette transformation consiste à diviser le flux de données par bloc d'une certaine taille définie par le contrôleur. Pour récupérer les données de la clé USB, il faut regrouper les blocs dans l'ordre. Sinon, toutes les données de taille supérieur à la taille du bloc sera corrompue.
Division par plans
Le contenu de la puce mémoire peut être divisé par 2, 4, 8 plans afin de faciliter le traitement. Ainsi, pour récupérer les données d'une clé USB à partir de la mémoire Flash, il faut remettre les plans dans l'ordre. Autrement, l'arborescence des données sera éclatée et certaines données seront dispersées.
Récupération de données de clé USB
La clé USB est un support de stockage de données électronique ayant ses forces et ses faiblesses. Les sources de pannes sont multiples et l'accès aux données en dépend. La récupération de données de clé USB s'impose fortement dans ce type de support. Selon le type de dysfonctionnement de la clé USB, la méthode de récupération de données est complètement différente et demande des compétences multi-disciplinaires. Contrairement à ce qu'on peut imaginer, la récupération de données sur clé USB est bien plus complexe qu'un disque dur.
Pannes de clé USB
Les pannes de clé USB sont très différentes, selon le facteur l'ayant générée. Selon la source de panne, on peut imaginer les cas suivants :
--- Pannes de sources exogènes, notamment les pannes accidentelle ou par intervention humaines directe.
--- Ou bien, pannes pour des causes endogènes. Dans ce cas, le vieillissement et l'usure joue un rôle central.
--- Enfin, Problèmes liés à aux effets de virus et malwares.
Indépendamment de la source, on peut qualifier la panne selon les effets sur la clé USB elle-même et sur son contenu.
Panne logique
Une clé USB a une panne de type logique lorsque sa structure physique est intact. Ici, on parle bien de la structure mécanique et les fonctions de tous les composants électronique. Plus exactement, si la clé USB est parfaitement fonctionnelle sur le plan physique, et si les données ne sont pas accessibles, on peut en déduire que la panne est de type logique. Dans ce cas, la récupération de données de clé USB peut se faire par des moyens logiciels uniquement. Voici des exemples de pannes logiques les plus répandues :
--- Effacement volontaire ou non de données.
--- Perte partielle de données
--- Corruption de données ou du système de fichiers
--- Formatage de la clé USB.
--- Attaque de virus et cryptage.
--- Verrouillage d'accès à la clé USB par mot de passe.
Panne physique
Si la clé USB a un dysfonctionnement physique ou un défaut mécanique, les données ne seront pas accessibles. Dans ce cas la clé USB est en panne physique ou matérielle. En conséquence, la récupération de données sur cette clé USB se fait par des moyens matériels, et ensuite logiciels. Dans cette catégorie aussi, les clés USB qui sont sont visible dans le gestionnaire de disque ainsi que dans l'explorateur de fichiers, mais ne permets d'avoir accès à son contenu. Ci-après les cas de pannes matérielles les plus rencontrées :
- Connecteur cassé ou arraché.
- Composants électronique grillés pour cause de surtension électrique.
- Panne du contrôleur.
- Usure de la puce mémoire.
- Dégradation des soudures des composants électronique, notamment celles du contrôleur.
- Destruction physique totale (ex : clé USB mordue par un chien !).
Très souvent une panne physique de clé USB serait accompagnée d'une panne logique. La raison pour laquelle, le coût de la récupération de données de clé USB en panne physique est plus élevé.
Récupérer les données de clé USB en panne logique
Comme mentionné pus haut, une clé USB est en panne logique lorsqu'elle est saine physiquement. Afin d'identifier et de confirmer cette panne, il faut donc tester et examiner la clé USB sur le plan physique. Si la thèse de la panne logique de la clé USB est confirmée, on peut utiliser les logiciels souhaités pour effectuer une récupération de données.
Le choix du logiciel de récupération de données, le type d'analyse dépendent fortement du problème d'origine. Dans le doute on peut effectuer une recherche globale et exhaustive. Mais l'inconvénient est que cette méthode peut générer beaucoup de données "déchets". Les données utiles se trouvent noyées dans un océan de déchets et inutile.
La question de l'arborescence des données se pose toujours lors de récupération de données sur une clé USB. Dans la logique, et dans la plupart des cas, il n'y a aucune raison de ne pas avoir l’arborescence. Malgré tout, si c'est toujours le cas, on peut supposer :
- Logiciel de récupération de données non adapté, ou ne prend pas en charge le système de fichiers de la clé USB.
- La clé USB a été formatée et réutilisée plusieurs fois.
- Très forte corruption de données.
Récupération de données de clé USB en panne physique
La récupération de données sur une clé USB en panne physique est toute une autre histoire. On ne peut en aucun cas commencer par un logiciel de récupération de données. Voici les étapes clés pour constater une panne physique (voir diagramme complet ci-dessous des opérations à suivre) :
- Examen visuel : la clé USB doit être intacte physiquement. Le connecteur ne doit pas bouger et clocher.
- Examen tactile : en branchant la clé USB, il ne doit pas surchauffer.
- Vérification dans le gestionnaire des disques. La détection de la clé USB avec sa pleine capacité n'est pas une garantie que la clé USB ne soit pas en panne matérielle. Pour cela, il faut compléter l'examen par un scan avec HD Tune.
Deux types de panne physique sur clé USB
Toutes les étapes de diagnostic de la panne de clé USB sont primordiales car elles détermineront la méthode de la récupération de données par la suite. En suivant le diagramme jusqu'à la panne physique, il faut retenir si la clé avait été détectée en pleine capacité dans le gestionnaire des disques.
Méthodes de récupération de données de clé USB
Ce qui détermine la méthode de récupération de données de clé USB en panne physique est bien la détection de la clé avec sa réelle capacité dans le gestionnaire des disques.
Récupérer une clé USB détectée, mais en panne physique
Dans ce cas, la clé USB est forcément reconnue par l'ordinateur en tant que support de stockage, mais elle contient des secteurs défectueux et zones inaccessibles. Ce phénomène est parfaitement connu dans les support de stockage à base de mémoire Flash. La cause principale de ce problème est la qualité physique de la puce mémoire et son usure à travers le temps. A savoir que toutes les puces mémoires Flash vont s'user, mais quand ? Chaque fabricant publie des informations sur le nombre "théorique" de cycle d'écriture de la puce mémoire. Pour être vrai, il faut le diviser par 10. En conséquence, les cellules de la mémoire se trouvent dénaturée et ne sont plus capable de conserver les données. Par conséquent, la clé USB s'arrête de fonctionner.
La récupération de données de clé USB ayant ce type de panne passe obligatoirement, et en premier lieu, par la création d'un clone physique secteur-à-secteur. Cet étape vise à se débarrasser du problème physique de la clé USB. Ainsi, l'image (ou le clone) obtenu représente la clé USB en panne. Récupérer les données à partir du clone revient exactement à récupérer les données de la clé USB sans les problèmes physique. C'est à dire, avec cette étape on a transformé le problème physique de la clé USB en problème logique. A ce stade, l'utilisation d'un logiciel de récupération de données performant est amplement suffisant.
Réussite de récupération de données sur clé USB
Souvent, nos clients nous posent la question pour savoir si nous sommes en mesure de récupérer les données de leur clé USB ? C'est une question piège, car quelque soit la réponse, elle sera fausse. Car la possibilité de récupération de données en général n'est pas binaire, soit oui soit non. En effet, la réussite de récupération de données sur une clé USB dépend de plusieurs paramètre :
- La récupérabilité de la clé USB.
- Les compétences du technicien.
- Les moyens dédiés à la récupération de données.
Récupérabilité de clé USB
C'est un facteur décisif pour la réussite de la récupération de données de clé USB. Si la clé USB n'est pas récupérable, on ne peut absolument rien faire, alors que pour les deux autres facteurs il y a des solutions. Donc la bonne question est la suivante : sachant que le technicien est suffisamment compétent et il dispose de tous les moyens de récupération de données sur terre, y aurait-il des cas de clé USB irrécupérable ? La réponse est bien évidemment OUI. Voici quelques cas de récupération de données impossible sur clé USB :
- Clé USB formatée bas-niveau.
- Cryptage de clé USB et perte du mot de passe.
- Destruction physique de la puce mémoire.
- Impossibilité d'émuler le contrôleur
- Taux très élevée d'erreurs de lecture de la puce mémoire.
Compétences du technicien
Ce paramètre est très subjectif et varie d'un intervenant à l'autre. Peut-être le technicien n'a pas envie de traiter des cas complexes, et il préfère choisir ! Peut-être il subit une pression afin de ne pas consacrer le temps nécessaire à un cas compliqué. Aussi, peut-être il n'a pas suffisamment de matière grise pour traitement correctement une clé USB en panne. Enfin, peut-être ce n'est pas un vrai technicien avec suffisamment de compétences et d'expérience. Afin de déjouer de facteur négatif dans la réussite de la récupération de données sur une clé USB, il suffit de se renseigner avant de confier la clé USB.
Moyens de récupération de données de clé USB
Les moyens performants sont un facteur très important dans la réussite de récupération de données. En tant qu'utilisateur, il est quasiment impossible d'évaluer la performance des moyens et l'habilité du technicien exploitant. Lui seul sait si ses moyens de récupération de données ont suffisamment de possibilités pour un cas spécifique. Une discussion profonde et technique pourrait aider à évaluer ce point.
Conclusion
La clé USB est un support de stockage à base de mémoire Flash dotée d'une structure et fonctionnalités très complexes. En cas de panne d'accès aux données la récupération de données par un laboratoire spécialisé peut être possible. La réussite n'est toujours pas garantie car il y a des facteurs objectifs et subjectifs qui peuvent jouer un rôle positif ou négatif.