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ディスクイメージとは、ストレージデバイスのコンテンツ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ファイルに保存されます。 [ 1 ] [ 2 ]
従来、ディスクイメージはデバイスのすべての記憶場所（つまりハードディスクドライブのすべてのセクター）のビット単位のコピーであったため、比較的大きなサイズでしたが、現在では記憶容量を削減するために割り当てられたデータのみを保存するのが一般的です。 [ 3 ] [ 4 ]圧縮と重複排除は、イメージファイルのサイズをさらに削減するためによく使用されます。[ 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[ 1 ]、デジタル保存戦略のエミュレーション[ 9 ]など、さまざまな目的で実行されます。 利点があるにもかかわらず、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 ]、イメージングに時間がかかる可能性があります[ 10 ] [ 9 ] 。
ディスクイメージは、用途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。[ 11 ] [ 12 ] ISOイメージはCD-ROMなどの光メディアをエミュレートすることを目的としています。[ 13 ]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で使用されます。
ディスクイメージは元々（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やディスククローニングに使用されていました。初期のものは5メガバイトから330メガバイトまでの大きさで、コピー媒体は磁気テープで、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はるかに普及しました。フロッピーディスクでは、正確な構造の複製や保存が必要かつ効率的であり、特にコピープロテクトされたフロッピーディスクの場合はそうでした。
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、高速なコンピュータであっても、ディスク全体をコピーする必要があるため、時間がかかることが多い。[ 10 ]通常、ディスクイメージングには、サードパーティ製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、作成する必要の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および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生の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システムで使用して、ディスクイメージファイルを作成および書き込むことができます。
Nero Burning ROMなどのCD/DVDオーサリングソフトウェアは、光メディア用のディスクイメージを生成およびロードできます。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 ]定義上、仮想バーナーは、書き込み機能を備えたディスクドライブとしてシステムに現れます（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異なります）。これにより、ディスクを書き込むことができるソフトウェアが仮想ディスクを作成できるようになります。[ 19 ]
フォレンジックイメージングとは、ドライブ上のデータ（ファイル、メタデータ、ボリューム情報、ファイルシステム、およびその構造を含む）をビット単位でコピーするプロセスです。[ 2 ]これらのイメージは、多くの場合、ハッシュ化されて整合性が検証され、作成後に変更されていないことが確認されます。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でコピーを作成します。ディスクをイメージングする目的は、デジタル情報に保存されている証拠を発見するだけでなく、ドライブを調査し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にもあります。
光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を作成するのは、通常、そのコンテンツを1 台以上の仮想マシンで使用できるようにするためです。仮想マシンは、ISO イメージを読み取ることで CD/DVD ドライブをエミュレートします。これは、物理的な光メディアから読み取るよりも高速になる場合もあります。[ 20 ]さらに、摩耗の問題も少なくなります。仮想マシン内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、ディスクイメージとして実装されます (つまり、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)。仮想ハードディスクイメージは、ファイルの集合 (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。
教育機関や企業は、コンピュータシステムを大量に購入または交換する必要がある場合がよくあります。ディスクイメージングは、ワークステーション全体に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（これは、イメージの復元と呼ばれることもあります）。[ 23 ]
イメージ復元は、ネットワークベースのイメージ展開を使用して実行できます。この方法は、PXEサーバーを使用して、コンピュータのストレージ メディアをイメージ化または復元するために必要なコンポーネントを含むコンピュータ 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、IP アドレスを含むネットワーク パラメータの構成を自動化するためにDHCPサーバーと組み合わせて使用されます。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、イメージを複数のコンピュータ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でパケット ロスが発生するとうまく機能しません。[ 23 ]そのため、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維持および更新する必要性が軽減されます。また、イメージングは、管理者が以前の構成をコピーするためにその知識を必要としないため、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（ファイル属性とファイル断片化状態など）が含まれています。そのため、光メディア（ 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みた後でも、正確かつ効率的な復旧が可能になります。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動作可能な状態に復元するために使用できます。[ 25 ]
図書館や博物館は通常、情報をいかなる方法でも変更せずにアーカイブし、デジタル保存することが求められます。[ 9 ] [ 26 ]エミュレータは、保存された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よく使用します。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ミングが簡単で（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い場合でも、既存のディスクイメージを使用可能な形式にすることもできます。[ 13 ]
ディスクイメージングは時間がかかり、容量要件も大きく、パフォーマンスのオーバーヘッドのため、ディスクイメージングからの読み取りはディスクから直接読み取るよりも遅くなる可能性がある。[ 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へのアクセスが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ためにサードパーティ製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をイメージ化する場合、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では時間がかかる場合があります。一般的な 4.7 GB DVD の複製には平均 18 分かかります。[ 9 ]フロッピー ディスクはハードディスクよりも読み書きがはるかに遅いため、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。[ 13 ] 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標の場合は、代わりにddrescueなどのより専門的なツールを使用することをお勧めします。