ディスクイメージ

ディスクイメージは、ストレージデバイスの構造とデータのスナップショットであり、通常は別のストレージデバイス上の1つ以上のコンピュータファイルに保存されます。^{[1] [2]}

従来、ディスクイメージはハードディスク上の各セクターのビット単位のコピーであり、デジタルフォレンジックの目的で作成されることが多かったが、現在ではストレージスペースを削減するために割り当てられたデータのみをコピーすることが一般的になっている。^{[3] [4]} イメージファイルセットのサイズを縮小するために、圧縮と重複排除が一般的に使用されている。 ^{[3] [5]}

ディスクイメージングは​​、デジタルフォレンジック、^{[6] [2]} クラウドコンピューティング、^[7] システム管理、^[8]バックアップ戦略の一環として、^[1]デジタル保存戦略の一環としてのレガシーエミュレーションなど、さまざまな目的で行われます。^[9]ディスクイメージは、目的に応じてさまざまな形式で作成できます。仮想ディスクイメージ（VHDやVMDKなど）はクラウドコンピューティングで使用することを目的としています。^{[10] [11]} ISOイメージは光学メディアをエミュレートすることを目的としています。 ^[12]生のディスクイメージはフォレンジック目的で使用されます。^[2]独自の形式は通常、ディスクイメージングソフトウェアによって使用されます。

ディスクイメージングの利点にもかかわらず、ストレージコストが高くなる可能性があり^[3]、管理が困難になる可能性があり^[6]、作成に時間がかかる可能性があります。^{[13] [9]}

ディスクイメージは、もともと（1960年代後半）、メインフレームのディスクメディアのバックアップとディスクのクローン作成に使用されていました。初期のものは5メガバイトほど小さく、330メガバイトほど大きく、コピーメディアは磁気テープで、1リールあたり最大200メガバイトでした。^{[14]フロッピーディスクメディアが普及すると、ディスクイメージはさらに普及しました。特に}コピー保護されたフロッピーディスク の場合、正確な構造の複製または保存が必要かつ効率的でした。

ディスクイメージの作成はディスクイメージングと呼ばれ、ディスク全体をコピーする必要があるため、高速なコンピュータであっても時間がかかることがよくあります。^[13]通常、ディスクイメージングには、サードパーティのディスクイメージングプログラムまたはバックアップソフトウェアが必要です。必要なソフトウェアは、作成する必要があるディスクイメージの種類によって異なります。たとえば、RawWriteとWinImageは、MS-DOSとMicrosoft Windows用のフロッピーディスクイメージファイルを作成します。^{[15] [16]} Unixまたは同様のシステムでは、 ddプログラムを使用してrawディスクイメージを作成できます。^[2] Apple Disk Copyは、 Classic Mac OSおよびmacOSシステムでディスクイメージファイルの作成と書き込みに 使用できます。

Nero Burning ROMなどの CD/DVD オーサリング ソフトウェアは、光学メディアのディスク イメージを生成して読み込むことができます。仮想ディスク ライターまたは仮想バーナーは、CD ライターや DVD ライターなどの実際のディスク オーサリング デバイスをエミュレートするコンピュータ プログラムです。実際のディスクにデータを書き込む代わりに、仮想ディスク イメージを作成します。^{[17] [18]}仮想バーナーは、定義上、書き込み機能を備えたシステム内のディスク ドライブとして表示されます (仮想ディスク イメージを作成できる従来のディスク オーサリング プログラムとは対照的)。そのため、ディスクを書き込むことができるソフトウェアで仮想ディスクを作成できます。^[19]

フォレンジックイメージングは​​、ファイル、メタデータ、ボリューム情報、ファイルシステムとその構造を含むドライブ上のデータのビット単位のコピーを作成するプロセスです。^[2]これらのイメージは、整合性と作成後変更されていないことを確認するためにハッシュ化されることがよくあります。他の目的のディスクイメージングとは異なり、デジタルフォレンジックアプリケーションは、フォレンジックの健全性を確保するためにビット単位のコピーを作成します。ディスクイメージングの目的は、デジタル情報に保存された証拠を発見することだけでなく、ドライブを調べて犯罪がどのように行われたかの手がかりを集めることです。

光学メディアまたはハードディスクドライブの仮想ディスクイメージの作成は、通常、コンテンツを1台以上の仮想マシンで利用できるようにするために行われます。仮想マシンは、ISOイメージを読み取ることによってCD / DVDドライブをエミュレートします。これも、物理的な光学メディアから読み取るよりも高速です。^[20]さらに、摩耗の問題が少なくなります。仮想マシンのハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブは、ディスクイメージ（ MicrosoftのHyper-Vで使用されるVHD形式、Oracle CorporationのVirtualBoxで使用されるVDI形式、VMware仮想マシンで使用されるVMDK形式、またはQEMUで使用されるQCOW形式のいずれか）として実装されます。仮想ハードディスクイメージは、ファイルのコレクション（各ファイルは通常2GBのサイズ）または単一のファイルとして保存される傾向があります。仮想マシンは、イメージセットを物理ドライブとして扱います。

教育機関や企業では、大量のコンピュータシステムを購入したり交換したりする必要に迫られることがよくあります。ディスクイメージングは​​、ワークステーション間で同じ構成を迅速に展開するためによく使用されます。^[8]ディスクイメージングソフトウェアは、完全に構成されたシステムのイメージを作成するために使用されます（このようなイメージはゴールデンイメージと呼ばれることもあります）。^{[21] [22]}このイメージは、コンピュータのハードディスクに書き込まれます（イメージの復元と呼ばれることもあります）。^[23]

イメージの復元は、ネットワークベースのイメージ展開を使用して行うことができます。この方法では、 PXEサーバーを使用して、コンピューター内のストレージメディアのイメージ作成または復元に必要なコンポーネントを含むコンピューターネットワーク経由でオペレーティングシステムを起動します。^{[24]これは通常、} DHCPサーバーと組み合わせて使用​​され、IPアドレスなどのネットワークパラメータの構成を自動化します。マルチキャスト、ブロードキャスト、またはユニキャストは、イメージを多くのコンピューターに同時に復元するために使用される傾向があります。^{[24] [23]}これらのアプローチは、1台以上のコンピューターでパケット損失が発生した場合にはうまく機能しません。^[23]その結果、一部のイメージングソリューションでは、この問題を克服するためにBitTorrentプロトコルを使用しています。

ネットワークベースのイメージ展開により、個々のシステムを手動で保守および更新する必要性が軽減されます。また、管理者は以前の構成をコピーするためにその構成の知識を必要としないため、イメージングは​​自動セットアップ方法よりも簡単です。^[23]

ディスクイメージには、すべてのファイルとデータ（つまり、ファイル属性とファイルの断片化状態）が含まれています。このため、ディスクイメージは光学メディア（CDやDVDなど）のバックアップにも使用され、システムや仮想マシンへの変更を試した後、正確で効率的な回復を可能にします。通常、ディスクイメージングは​​、災害後にシステム全体を迅速に運用状態に復元するために使用されます。^[25]

図書館や博物館では、通常、情報をいかなる形でも変更することなくアーカイブし、デジタル形式で保存することが求められます。^{[9] [26]} エミュレーターは、保存されているフロッピーディスクをエミュレートするためにディスクイメージを使用することがよくあります。これは通常、実際のフロッピードライブにアクセスするよりもプログラムが簡単で（特にディスクがホストオペレーティングシステムでサポートされていない形式の場合）、大規模なソフトウェアライブラリを管理できます。エミュレーションにより、イメージに含まれるデータがエミュレーションなしでは読み取れなくなった場合でも、既存のディスクイメージを使用可能な形式にすることができます。^[12]

ディスクイメージングには時間がかかり、必要なスペースも大きく、パフォーマンスのオーバーヘッドのため、ディスクから直接読み取るよりも読み取りが遅くなる可能性があります。^[3]

その他の制限としては、イメージの内容を読み取るために必要なソフトウェアにアクセスできないことが挙げられます。たとえば、Windows 8 より前は、ディスク イメージをマウントするにはサードパーティのソフトウェアが必要でした。^{[27] [28]} わずかな違いしかない複数のコンピューターをイメージングする場合、多くのデータが不必要に重複し、スペースが無駄になります。^[3]

ディスクイメージングは​​、特に古いストレージデバイスの場合は遅くなることがあります。一般的な 4.7 GB の DVD を複製するには、平均 18 分かかります。^[9]フロッピーディスクの読み取りと書き込みは、ハードディスクよりもはるかに低速です。そのため、サイズが小さいにもかかわらず、1 枚のディスクをコピーするのに数分かかることがあります。場合によっては、ソースデバイスの不良セクタや物理的な摩耗により、ディスクイメージングが失敗することがあります。^{[12] Unix ユーティリティ (} ddなど) は障害に対処するように設計されていないため、ディスクイメージ作成プロセスが失敗します。^[26]データ復旧が最終目的である場合は、より専門的なツール ( ddrescueなど) を使用することをお勧めします。

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