‘壹’ 磁带介质存储数据安全管理
唐卫
(中国地质调查局广州海洋地质调查局)
摘要 随着数据量的增长，大容量数据存储介质的需求大幅增加。数据存储也成为大家共同关注的问题。磁带存储技术是一种安全、可靠、易使用和相对投资小的备份方式，是档案存储备份之首选。但对长时间保存的磁带怎样保障其数据的安全性是档案行业最为关注的重要问题之一。本文从磁带保存、转储等实际管理过程中遇到的问题出发，介绍怎样保障存储在磁带介质上数据的安全并提出初步建议。
关键词 磁带 数据存储 数据安全
随着社会的发展，档案资料的存储形式呈现多样化，电子数据的存储问题越来越突出，电子文件长期安全保存问题已引起我们的高度重视。磁带存储技术是一种安全、可靠、易使用和相对投资小的备份方式，是档案存储备份之首选。本文从磁带保存、转储等实际管理过程中遇到的问题出发，介绍怎样保障存储在磁带介质上数据的安全并提出初步建议。
1 磁带介质简介
1.1 磁带介质的特点
磁带是一种顺序存取的存储介质，与磁盘相比，磁带的价格很便宜。除了驱动器和介质成本，磁带保存在库中，不消耗电能，不需要使用昂贵的数据中心存储空间。
磁带具有存储海量数据的绝对优势，虽然磁带读取速度相对较慢，但磁带技术的发展，在大文件、大容量数据的存取上具有较大优势，速度甚至比磁盘还要快。在数据安全性方面，磁带可以离站携带，并可以离线保护，以免数据受到在线攻击，因此使用磁带进行离线备份的优势就逐渐凸显出来。另外，磁带具有30年的有效期(视存储环境而定)，非常可靠，具有高级伺服系统、一流的磁头和介质模式、写入验证后的读取功能等。磁带应当是档案存储备份之首选介质。《GB/T 18894—2002 电子文件归档与管理规范》中规定，磁带是档案存储载体的形式之一。
1.2 磁带的类型
在选择合适的归档存储介质时，有许多因素需要考虑，如为什么需要归档? 归档数据的属性、数据量大小、归档数据需要保存的期限、访问档案的可能性和频率以及需要的搜索能力、预算如何等。
目前根据要储存的数据特点以及发展的需要，主要磁带类型有：8mm磁带、DV磁带、3480、3490、3590 B、3592等。
1.3 磁带存储环境要求
磁带存储应远离强磁场、强热源，并与有害气体隔离，环境温度选定合适的范围。长期保存的磁带，库房温度应控制在15～22℃，库房相对湿度应控制在40%～60%，同时磁带应保存在清洁的环境和洁净的空气中，注意防灰尘和有害气体。另外，磁场对磁带影响极大，据资料报道，磁带档案上的信息随磁场强弱和距离而变化。总之，应严格按照磁带的特点和对环境的特殊要求，建立良好的保存环境。
2 广州海洋地质调查局磁带存储数据安全现状及原因分析
2.1 安全现状
到目前为止，广州海洋地质调查局(以下简称广海局)馆藏有各类原始电子数据和成果电子数据的磁带2万多盒。广海局配有精密空调移机加湿机等设备，从环境上保障磁带储存要求，还配备有专用的倒带机，对磁带进行读带和检测评价。根据制度要求，广海局每年按照要求对磁带进行抽检，检验磁带是否正常，及时发现问题，及时进行数据备份，对长时间保存的磁带进行评价和转储工作。虽然广海局采取了一定的保障措施，但仍有部分磁带因保存年代久远、野外以及早期库房存放等因素，导致其某些数据发生损坏、丢失等问题。
2.2 原因分析
磁带发生损破或数据丢失问题的主要表现为磁带层间粘连、磁带盒物理结构损坏、磁带数据丢失等。这些问题磁带如不能有效处理，会使得磁带机加载时磁带的张力系数大于磁带伺服系统释放的反张力系数，造成张力与反张力不能匹配，严重时会导致磁带拉伸变形后果或现象。根据广海局的实际工作情况，主要包括下列情况：
1)早期库房软硬件环境无法达到磁带标准存放要求。
2)磁带使用年限过长，个别磁带磁粉脱落导致磁性减弱或数据丢失。
3)磁带保存年限过久导致其物理结构老化，个别部件运行过程无法恢复至正常位置。
对于当前出现的问题，解决的方法之一就是转录。
3 磁带存储数据的转录
3.1 转录的意义和作用
磁带存储数据的有效期视存储环境而定，另外由于磁带存储介质的发展，从最早的九轨磁带、3480、3490、3590到目前普遍使用的到3592磁带，如果只是单纯地进行读带、倒带等基本工作，很难保障数据的长久安全，很有必要将原来的磁带存储介质转储成当前比较普遍使用的存储介质，以保证磁带数据的存储安全。
在保管的磁带中，有些磁带虽然经过多次清洗和倒带处理，都不能正确地被读取，造成了数据的丢失。为了解决磁带保管年代久远、磁粉脱落等客观原因，造成数据不完整等问题，应该定期对磁带存储数据进行数据转录工作。
3.2 转录前检查
核对工作包括磁带编号、文件个数、MD5码(每盘磁带转储后系统会生成一个MD5码，如数据在上传、下载等过程中数据发生变化时，此MD5码会发生改变系统会自动报警)等一系列数据内容进行一致性检查。对此次项目所有磁带核对后，除原始磁带本身存在问题的磁带外(此类磁带经过多种恢复处理手段后，只有个别数据块无法读取)，其余磁带检查均与原始磁带内实际数据一致。
3.3 磁带的转录过程
在磁带转录过程中，采用数据拷贝、数据解析、检测处理以及恢复处理等模块对磁带数据进行相关的分析以及处理，并按照MD5 模块格式进行数据校验检测等。对于二进制文本文件，数据检查工具有：TXT记事本或写字板文件；FlexHEX.exe软件等。对于海底摄像磁带数据检查工具：采用流行的播放工具Media Player软件，QQ影音，Quicktime Player等播放软件。
在保管的磁带中，原始数据磁带格式为SEG-D和SEG-Y，成果磁带数据格式为SEG-Y，按照《SY/T6550—2003 地震勘探数据转储》要求，原始磁带应将SEG-D 格式解编后转换为SEG-Y 格式输出。但在实际中发现SEG-D格式数据解编后会丢失部分数据头段信息。因此，为保持数据的完整性，原始磁带数据(SEG-D)转录时不进行数据格式转换，所有磁带做无损拷贝转储。
3.4 磁带转录输出存储
磁带库现有的磁带类型包括3480、3490、3590及8mm磁带。目前广海局野外船只上采集系统配置的是IBM 3592磁带机，为与野外磁带类型互相兼容，选用3592磁带作为磁带转储的输出磁带介质，这样在磁带机及磁带的配置选型方面都是比较合理的，同时为了数据存储安全进行了双备份磁带输出。
4 结论
磁带作为数据存储的主要载体，在日常管理中必须加强安全管理工作，对磁带存储介质的定期检查工作，如发现问题应及时采取恢复措施。为保证磁带数据的存储安全，磁带转录工作将是一个常态的过程。只有科学有效地正确理解和掌握磁带的使用、管理、清洁和存储环境等方面要求，才能保证磁带的长久安全和有效。
参考文献
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[2]王伟红.对做好新型载体海洋档案保护技术工作的几点思考[J].海洋信息，2010(4).
[3]秦书凰.数字磁带在档案数字化存储中的应用技巧[J].机电兵船档案，2004(5).
‘贰’ 磁带机备份究竟是怎样的
磁带机备份究竟是怎样的？关于磁带机备份的介绍
磁带是备份技术的精髓，它可以为所有的商业类型提供低成本的、长期的数据存储。虽然性能相对来讲较低，但磁带适合各类存储架构，这些存储架构可以让用户用相对较少的钱来存储大量的数据――这是一种非常理想的对较贵硬盘数据保护的方法。今天，硬盘存储的价格在不断下降，使得很多公司选择磁带机备份的产品，因为磁盘备份的方法更快并且需要更少的恢复时间。但是磁带仍然在很多档案和灾难恢复应用中成为适用的平台。
磁带介质
磁带技术是从介质开始的――盒式磁带。简单来说，磁带就是涂有磁性介质塑料薄膜构成的连续的条带，磁带被缠绕在一个锭子上并且封装在一个特殊设计的机械盒子里，这个盒子可以保护磁带不受损害和防止灰尘。磁带系统中的盒子就类似于硬盘的壳子。盒式磁带在使用前要插入到磁带机内，并且为了运输和存储的方便可以从磁带机备份中移除。盒式磁带可以被设计为特别的磁带机架构(比如Travan,数字数据存储(DDS)，数字线性磁带(DLT)或者线性磁带开放 (LTO)，并且一旦设计好就不可更换，因此磁带系统必须要根据技术本身的寿命以及介质的成本来选择，这一点对于磁带存储的策略来讲非常重要。
当实现一个磁带系统时，必须要为磁带机备份做充足的准备。小一点的公司可以选择一定量的磁带来提供存储备份，大一些的公司可以使用更多的磁带来做长期文档备份以及在南恢复，因此经常需要海运这些存储设备通过像Iron Mountain这样的公司。更大一些的公司可能最终需要好几万的磁带。
丢失或者磁带被偷都会对成千上万的客户的个人数据带来损失，因此存储管理员要对磁带的安全以及磁带介质的运输进行密切的注意，这一点显得非常重要。像Iron Mountain这样的公司将会上门来取你的磁带;而使用通用的运输可能会造成不安全。如果安全之门被破坏，管理员们就需要有相应的对策来减少损失并且借助一些法律保护。公司们更加愿意通过备份软件的内嵌应用的加密算法保护数据，以免数据被偷或被盗用。
总体而言，磁带机备份是不会永远的，因此管理员必须考虑磁带生命周期这个因素。机械的磨损以及磁带介质本身都会影响其寿命。比如，一个典型的 DDS盒式磁带可以使用2000次或者做100次的完全备份――然后磁带就会被损坏。每一次重写后，随着时间的推移，磁带的数据可靠性都会变得慢慢变得更差，因此管理员需要定期重写磁带数据以保证数据的完整性。DDS磁带可以保证数据10年或者更久有效。相比较，LTO磁带则可以使用100万次(虽然一次完全的备份需要多次操作)，并且可以维持20000加载/卸载，并且数据可以保持30年有效。
磁带机
磁带机是一个机电设备，它可以对盒式磁带进行读写，并且和计算机的其它设备交互数据。磁带机备份可以使用螺旋式或者线性方式来访问磁带。螺旋式的磁带机使用一个旋转的头来读些数据;而线性磁带则是用一个固定的头来读些数据。当今根据这两种读写方式有很多的磁带机格式，选择一个适合的磁带机备份需要考虑容量因素、性能、速度、介质的成本以及技术本身的寿命：
● 高级智能磁带(AIT)。这种螺旋式的磁头技术针对计算机数据存储在8mm的盒式磁带而设计。AIT盒式磁带可以支持400GB的压缩数据，并且磁带机备份可以达到48Mbps的传输速率(同样是压缩格式)
● 数字数据存储(DDS)。这种螺旋式的磁头技术专门为计算机数据存储在4mm的数字音频盒式磁带(DAT)上。目前有五代DDS格式，可以支持2GB、8GB、24GB、36GB以及72GB的DAT。小量的存储空间使得DDS技术更适用于一些小的或者中型的公司。
● 数字线性磁带(DLT)。这种线性磁带技术通过一系列128或者1280数据轨道来记录数据。DLZ1压缩算法可以帮你存储更多的数据，并且增加了读写速度。通常DLT盒式磁带可以存储160GB的未压缩数据，并且通过SuperDLT(DLT-S),盒式磁带可以支持800GB的压缩数据。DLT磁带机备份的读写速度可达60Mbps。
● 线性磁带开放协议(LTO)。这种开放标准的线性磁带技术已经有了好几个版本的更新。最新一代的LTO-4标准可以支持1.6TB的压缩数据存储，并且传输速率达240Mbps。即将到来的LTO标准可以达到3.2TB的存储量并且数据传输率可达360Mbps,或者6.4TB的存储量以及540Mbps 的传输率。同时，LTO-4是第一个将加密算法实现在磁带机备份上，所用的加密算法是256位的AES-GCM算法。
● Travan。这种企业级的螺旋式磁带个市通过QIC组织标准化，并且也演变了很多版本。它可以接受的最大存储容量是20GB以及40GB的压缩存储。
和硬盘以及光存储不同的是，磁带需要日常的维护。磁带介质要和磁带机备份读写头相接触，因此读写头必须要定期的清理干净以防止剩余磁介质的不断堆积，从而导致读写问题。具有读写头清理功能的盒式磁带可以处理这件事情，当然也需要人的初期干预让整个过程自动化。
但是，维护的事情可能对一些缺乏IT经验的公司成为很大的问题。忽视维护就会最终导致备份问题。远程的磁带系统更需要存储管理员特别的关注以保证定期的维护。今天，远程的磁带系统都部署了远程的备份技术，这种备份技术可以将远程办公室的数据传到公司的数据中心做一个备份。
磁带库
当然，磁带机备份每次只能对一个磁带操作，并且一个磁带也不太可能将整个公司的数据备份下来。通常有两种办法当需要更多磁带存储空间时：一种就是当前一个磁带被用完后插入另一个磁带，还有一种方法就是使用多磁带机，通过磁带库系统来管理。当使用多磁带机备份时，备份工作就会自动在两个或者更多个磁带上进行备份，而不需要人工的干预。当前有很多的磁带库厂商，包括IBM,Quantum，HP,Tandberg Data以及Spectra Logic公司。
在很多的实际案例中，将多个磁带机组成一个系统是不够的――磁带还是需要手动插入或者移除。将来一种可以扩充磁带存储空间而又减少人犯错的方法就是使用带自动装入功能的磁带库。自动装入器相当于一个机器人的机制，它可以选择磁带，并将它插入磁带机;或者移除一个磁带当这个磁带已经被写满时。这种磁带库经常包括管理工具，该管理工具可以跟踪磁带目录以及物理位置，该功能可以让用户无需知道一个文件的具体位置就访问到该文件。
备份应用程序
应用程序软件在磁带机备份策略中起到很重要的作用。备份软件是一个重要的管理工具，它介于备份硬件和数据之间，允许管理员决定何时何地来备份所选文件、文件夹、驱动器、服务器甚至整个数据中心。备份软件业支持自动备份功能，也就是说不需要人工的干预就可以实现周期性的备份(比如每天晚上或者每个周末)。有一些备份软件支持加密，从而在将数据发送时保护数据。大部分公司的备份工具都可以给技术工人或者管理员发寻呼或者E-mail警报来告知备份过程中遇到的错误。
EMC Legato以及Symantec Veritas是两个众所周知的备份工具，虽然众多的厂商针对需求提供了很多的软件。当然，备份软件的选择不仅仅需要考虑成本。硬件的兼容性、管理特性、自动化能力以及服务/维持等等在磁带机备份产品评估时都需要考虑。
‘叁’ 磁带录放音的原理是什么
磁带录放音：将声音信号转换成相应变化的磁场，以剩磁的形式记录在磁带上的过程，称磁性录音。其原理是基于硬磁性材料被磁化后留有剩磁以及一长条硬磁性材料可以分段磁化的现象。录有声音信号的磁性媒质以与录音相同的速度通过有缝隙的环形放音磁头，记录在媒质上的磁通就会在磁头线圈中感应出与信号相应的电动势，经放大后重放出原来的声音。磁带录音机主要分盘式和盒式两种。磁带是磁带存储系统是所有存储媒体中单位存储信息成本最低、容量最大、标准化程度最高的常用存储介质之一。它互换性好、易于保存，近年来由于采用了具有高纠错能力的编码技术和即写即读的通道技术，大大提高了磁带存储的可靠性和读写速度。
根据读写磁带的工作原理可分为螺旋扫描技术、线性记录(数据流)技术、DLT技术以及比较先进的LTO技术。螺旋扫描读写技术：以螺旋扫描方式读写磁带上数据的磁带读写技术与录像机基本相似，磁带缠绕磁鼓的大部分，并水平低速前进，而磁鼓在磁带读写过程中反向高速旋转，安装在磁鼓表面的磁头在旋转过程中完成数据的存取读写工作。其磁头在读写过程中与磁带保持15度倾角，磁道在磁带上以75度倾角平行排列。采用这种读写技术在同样磁带面积上可以获得更多的数据通道，充分利用了磁带的有效存储空间，因而拥有较高的数据存取密度。
‘肆’ 磁带是怎样记录声音的请给我讲讲原理
工作原理：录音磁头实际上是个蹄形电磁铁，两极相距很近，中间只留个狭缝。整个磁头封在金属壳内。录音磁带的带基上涂着一层磁粉，实际上就是许多铁磁性小颗粒。
磁带紧贴着录音磁头走过，音频电流使得录音头缝隙处磁场的强弱、方向不断变化，磁带上的磁粉也就被磁化成一个个磁极方向和磁性强弱各不相同的“小磁铁”，声音信号就这样记录在磁带上了。
放音头的结构和录音头相似。当磁带从放音头的狭缝前走过时，磁带上“小磁铁”产生的磁场穿过放音头的线圈。由于“小磁铁”的极性和磁性强弱各不相同，它在线圈内产生的磁通量也在不断变化，于是在线圈中产生感应电流，放大后就可以在扬声器中发出声音。
(4)磁带存储技术原理扩展阅读
磁带的种类：
1、1/4英寸带卷磁带：
QIC(Quarter Inch Cartridge：1/4英寸带卷)磁带是一种带宽为1/4英寸，配有带盒的盒式磁带，也叫1/4英寸磁带。它有两种规格，即DC6000和DC2000。其中DC6000磁带的驱动器是5.25英寸，已淘汰。
而DC2000磁带的驱动器只有3.5英寸，驱动器价格低，标准化程度高，生产厂家多相互兼容，一盒DC2000磁带的存储容量一般为400MB，是目前应用较多的磁带之一。
2、数字音频磁带：
DAT(Digital Audio Tape：数字音频磁带)磁带，磁带宽为0.15英寸(4mm)，又叫4mm磁带。由于该磁带存储系统采用了螺旋扫描技术，使得该磁带具有很高的存储容量。
DAT磁带系统一般都采用了即写即读和压缩技术，既提高了系统的可靠性和数据传输率，又提高了存储容量。目前一盒DAT磁带的存储容量可达到12GB，同时DAT磁带和驱动器的生产厂商较多是一种很有前途的数据备份产品。
3、8mm磁带：
是一种仅由Exabyte公司开发、适合于大中型网络和多用户系统的大容量磁带。8mm磁带及其驱动器也采用了螺旋扫描技术，而且磁带较宽，因而存储容量极高，一盒磁带的最高容量可达14GB。但品牌单一，种类较少。
4、1/2英寸磁带：
该类磁带又分为DLT(数字线性磁带)磁带和IBM3480/3490/3590系列磁带两类。由于DLT磁带技术发展较快，已成为网络备份磁带机和磁带库系统的重要标准，又因为容量大、速度高和独一无二的发展潜力，使其在中高备份系统中独占鳌头。
‘伍’ 磁带机的磁带存储的工作原理
磁带是磁带存储系统是所有存储媒体中单位存储信息成本最低、容量最大、标准化程度最高的常用存储介质之一。它互换性好、易于保存，近年来由于采用了具有高纠错能力的编码技术和即写即读的通道技术，大大提高了磁带存储的可靠性和读写速度。根据读写磁带的工作原理可分为螺旋扫描技术、线性记录(数据流)技术、DLT技术以及比较先进的LTO技术 该类磁带又分为DLT(数字线性磁带)磁带和IBM3480/3490/3590系列磁带两类。由于DLT磁带技术发展较快，已成为网络备份磁带机和磁带库系统的重要标准，又因为容量大、速度高和独一无二的发展潜力，使其在中高备份系统中独占鳌头。DLT磁带每盒容量高达35GB，单位容量成本较低;IBM3480/3490/3590系列磁带是由IBM公司生产，每盒磁带的存储容量可达10GB，所对应的驱动系统实际上是一个磁带库，可以存放多盒磁带，其机械手可自动选择其中任意一盒磁带到驱动器上。
‘陆’ 运用于电子计算机的磁带存储器的工作原理是什么
在磁带存储器中，利用一种称为磁头的装置来形成和判别磁层中的不同磁化状态。磁头实际上是由软磁材料做铁芯绕有读写线圈的电磁铁。当写线圈中通过一定方向的脉冲电流时，铁芯内就产生一定方向的磁通。由于铁芯是高导磁率材料，而铁芯空隙处为非磁性材料，故在铁芯空隙处集中很强的磁场。上述过程称为写入。显然，一个磁化元就是一个存储元，一个磁化元中存储一位二进制信息。当载磁体相对于磁头运动时，就可以连续写入一连串的二进制信息。当磁头经过载磁体的磁化元时，由于磁头铁芯是良好的导磁材料，磁化元的磁力线很容易通过磁头而形成闭合磁通回路。不同极性的磁化元在铁芯里的方向是不同的。负号表示感应电势的方向与磁通的变化方向相反。不同的磁化状态，所产生的感应电势方向不同。这样，不同方向的感应电势经读出放大器放大鉴别，就可判知读出的信息是1还是0。
‘柒’ 在如今的科技时代，电视台为何依然用磁带保存视频
虽然已经很少能在黑白电影之外看到磁带的身影了，但这一古老的数据存储方式或许才是数据存储的未来。你可能会发出疑问：真的吗？磁带？
实际上，世界上大部分数据仍然保留在磁带上，包括基础科学数据，如粒子物理和射电天文学，人类遗产和国家档案，重要电影，银行，保险，石油勘探等行业。甚至还有一群人(包括我，在材料科学，工程或物理方面接受过培训)，而这些人的工作就是不断改进磁带存储的性能。
磁带的确已经存在很长一段时间了，但即使是这样，这项技术也没有被时间冻结而停止发展。恰恰相反，像硬盘和晶体管一样，磁带在过去几十年中取得了巨大进步。
第一个IBM的商用数字磁带存储系统Model 726可以在一卷磁带上存储大约1.1兆字节。
IBM首个商用数据存储磁带
时至今日，现代磁带盒可容纳15TB。一个机器人磁带库最多可包含278PB的数据。存储这样的数据量将耗费超过3.97亿个光盘，如果把这些磁盘堆叠则将形成超过476公里的高塔。
磁盘驱动器正在达到极限(明显后劲不足了)，但磁带的性能变得越来越强。
大数据分析和人工智能的快速发展为企业提供了强大的激励机制，企业可以利用这些技术来分析其业务方方面面的信息。现在，财务法规要求公司和机构必须保留记录的时间比过去更长。所以各种各样的公司和机构存储的数据都变得越来越冗杂。