La degradación de datos es la corrupción gradual de los datos informáticos debido a la acumulación de fallos no críticos en un dispositivo de almacenamiento de datos . También se conoce como deterioro de datos , corrupción de datos , deterioro digital o corrupción de bits . [ 1 ] Esto provoca una disminución de la calidad de los datos con el tiempo, incluso cuando no se utilizan.
Manifestaciones
Almacenamiento primario
La degradación de datos en la memoria de acceso aleatorio dinámico (DRAM) puede ocurrir cuando la carga eléctrica de un bit en la DRAM se dispersa, alterando posiblemente el código del programa o los datos almacenados. La DRAM puede verse afectada por rayos cósmicos [ 2 ] u otras partículas de alta energía. Esta degradación de datos se conoce como error transitorio [ 3 ] . La memoria ECC puede utilizarse para mitigar este tipo de degradación de datos [ 4 ] .
Almacenamiento secundario
La degradación de los datos se produce por el deterioro gradual de los soportes de almacenamiento a lo largo de años o incluso más tiempo. Las causas varían según el soporte.
Medios de estado sólido
Las EPROM , la memoria flash y otras unidades de estado sólido almacenan datos mediante cargas eléctricas, que pueden disiparse lentamente debido a un aislamiento imperfecto . Los chips controladores de memoria flash modernos compensan esta pérdida probando varios umbrales de voltaje más bajos (hasta que se supera la verificación ECC ), lo que prolonga la vida útil de los datos. Las celdas multinivel con una distancia mucho menor entre niveles de voltaje no pueden considerarse estables sin esta funcionalidad. [ 5 ]
El chip en sí no se ve afectado por esto, por lo que reprogramarlo aproximadamente una vez cada década evita su deterioro. Se requiere una copia intacta de los datos maestros para la reprogramación. Se puede usar una suma de verificación para asegurar que los datos en el chip no estén dañados y estén listos para la reprogramación.
Las tarjetas SD, las memorias USB y los discos M.2 NVMe suelen tener una vida útil limitada. Encenderlos normalmente permite recuperar los datos , pero los errores acaban degradando el dispositivo hasta hacerlo ilegible. Escribir ceros en un dispositivo NAND degradado puede restaurarlo a un estado casi nuevo para su posterior uso. Para garantizar la legibilidad del dispositivo, los ciclos de actualización no deben superar los 6 meses.
Medios magnéticos
Los soportes magnéticos , como discos duros , disquetes y cintas magnéticas , pueden sufrir degradación de datos a medida que los bits pierden su orientación magnética. Las temperaturas elevadas aceleran la pérdida magnética. Al igual que con los soportes de estado sólido, la reescritura es útil siempre que el soporte en sí no esté dañado (véase más abajo). [ 6 ] Los discos duros modernos utilizan magnetoresistencia gigante y tienen una vida útil magnética mayor, del orden de décadas. También corrigen automáticamente cualquier error detectado por ECC mediante la reescritura. Sin embargo, la dependencia de una grabadora servo puede complicar la recuperación de datos si estos se vuelven irrecuperables.
Los disquetes y las cintas están mal protegidos contra el aire ambiente. En condiciones cálidas y húmedas, son propensos a la descomposición física del medio de almacenamiento. [ 7 ] [ 6 ]
Medios ópticos
Los soportes ópticos como CD-R , DVD-R y BD-R pueden sufrir degradación de datos debido al deterioro del medio de almacenamiento. Esto se puede mitigar almacenando los discos en un lugar oscuro, fresco y con baja humedad. Existen discos de "calidad de archivo" con una vida útil prolongada, pero aún no son permanentes. Sin embargo, el análisis de integridad de datos , que mide las tasas de diversos tipos de errores, permite predecir la degradación de datos en soportes ópticos mucho antes de que se produzca una pérdida de datos irreparable. [ 8 ]
Tanto el tinte del disco como la capa de soporte son potencialmente susceptibles a la degradación. Los primeros tintes a base de cianina utilizados en los CD-R eran conocidos por su falta de estabilidad a los rayos UV. Los primeros CD también sufrían de bronceado , relacionado con una combinación de un material de laca deficiente y la falla de la capa reflectante de aluminio. [ 9 ] Los discos posteriores utilizan tintes más estables o los reemplazan por una mezcla inorgánica. La capa de aluminio también se suele sustituir por una aleación de oro o plata.
Medios impresos
Los soportes de papel , como las tarjetas perforadas y la cinta perforada , pueden literalmente pudrirse . La cinta perforada de Mylar es otro enfoque que no depende de la estabilidad electromagnética. La degradación de los libros y el papel de impresión se debe principalmente a la hidrólisis ácida de los enlaces glucosídicos dentro de la molécula de celulosa , así como a la oxidación ; [ 10 ] la degradación del papel se acelera por la alta humedad relativa , la alta temperatura, así como por la exposición a ácidos, oxígeno, luz y diversos contaminantes, incluidos varios compuestos orgánicos volátiles y dióxido de nitrógeno . [ 11 ]
Transmisión de medios
La degradación de datos se produce en la transmisión de medios en tiempo real , lo que provoca problemas de calidad de los datos. [ 12 ]
Ejemplo
Una manifestación de la degradación de datos es cuando uno o varios bits se invierten aleatoriamente durante un período prolongado. [ 13 ] Esto se ilustra con varias imágenes digitales a continuación, todas compuestas por 326.272 bits. La foto original se muestra primero. En la siguiente imagen, un solo bit se cambió de 0 a 1. En las dos imágenes siguientes, se invirtieron dos y tres bits. En los sistemas Linux , la diferencia binaria entre archivos se puede revelar usando el cmpcomando (por ejemplo, cmp -b bitrot-original.jpg bitrot-1bit-changed.jpg).
0 bits invertidos
1 bit invertido
2 bits invertidos
3 bits invertidos
El formato JPEG no almacena una imagen bit a bit, sino los parámetros de decodificación. Por lo tanto, modificar un solo bit produce cambios notables. El coeficiente de la función de codificación, por ejemplo, cambia varias veces si el bit se encuentra entre los dígitos superiores.
Causas
Este deterioro puede ser causado por diversos factores que afectan la fiabilidad e integridad de la información digital, incluyendo factores físicos, errores de software , fallos de seguridad, errores humanos , tecnología obsoleta e incidentes de acceso no autorizado. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]
La mayoría de los discos, controladores de disco y sistemas de nivel superior están sujetos a una pequeña probabilidad de falla irrecuperable. Con el aumento constante de la capacidad de los discos, el tamaño de los archivos y la cantidad de datos almacenados, aumenta la probabilidad de que se produzca deterioro de los datos y otras formas de corrupción de datos no corregidas ni detectadas . [ 18 ]
Los controladores de disco de bajo nivel suelen emplear códigos de corrección de errores (ECC) para corregir datos erróneos. [ 19 ]
Se pueden emplear sistemas de software de nivel superior para mitigar el riesgo de tales fallas subyacentes aumentando la redundancia e implementando comprobaciones de integridad, códigos de corrección de errores y algoritmos de autorreparación. [ 20 ] El sistema de archivos ZFS fue diseñado para abordar muchos de estos problemas de corrupción de datos. [ 21 ] El sistema de archivos Btrfs también incluye mecanismos de protección y recuperación de datos, [ 22 ] al igual que ReFS . [ 23 ]
Mitigación
No existe una solución que elimine por completo la amenaza de degradación de datos, [ 24 ] pero existen diversas medidas que pueden prevenirla. Una de ellas es replicar los datos como copias de seguridad . Tanto los datos originales como los de respaldo se auditan para detectar cualquier fallo debido a errores en los medios de almacenamiento mediante la suma de comprobación de los datos o comparándolos con los de otras copias. Esta es la única forma de detectar fallos latentes de forma proactiva, [ 25 ] que de otro modo podrían pasar desapercibidos hasta que se acceda a los datos. [ 26 ] Los sistemas de almacenamiento actuales, como los basados en RAID , ya emplean estas medidas internamente. [ 27 ] Idealmente, y especialmente para los datos que deben conservarse digitalmente , las réplicas deberían distribuirse entre múltiples sitios administrativos que funcionen de forma autónoma y desplieguen diversos hardware y software, aumentando así la resistencia a fallos, errores humanos y ciberataques. [ 28 ]
Véase también
- Efecto acantilado
- Integridad de la base de datos
- Curación de datos
- Preservación de datos
- Limpieza de datos
- permanencia digital
- Podredumbre del disco
- Detección y corrección de errores
- Enlace roto
- Preservación de los medios
- El formato de archivo RAR tiene recuperación opcional.
- Formato de archivo de recuperación PAR2
Referencias
- ↑ Rouse, Margaret (25 de marzo de 2020). "¿Qué es Bit Rot?" . Diccionario Techopedia . Consultado el 10 de abril de 2024 .
- ↑ "La amenaza invisible de los neutrones | Revista de Ciencia de Seguridad Nacional" . Laboratorio Nacional de Los Alamos . Consultado el 13 de marzo de 2020 .
- ↑ O'Gorman, TJ; Ross, JM; Taber, AH; Ziegler, JF; Muhlfeld, HP; Montrose, CJ; Curtis, HW; Walsh, JL (enero de 1996). "Pruebas de campo para errores blandos de rayos cósmicos en memorias semiconductoras". IBM Journal of Research and Development . 40 (1): 41– 50. doi : 10.1147/rd.401.0041 .
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Las altas temperaturas, la humedad y las fluctuaciones pueden provocar la separación de las capas magnética y base de una cinta, o que los bucles adyacentes se bloqueen. Las altas temperaturas también pueden debilitar la señal magnética y, en última instancia, desmagnetizar la capa magnética.
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La longevidad de los medios magnéticos se ve más seriamente afectada por los procesos que atacan la resina aglutinante. La humedad del aire es absorbida por el aglutinante y reacciona con la resina. El resultado es un residuo gomoso que puede depositarse en los cabezales de la cinta y hacer que las capas de cinta se peguen entre sí. La reacción con la humedad también puede provocar rupturas en las largas cadenas moleculares del aglutinante. Esto debilita las propiedades físicas del aglutinante y puede provocar una falta de adhesión al soporte. Estas reacciones se aceleran enormemente por la presencia de ácidos. Las fuentes típicas serían los gases contaminantes habituales en el aire, como el dióxido de azufre (SO2) y los óxidos de nitrógeno (NOx), que reaccionan con el aire húmedo para formar ácidos. Aunque los inhibidores de ácido suelen estar incorporados en la capa aglutinante, con el tiempo pueden perder su eficacia.
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- ↑ Baker, Keeton y Martin 2005 , pág. 5.
Fuentes
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- Rosenthal, David SH (noviembre de 2010). "Mantener los bits seguros: ¿qué tan difícil puede ser?" . Communications of the ACM . 53 (11): 47– 55. doi : 10.1145/1839676.1839692 .
- jerga informática
- Calidad de los datos
- Preservación digital