又到了考（bao）驗(yàn)（lu）閱（nian）歷（ling）的時(shí)候了。
盆友，你可識(shí)得此物？
在80年代90年代，可是有不少寶貴的代碼數(shù)據(jù)，都是存儲(chǔ)在這樣的載體之中的，比如DOS版的仙劍1。圖片
辣么，如果現(xiàn)在有一張存儲(chǔ)古早代碼的軟盤(pán)到了你手里，你該如何解開(kāi)其中的歷史秘密？要知道，在今天，你可能連讀取軟盤(pán)的設(shè)備都很難找到……
要是再磕了碰了，那就更完蛋了。
最近，vsftpd作者、Google Project Zero創(chuàng)始人Chris Evans大佬就遇到了這樣的難題：
在和Phil Pemberton一起恢復(fù)存儲(chǔ)在軟盤(pán)中的幾個(gè)古早游戲代碼時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)，部分軟盤(pán)出現(xiàn)了不同程度的損壞，以致于直接用Greaseweazle這樣的設(shè)備是無(wú)法讀取的。
△Greaseweazle F7 Plus
怎么辦？大佬決心要搞出一個(gè)全新的方案，搶救寶貴歷史代碼。
設(shè)備也簡(jiǎn)單，就用萬(wàn)能的示波器。
沒(méi)錯(cuò)，就是那種用來(lái)測(cè)試電路、顯示波形的儀器。
恢復(fù)出來(lái)的游戲代碼竟然還能玩，而且界面顯示清晰：
這波操作，看得網(wǎng)友直呼：數(shù)據(jù)考古不要太酷。
▍手敲0和1，100%恢復(fù)古早代碼
軟盤(pán)通常以模擬信號(hào)的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
這里面存儲(chǔ)的模擬信號(hào)，用的是最原始的FM調(diào)制（頻率調(diào)制）。
也就是說(shuō)，它所存儲(chǔ)的信號(hào)0和1，分別會(huì)以不同的波形頻率表示。
△這代表的是00101100
以下面這段波形為例，單位周期下，在信號(hào)為0時(shí)，輸出的頻率是比較慢的；而當(dāng)信號(hào)變成1時(shí)，頻率就會(huì)突然變快。
因此，只需要找到周期規(guī)律，就能判斷一個(gè)周期里，信號(hào)代表的是0還是1。
但也不能僅僅看峰值來(lái)判斷信號(hào)是否為1。例如，在這個(gè)周期里，就出現(xiàn)了一個(gè)“假峰值”，然而人工解讀的結(jié)果還是0。
因?yàn)檫@個(gè)峰值其實(shí)是一個(gè)噪音，信號(hào)的整體趨勢(shì)仍然是下降的，波形的頻率本質(zhì)上并沒(méi)有變化。（但信號(hào)為1時(shí)，波形會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)完整的周期，起始點(diǎn)和終點(diǎn)的值是非常接近的）
有網(wǎng)友給出了簡(jiǎn)單的判斷方法：一個(gè)周期過(guò)去，如果信號(hào)值變化很大，則代表0；如果信號(hào)值幾乎不變，則代表1。
據(jù)Chris Evans介紹，代表0的正弦波信號(hào)，是8μs一個(gè)周期；而代表1的正弦波信號(hào)，則是4μs一個(gè)周期。
這種情況下，用Greaseweazle等“現(xiàn)代設(shè)備”直接讀取數(shù)據(jù)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題。
如果軟盤(pán)中的數(shù)據(jù)，由于各種外部原因（時(shí)間久遠(yuǎn)、使用次數(shù)過(guò)多）出現(xiàn)了損壞，那么僅憑機(jī)器，是無(wú)法從這些帶有大量噪音的數(shù)據(jù)中完成解讀的。
△就像這樣，有一個(gè)扇區(qū)出現(xiàn)了問(wèn)題
但人卻可以輕易看出這些數(shù)據(jù)中的“規(guī)律”，從而判斷信號(hào)的狀態(tài)。
因此，用示波器將軟盤(pán)中傳輸?shù)哪M信號(hào)展示出來(lái)，再由人工進(jìn)行解讀，會(huì)是個(gè)更好的方法。
于是Evans和Pemberton將示波器直接連上了軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的測(cè)試點(diǎn)，看看軟盤(pán)到底都輸出了些什么信號(hào)。
其中，輸入信號(hào)會(huì)呈現(xiàn)一正一負(fù)兩個(gè)波形，用來(lái)消除一部分噪聲。
從各種“年代久遠(yuǎn)”的軟盤(pán)解讀出的信號(hào)來(lái)看，難怪Greaseweazle這些設(shè)備讀不出來(lái)……（連人也得仔細(xì)分辨一會(huì)兒）
接下來(lái)，就是處理這些神奇的波形了。
為了更好地處理噪音、繪制信號(hào)圖像，Evans和Pemberton還用上了Audacity來(lái)處理模擬信號(hào)。
Audacity是一個(gè)免費(fèi)開(kāi)源的音頻分析和編輯工具，能夠快速放大和檢查波形，還具有多功能低通濾波器，以及直接繪圖的功能。
另外，Audacity也支持CSV文件的導(dǎo)入。
Evans和他的小伙伴還利用這樣的音頻工具搞出了新的衍生玩法……
比如將速度放慢100倍，聽(tīng)一聽(tīng)軟盤(pán)記錄的聲音?；謴?fù)出來(lái)的數(shù)據(jù)，效果還不錯(cuò)。
但上面這些，還只能用于數(shù)據(jù)比較正常的信號(hào)。
對(duì)于軟盤(pán)本身有輕微損壞的信號(hào)，想要恢復(fù)就變得更困難了。
▍軟盤(pán)壞了怎么辦？
要是軟盤(pán)上有劃痕，這部分的信號(hào)就會(huì)變得非常難以辨認(rèn)。
這是Evans和Pemberton還原的其中一個(gè)凹痕的信號(hào)，顯然中間那部分，信號(hào)振幅（圖中信號(hào)的強(qiáng)度）丟失得非常厲害，還自帶噪音。
其中一種方法是，多用幾種不同的軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器試試。
先用MF504C軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器過(guò)濾一下噪音：
好像效果不大。
換上另一個(gè)TEAC軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器后，顯示的信號(hào)更加給力了，但強(qiáng)度還是很小：
用肉眼分辨的話(huà)，難度還是太高了。
鑒于此，Evans和Pemberton又換上了TEC軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，效果好多了，峰值也變得清晰可辨。
除此之外，應(yīng)對(duì)這類(lèi)信號(hào)振幅丟失的情況，還有另一種方法：手工繪制修復(fù)。
由于峰值缺失得實(shí)在太厲害，只能通過(guò)人為修復(fù)，繪制部分峰值信號(hào)，來(lái)解決強(qiáng)度過(guò)低的問(wèn)題。
但無(wú)論如何，這些信號(hào)都可以被修復(fù)。
據(jù)作者介紹，上面這些辦法100%可以恢復(fù)軟盤(pán)中的數(shù)據(jù)。
除非真的出現(xiàn)了不可抗力。
例如，軟盤(pán)的一部分被損壞得很徹底圖片：
這種情況下，軟盤(pán)數(shù)據(jù)就徹底沒(méi)辦法恢復(fù)了。
所以，家里有“上古寶物”的小伙伴，一定要保護(hù)好自己的軟盤(pán)！
▍關(guān)于作者
這個(gè)項(xiàng)目的作者之一，是最受歡迎的Linux發(fā)行版FTP服務(wù)器程序vsftpd作者、著名黑客Chris Evans。
他畢業(yè)于牛津大學(xué)，畢業(yè)后進(jìn)入甲骨文工作，其后又在谷歌工作了9年時(shí)間，是Chrome瀏覽器安全團(tuán)隊(duì)和谷歌黑客團(tuán)隊(duì)Project Zero的創(chuàng)建者。
據(jù)報(bào)道，Project Zero團(tuán)隊(duì)由谷歌內(nèi)部頂尖安全工程師組成，使命是找出全球范圍內(nèi)高價(jià)值的安全漏洞，并將其徹底消除。
2015年，特斯拉把這位黑客大神攬入麾下，負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)安全工作。2016年，Evans從特斯拉離職。
Evans還是漏洞賞金平臺(tái)HackerOne的成立顧問(wèn)。
現(xiàn)在，據(jù)老哥自己說(shuō)，他處在“半退休”狀態(tài)。
最后的最后，你是否也對(duì)80年代的游戲代碼長(zhǎng)啥樣產(chǎn)生了好奇？
Evans表示，這些恢復(fù)出來(lái)的源代碼已經(jīng)交給游戲原作者，是否開(kāi)源就要看原作者的意思了，如果你感興趣，不妨蹲個(gè)后續(xù)~
此前還介紹過(guò)另一個(gè)從21張軟盤(pán)中被“搶救”出來(lái)的紅白機(jī)游戲，代碼已在GitHub上開(kāi)源：https://github.com/DickBlackshack/Days-of-Thunder-NES-Unpublished/
參考鏈接：
[1]https://scarybeastsecurity.blogspot.com/2021/05/recovering-lost-treasure-filled-floppy.html
[2]https://news.ycombinator.com/item?id=27187435
