『壹』 磁帶介質存儲數據安全管理
唐衛
(中國地質調查局廣州海洋地質調查局)
摘要 隨著數據量的增長，大容量數據存儲介質的需求大幅增加。數據存儲也成為大家共同關注的問題。磁帶存儲技術是一種安全、可靠、易使用和相對投資小的備份方式，是檔案存儲備份之首選。但對長時間保存的磁帶怎樣保障其數據的安全性是檔案行業最為關注的重要問題之一。本文從磁帶保存、轉儲等實際管理過程中遇到的問題出發，介紹怎樣保障存儲在磁帶介質上數據的安全並提出初步建議。
關鍵詞 磁帶 數據存儲 數據安全
隨著社會的發展，檔案資料的存儲形式呈現多樣化，電子數據的存儲問題越來越突出，電子文件長期安全保存問題已引起我們的高度重視。磁帶存儲技術是一種安全、可靠、易使用和相對投資小的備份方式，是檔案存儲備份之首選。本文從磁帶保存、轉儲等實際管理過程中遇到的問題出發，介紹怎樣保障存儲在磁帶介質上數據的安全並提出初步建議。
1 磁帶介質簡介
1.1 磁帶介質的特點
磁帶是一種順序存取的存儲介質，與磁碟相比，磁帶的價格很便宜。除了驅動器和介質成本，磁帶保存在庫中，不消耗電能，不需要使用昂貴的數據中心存儲空間。
磁帶具有存儲海量數據的絕對優勢，雖然磁帶讀取速度相對較慢，但磁帶技術的發展，在大文件、大容量數據的存取上具有較大優勢，速度甚至比磁碟還要快。在數據安全性方面，磁帶可以離站攜帶，並可以離線保護，以免數據受到在線攻擊，因此使用磁帶進行離線備份的優勢就逐漸凸顯出來。另外，磁帶具有30年的有效期(視存儲環境而定)，非常可靠，具有高級伺服系統、一流的磁頭和介質模式、寫入驗證後的讀取功能等。磁帶應當是檔案存儲備份之首選介質。《GB/T 18894—2002 電子文件歸檔與管理規范》中規定，磁帶是檔案存儲載體的形式之一。
1.2 磁帶的類型
在選擇合適的歸檔存儲介質時，有許多因素需要考慮，如為什麼需要歸檔? 歸檔數據的屬性、數據量大小、歸檔數據需要保存的期限、訪問檔案的可能性和頻率以及需要的搜索能力、預算如何等。
目前根據要儲存的數據特點以及發展的需要，主要磁帶類型有：8mm磁帶、DV磁帶、3480、3490、3590 B、3592等。
1.3 磁帶存儲環境要求
磁帶存儲應遠離強磁場、強熱源，並與有害氣體隔離，環境溫度選定合適的范圍。長期保存的磁帶，庫房溫度應控制在15～22℃，庫房相對濕度應控制在40%～60%，同時磁帶應保存在清潔的環境和潔凈的空氣中，注意防灰塵和有害氣體。另外，磁場對磁帶影響極大，據資料報道，磁帶檔案上的信息隨磁場強弱和距離而變化。總之，應嚴格按照磁帶的特點和對環境的特殊要求，建立良好的保存環境。
2 廣州海洋地質調查局磁帶存儲數據安全現狀及原因分析
2.1 安全現狀
到目前為止，廣州海洋地質調查局(以下簡稱廣海局)館藏有各類原始電子數據和成果電子數據的磁帶2萬多盒。廣海局配有精密空調移機加濕機等設備，從環境上保障磁帶儲存要求，還配備有專用的倒帶機，對磁帶進行讀帶和檢測評價。根據制度要求，廣海局每年按照要求對磁帶進行抽檢，檢驗磁帶是否正常，及時發現問題，及時進行數據備份，對長時間保存的磁帶進行評價和轉儲工作。雖然廣海局採取了一定的保障措施，但仍有部分磁帶因保存年代久遠、野外以及早期庫房存放等因素，導致其某些數據發生損壞、丟失等問題。
2.2 原因分析
磁帶發生損破或數據丟失問題的主要表現為磁帶層間粘連、磁帶盒物理結構損壞、磁帶數據丟失等。這些問題磁帶如不能有效處理，會使得磁帶機載入時磁帶的張力系數大於磁帶伺服系統釋放的反張力系數，造成張力與反張力不能匹配，嚴重時會導致磁帶拉伸變形後果或現象。根據廣海局的實際工作情況，主要包括下列情況：
1)早期庫房軟硬體環境無法達到磁帶標准存放要求。
2)磁帶使用年限過長，個別磁帶磁粉脫落導致磁性減弱或數據丟失。
3)磁帶保存年限過久導致其物理結構老化，個別部件運行過程無法恢復至正常位置。
對於當前出現的問題，解決的方法之一就是轉錄。
3 磁帶存儲數據的轉錄
3.1 轉錄的意義和作用
磁帶存儲數據的有效期視存儲環境而定，另外由於磁帶存儲介質的發展，從最早的九軌磁帶、3480、3490、3590到目前普遍使用的到3592磁帶，如果只是單純地進行讀帶、倒帶等基本工作，很難保障數據的長久安全，很有必要將原來的磁帶存儲介質轉儲成當前比較普遍使用的存儲介質，以保證磁帶數據的存儲安全。
在保管的磁帶中，有些磁帶雖然經過多次清洗和倒帶處理，都不能正確地被讀取，造成了數據的丟失。為了解決磁帶保管年代久遠、磁粉脫落等客觀原因，造成數據不完整等問題，應該定期對磁帶存儲數據進行數據轉錄工作。
3.2 轉錄前檢查
核對工作包括磁帶編號、文件個數、MD5碼(每盤磁帶轉儲後系統會生成一個MD5碼，如數據在上傳、下載等過程中數據發生變化時，此MD5碼會發生改變系統會自動報警)等一系列數據內容進行一致性檢查。對此次項目所有磁帶核對後，除原始磁帶本身存在問題的磁帶外(此類磁帶經過多種恢復處理手段後，只有個別數據塊無法讀取)，其餘磁帶檢查均與原始磁帶內實際數據一致。
3.3 磁帶的轉錄過程
在磁帶轉錄過程中，採用數據拷貝、數據解析、檢測處理以及恢復處理等模塊對磁帶數據進行相關的分析以及處理，並按照MD5 模塊格式進行數據校驗檢測等。對於二進制文本文件，數據檢查工具有：TXT記事本或寫字板文件；FlexHEX.exe軟體等。對於海底攝像磁帶數據檢查工具：採用流行的播放工具Media Player軟體，QQ影音，Quicktime Player等播放軟體。
在保管的磁帶中，原始數據磁帶格式為SEG-D和SEG-Y，成果磁帶數據格式為SEG-Y，按照《SY/T6550—2003 地震勘探數據轉儲》要求，原始磁帶應將SEG-D 格式解編後轉換為SEG-Y 格式輸出。但在實際中發現SEG-D格式數據解編後會丟失部分數據頭段信息。因此，為保持數據的完整性，原始磁帶數據(SEG-D)轉錄時不進行數據格式轉換，所有磁帶做無損拷貝轉儲。
3.4 磁帶轉錄輸出存儲
磁帶庫現有的磁帶類型包括3480、3490、3590及8mm磁帶。目前廣海局野外船隻上採集系統配置的是IBM 3592磁帶機，為與野外磁帶類型互相兼容，選用3592磁帶作為磁帶轉儲的輸出磁帶介質，這樣在磁帶機及磁帶的配置選型方面都是比較合理的，同時為了數據存儲安全進行了雙備份磁帶輸出。
4 結論
磁帶作為數據存儲的主要載體，在日常管理中必須加強安全管理工作，對磁帶存儲介質的定期檢查工作，如發現問題應及時採取恢復措施。為保證磁帶數據的存儲安全，磁帶轉錄工作將是一個常態的過程。只有科學有效地正確理解和掌握磁帶的使用、管理、清潔和存儲環境等方面要求，才能保證磁帶的長久安全和有效。
參考文獻
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[3]秦書凰.數字磁帶在檔案數字化存儲中的應用技巧[J].機電兵船檔案，2004(5).
『貳』 磁帶機備份究竟是怎樣的
磁帶機備份究竟是怎樣的？關於磁帶機備份的介紹
磁帶是備份技術的精髓，它可以為所有的商業類型提供低成本的、長期的數據存儲。雖然性能相對來講較低，但磁帶適合各類存儲架構，這些存儲架構可以讓用戶用相對較少的錢來存儲大量的數據――這是一種非常理想的對較貴硬碟數據保護的方法。今天，硬碟存儲的價格在不斷下降，使得很多公司選擇磁帶機備份的產品，因為磁碟備份的方法更快並且需要更少的恢復時間。但是磁帶仍然在很多檔案和災難恢復應用中成為適用的平台。
磁帶介質
磁帶技術是從介質開始的――盒式磁帶。簡單來說，磁帶就是塗有磁性介質塑料薄膜構成的連續的條帶，磁帶被纏繞在一個錠子上並且封裝在一個特殊設計的機械盒子里，這個盒子可以保護磁帶不受損害和防止灰塵。磁帶系統中的盒子就類似於硬碟的殼子。盒式磁帶在使用前要插入到磁帶機內，並且為了運輸和存儲的方便可以從磁帶機備份中移除。盒式磁帶可以被設計為特別的磁帶機架構(比如Travan,數字數據存儲(DDS)，數字線性磁帶(DLT)或者線性磁帶開放 (LTO)，並且一旦設計好就不可更換，因此磁帶系統必須要根據技術本身的壽命以及介質的成本來選擇，這一點對於磁帶存儲的策略來講非常重要。
當實現一個磁帶系統時，必須要為磁帶機備份做充足的准備。小一點的公司可以選擇一定量的磁帶來提供存儲備份，大一些的公司可以使用更多的磁帶來做長期文檔備份以及在南恢復，因此經常需要海運這些存儲設備通過像Iron Mountain這樣的公司。更大一些的公司可能最終需要好幾萬的磁帶。
丟失或者磁帶被偷都會對成千上萬的客戶的個人數據帶來損失，因此存儲管理員要對磁帶的安全以及磁帶介質的運輸進行密切的注意，這一點顯得非常重要。像Iron Mountain這樣的公司將會上門來取你的磁帶;而使用通用的運輸可能會造成不安全。如果安全之門被破壞，管理員們就需要有相應的對策來減少損失並且藉助一些法律保護。公司們更加願意通過備份軟體的內嵌應用的加密演算法保護數據，以免數據被偷或被盜用。
總體而言，磁帶機備份是不會永遠的，因此管理員必須考慮磁帶生命周期這個因素。機械的磨損以及磁帶介質本身都會影響其壽命。比如，一個典型的 DDS盒式磁帶可以使用2000次或者做100次的完全備份――然後磁帶就會被損壞。每一次重寫後，隨著時間的推移，磁帶的數據可靠性都會變得慢慢變得更差，因此管理員需要定期重寫磁帶數據以保證數據的完整性。DDS磁帶可以保證數據10年或者更久有效。相比較，LTO磁帶則可以使用100萬次(雖然一次完全的備份需要多次操作)，並且可以維持20000載入/卸載，並且數據可以保持30年有效。
磁帶機
磁帶機是一個機電設備，它可以對盒式磁帶進行讀寫，並且和計算機的其它設備交互數據。磁帶機備份可以使用螺旋式或者線性方式來訪問磁帶。螺旋式的磁帶機使用一個旋轉的頭來讀些數據;而線性磁帶則是用一個固定的頭來讀些數據。當今根據這兩種讀寫方式有很多的磁帶機格式，選擇一個適合的磁帶機備份需要考慮容量因素、性能、速度、介質的成本以及技術本身的壽命：
● 高級智能磁帶(AIT)。這種螺旋式的磁頭技術針對計算機數據存儲在8mm的盒式磁帶而設計。AIT盒式磁帶可以支持400GB的壓縮數據，並且磁帶機備份可以達到48Mbps的傳輸速率(同樣是壓縮格式)
● 數字數據存儲(DDS)。這種螺旋式的磁頭技術專門為計算機數據存儲在4mm的數字音頻盒式磁帶(DAT)上。目前有五代DDS格式，可以支持2GB、8GB、24GB、36GB以及72GB的DAT。小量的存儲空間使得DDS技術更適用於一些小的或者中型的公司。
● 數字線性磁帶(DLT)。這種線性磁帶技術通過一系列128或者1280數據軌道來記錄數據。DLZ1壓縮演算法可以幫你存儲更多的數據，並且增加了讀寫速度。通常DLT盒式磁帶可以存儲160GB的未壓縮數據，並且通過SuperDLT(DLT-S),盒式磁帶可以支持800GB的壓縮數據。DLT磁帶機備份的讀寫速度可達60Mbps。
● 線性磁帶開放協議(LTO)。這種開放標準的線性磁帶技術已經有了好幾個版本的更新。最新一代的LTO-4標准可以支持1.6TB的壓縮數據存儲，並且傳輸速率達240Mbps。即將到來的LTO標准可以達到3.2TB的存儲量並且數據傳輸率可達360Mbps,或者6.4TB的存儲量以及540Mbps 的傳輸率。同時，LTO-4是第一個將加密演算法實現在磁帶機備份上，所用的加密演算法是256位的AES-GCM演算法。
● Travan。這種企業級的螺旋式磁帶個市通過QIC組織標准化，並且也演變了很多版本。它可以接受的最大存儲容量是20GB以及40GB的壓縮存儲。
和硬碟以及光存儲不同的是，磁帶需要日常的維護。磁帶介質要和磁帶機備份讀寫頭相接觸，因此讀寫頭必須要定期的清理干凈以防止剩餘磁介質的不斷堆積，從而導致讀寫問題。具有讀寫頭清理功能的盒式磁帶可以處理這件事情，當然也需要人的初期干預讓整個過程自動化。
但是，維護的事情可能對一些缺乏IT經驗的公司成為很大的問題。忽視維護就會最終導致備份問題。遠程的磁帶系統更需要存儲管理員特別的關注以保證定期的維護。今天，遠程的磁帶系統都部署了遠程的備份技術，這種備份技術可以將遠程辦公室的數據傳到公司的數據中心做一個備份。
磁帶庫
當然，磁帶機備份每次只能對一個磁帶操作，並且一個磁帶也不太可能將整個公司的數據備份下來。通常有兩種辦法當需要更多磁帶存儲空間時：一種就是當前一個磁帶被用完後插入另一個磁帶，還有一種方法就是使用多磁帶機，通過磁帶庫系統來管理。當使用多磁帶機備份時，備份工作就會自動在兩個或者更多個磁帶上進行備份，而不需要人工的干預。當前有很多的磁帶庫廠商，包括IBM,Quantum，HP,Tandberg Data以及Spectra Logic公司。
在很多的實際案例中，將多個磁帶機組成一個系統是不夠的――磁帶還是需要手動插入或者移除。將來一種可以擴充磁帶存儲空間而又減少人犯錯的方法就是使用帶自動裝入功能的磁帶庫。自動裝入器相當於一個機器人的機制，它可以選擇磁帶，並將它插入磁帶機;或者移除一個磁帶當這個磁帶已經被寫滿時。這種磁帶庫經常包括管理工具，該管理工具可以跟蹤磁帶目錄以及物理位置，該功能可以讓用戶無需知道一個文件的具體位置就訪問到該文件。
備份應用程序
應用程序軟體在磁帶機備份策略中起到很重要的作用。備份軟體是一個重要的管理工具，它介於備份硬體和數據之間，允許管理員決定何時何地來備份所選文件、文件夾、驅動器、伺服器甚至整個數據中心。備份軟體業支持自動備份功能，也就是說不需要人工的干預就可以實現周期性的備份(比如每天晚上或者每個周末)。有一些備份軟體支持加密，從而在將數據發送時保護數據。大部分公司的備份工具都可以給技術工人或者管理員發尋呼或者E-mail警報來告知備份過程中遇到的錯誤。
EMC Legato以及Symantec Veritas是兩個眾所周知的備份工具，雖然眾多的廠商針對需求提供了很多的軟體。當然，備份軟體的選擇不僅僅需要考慮成本。硬體的兼容性、管理特性、自動化能力以及服務/維持等等在磁帶機備份產品評估時都需要考慮。
『叄』 磁帶錄放音的原理是什麼
磁帶錄放音：將聲音信號轉換成相應變化的磁場，以剩磁的形式記錄在磁帶上的過程，稱磁性錄音。其原理是基於硬磁性材料被磁化後留有剩磁以及一長條硬磁性材料可以分段磁化的現象。錄有聲音信號的磁性媒質以與錄音相同的速度通過有縫隙的環形放音磁頭，記錄在媒質上的磁通就會在磁頭線圈中感應出與信號相應的電動勢，經放大後重放出原來的聲音。磁帶錄音機主要分盤式和盒式兩種。磁帶是磁帶存儲系統是所有存儲媒體中單位存儲信息成本最低、容量最大、標准化程度最高的常用存儲介質之一。它互換性好、易於保存，近年來由於採用了具有高糾錯能力的編碼技術和即寫即讀的通道技術，大大提高了磁帶存儲的可靠性和讀寫速度。
根據讀寫磁帶的工作原理可分為螺旋掃描技術、線性記錄(數據流)技術、DLT技術以及比較先進的LTO技術。螺旋掃描讀寫技術：以螺旋掃描方式讀寫磁帶上數據的磁帶讀寫技術與錄像機基本相似，磁帶纏繞磁鼓的大部分，並水平低速前進，而磁鼓在磁帶讀寫過程中反向高速旋轉，安裝在磁鼓表面的磁頭在旋轉過程中完成數據的存取讀寫工作。其磁頭在讀寫過程中與磁帶保持15度傾角，磁軌在磁帶上以75度傾角平行排列。採用這種讀寫技術在同樣磁帶面積上可以獲得更多的數據通道，充分利用了磁帶的有效存儲空間，因而擁有較高的數據存取密度。
『肆』 磁帶是怎樣記錄聲音的請給我講講原理
工作原理：錄音磁頭實際上是個蹄形電磁鐵，兩極相距很近，中間只留個狹縫。整個磁頭封在金屬殼內。錄音磁帶的帶基上塗著一層磁粉，實際上就是許多鐵磁性小顆粒。
磁帶緊貼著錄音磁頭走過，音頻電流使得錄音頭縫隙處磁場的強弱、方向不斷變化，磁帶上的磁粉也就被磁化成一個個磁極方向和磁性強弱各不相同的「小磁鐵」，聲音信號就這樣記錄在磁帶上了。
放音頭的結構和錄音頭相似。當磁帶從放音頭的狹縫前走過時，磁帶上「小磁鐵」產生的磁場穿過放音頭的線圈。由於「小磁鐵」的極性和磁性強弱各不相同，它在線圈內產生的磁通量也在不斷變化，於是在線圈中產生感應電流，放大後就可以在揚聲器中發出聲音。
(4)磁帶存儲技術原理擴展閱讀
磁帶的種類：
1、1/4英寸帶卷磁帶：
QIC(Quarter Inch Cartridge：1/4英寸帶卷)磁帶是一種帶寬為1/4英寸，配有帶盒的盒式磁帶，也叫1/4英寸磁帶。它有兩種規格，即DC6000和DC2000。其中DC6000磁帶的驅動器是5.25英寸，已淘汰。
而DC2000磁帶的驅動器只有3.5英寸，驅動器價格低，標准化程度高，生產廠家多相互兼容，一盒DC2000磁帶的存儲容量一般為400MB，是目前應用較多的磁帶之一。
2、數字音頻磁帶：
DAT(Digital Audio Tape：數字音頻磁帶)磁帶，磁帶寬為0.15英寸(4mm)，又叫4mm磁帶。由於該磁帶存儲系統採用了螺旋掃描技術，使得該磁帶具有很高的存儲容量。
DAT磁帶系統一般都採用了即寫即讀和壓縮技術，既提高了系統的可靠性和數據傳輸率，又提高了存儲容量。目前一盒DAT磁帶的存儲容量可達到12GB，同時DAT磁帶和驅動器的生產廠商較多是一種很有前途的數據備份產品。
3、8mm磁帶：
是一種僅由Exabyte公司開發、適合於大中型網路和多用戶系統的大容量磁帶。8mm磁帶及其驅動器也採用了螺旋掃描技術，而且磁帶較寬，因而存儲容量極高，一盒磁帶的最高容量可達14GB。但品牌單一，種類較少。
4、1/2英寸磁帶：
該類磁帶又分為DLT(數字線性磁帶)磁帶和IBM3480/3490/3590系列磁帶兩類。由於DLT磁帶技術發展較快，已成為網路備份磁帶機和磁帶庫系統的重要標准，又因為容量大、速度高和獨一無二的發展潛力，使其在中高備份系統中獨占鰲頭。
『伍』 磁帶機的磁帶存儲的工作原理
磁帶是磁帶存儲系統是所有存儲媒體中單位存儲信息成本最低、容量最大、標准化程度最高的常用存儲介質之一。它互換性好、易於保存，近年來由於採用了具有高糾錯能力的編碼技術和即寫即讀的通道技術，大大提高了磁帶存儲的可靠性和讀寫速度。根據讀寫磁帶的工作原理可分為螺旋掃描技術、線性記錄(數據流)技術、DLT技術以及比較先進的LTO技術 該類磁帶又分為DLT(數字線性磁帶)磁帶和IBM3480/3490/3590系列磁帶兩類。由於DLT磁帶技術發展較快，已成為網路備份磁帶機和磁帶庫系統的重要標准，又因為容量大、速度高和獨一無二的發展潛力，使其在中高備份系統中獨占鰲頭。DLT磁帶每盒容量高達35GB，單位容量成本較低;IBM3480/3490/3590系列磁帶是由IBM公司生產，每盒磁帶的存儲容量可達10GB，所對應的驅動系統實際上是一個磁帶庫，可以存放多盒磁帶，其機械手可自動選擇其中任意一盒磁帶到驅動器上。
『陸』 運用於電子計算機的磁帶存儲器的工作原理是什麼
在磁帶存儲器中，利用一種稱為磁頭的裝置來形成和判別磁層中的不同磁化狀態。磁頭實際上是由軟磁材料做鐵芯繞有讀寫線圈的電磁鐵。當寫線圈中通過一定方向的脈沖電流時，鐵芯內就產生一定方向的磁通。由於鐵芯是高導磁率材料，而鐵芯空隙處為非磁性材料，故在鐵芯空隙處集中很強的磁場。上述過程稱為寫入。顯然，一個磁化元就是一個存儲元，一個磁化元中存儲一位二進制信息。當載磁體相對於磁頭運動時，就可以連續寫入一連串的二進制信息。當磁頭經過載磁體的磁化元時，由於磁頭鐵芯是良好的導磁材料，磁化元的磁力線很容易通過磁頭而形成閉合磁通迴路。不同極性的磁化元在鐵芯里的方向是不同的。負號表示感應電勢的方向與磁通的變化方向相反。不同的磁化狀態，所產生的感應電勢方向不同。這樣，不同方向的感應電勢經讀出放大器放大鑒別，就可判知讀出的信息是1還是0。
『柒』 在如今的科技時代，電視台為何依然用磁帶保存視頻
雖然已經很少能在黑白電影之外看到磁帶的身影了，但這一古老的數據存儲方式或許才是數據存儲的未來。你可能會發出疑問：真的嗎？磁帶？
實際上，世界上大部分數據仍然保留在磁帶上，包括基礎科學數據，如粒子物理和射電天文學，人類遺產和國家檔案，重要電影，銀行，保險，石油勘探等行業。甚至還有一群人(包括我，在材料科學，工程或物理方面接受過培訓)，而這些人的工作就是不斷改進磁帶存儲的性能。
磁帶的確已經存在很長一段時間了，但即使是這樣，這項技術也沒有被時間凍結而停止發展。恰恰相反，像硬碟和晶體管一樣，磁帶在過去幾十年中取得了巨大進步。
第一個IBM的商用數字磁帶存儲系統Model 726可以在一卷磁帶上存儲大約1.1兆位元組。
IBM首個商用數據存儲磁帶
時至今日，現代磁帶盒可容納15TB。一個機器人磁帶庫最多可包含278PB的數據。存儲這樣的數據量將耗費超過3.97億個光碟，如果把這些磁碟堆疊則將形成超過476公里的高塔。
磁碟驅動器正在達到極限(明顯後勁不足了)，但磁帶的性能變得越來越強。
大數據分析和人工智慧的快速發展為企業提供了強大的激勵機制，企業可以利用這些技術來分析其業務方方面面的信息。現在，財務法規要求公司和機構必須保留記錄的時間比過去更長。所以各種各樣的公司和機構存儲的數據都變得越來越冗雜。