Bit Rot

Auswirkungen von Bit Rot

Bit Rot ist in der Regel ein langsamer Prozess, der sich über mehrere Jahre erstreckt. Sie kann bei fast allen Arten von Speichermedien auftreten, darunter:

• Festplattenlaufwerke (HDDs).
• Solid-State-Laufwerke (SSDs).
• Flash-Laufwerke.
• USB-Laufwerke.
• Speicherkarten.
• Wechselmedien wie CDs und DVDs.

Bei Bit Rot kann der Grad der Datenverschlechterung variieren. Bei einer minimalen Verschlechterung treten nur wenige Probleme beim Datenzugriff auf. Ein hoher Grad an Bit Rot kann jedoch zu einer starken Datenverschlechterung führen, die die Fähigkeit eines Benutzers, auf Inhalte auf dem Gerät zuzugreifen, beeinträchtigen kann. Im schlimmsten Fall kann Bit Rot die Wiederherstellung von Datenbits selbst mit einer Datenwiederherstellungssoftware unmöglich machen.

Was verursacht Bit Rot?

Mehrere Faktoren können die Bit-Rot-Rate bei Speichergeräten erhöhen. Die häufigste Ursache ist die physische Verschlechterung des Geräts. Diese Verschlechterung kann auf Abnutzung und Verschleiß zurückzuführen sein, die im Laufe der Zeit auftreten können, sowie auf Probleme wie Umweltschäden oder magnetische Störungen.

Umweltschäden sind ein besonders häufiges Problem bei optischen Laufwerken, da sie Staub, Hitze, Feuchtigkeit, ultraviolettem Licht und Nässe nicht standhalten können. Magnetische Massenspeichergeräte und Festplatten sind anfällig für magnetische Interferenzen sowie elektrische und elektronische Störungen, die alle dazu führen können, dass sich die magnetische Polarität des Laufwerks auf Bit-Ebene ändert oder umkehrt. Wenn dies geschieht, kann das zu einer Verschlechterung der Daten oder zu einem erfolglosen Datenzugriff führen. Im Allgemeinen kann die Erosion der physischen Oberfläche eines Speichermediums dazu führen, dass einige Bits in einer digitalen Datei verändert oder beschädigt oder dass sie verfälscht werden.

Bei SSDs kann auch Ladungsleckage (Charge Leakage) aus NAND-Speicherzellen zu Bit Rot führen. NAND ist eine Art nichtflüchtiger Speicher, der häufig in SSDs zu finden ist, die für eine Vielzahl von Verbraucher-, Unternehmens- und militärischen Anwendungen eingesetzt werden. Bit Rot in SSDs tritt auf, wenn Elektronenleckage den Zustand einer NAND-Zelle verändert. Das Potenzial für Bit Rot steigt bei NAND-Flash-Laufwerken mit einer höheren Anzahl möglicher Zustände. Daher sind NAND-Laufwerke mit drei Ebenen und acht Zuständen anfälliger für Bit Rot als NAND-Laufwerke mit einer oder mehreren Ebenen und zwei beziehungsweise vier Zuständen.

Bit Rot kann auch durch Softwarefehler oder veraltete Software verursacht werden. Inkompatibilitätsprobleme haben auch das Potenzial, zu Bit Rot zu führen. Dies passiert, wenn Programme bestimmte Datentypen nicht verarbeiten können. Diese Probleme führen zur Beschädigung einiger oder aller Bits, aus denen diese Daten bestehen.

Schließlich kann Bit Rot auch durch Format Rot entstehen. Dies tritt auf, wenn ältere Datei- oder Geräteformate mit der Zeit nicht mehr zugänglich sind. Disketten sind ein Beispiel dafür. Da die meisten modernen Computer keine Disketten unterstützen, können viele Benutzer nicht auf die darauf gespeicherten Daten zugreifen.

Strategien zur Minimierung der Auswirkungen von Bit Rot

Anbieter von Speicher-Arrays sind sich des Bit Rot bewusst und bauen ihre Produkte so, dass sie Fehler auf Datenträgern erkennen, bevor sie diese in Arrays einfügen. Viele Anbieter überwachen die Datenträger auch während der Produktion, um Bit Rot zu erkennen, bevor sie für Endbenutzer zum Problem wird. Andere verwenden Fehlerkorrekturcodes (Error Correction Codes), um Datenspeicherfehler zu erkennen und zu beheben, oder nutzen Hardwareredundanz – zum Beispiel RAID, was für Redundant Array of Independent Disks steht –, um Datenbeschädigungen zu verhindern.

Die Häufigkeit von Bit Rot in Daten ist normalerweise gering, kann jedoch durch Abnutzung, Staub oder andere Verunreinigungen, Hintergrundstrahlung und hohe Temperaturen erhöht werden. Vor diesem Hintergrund gibt es Maßnahmen, die Unternehmen ergreifen können, um das Risiko eines Datenverlusts aufgrund von Bit Rot zu minimieren.

Eine Möglichkeit besteht darin, regelmäßige Datensicherungen auf externen Speichergeräten oder in der Cloud durchzuführen, um sich vor Bit Rot zu schützen. Administratoren können auch regelmäßig Speichergeräte überprüfen, um festzustellen, ob Daten beschädigt oder fehlerhaft sind, und gespeicherte Daten mit einer bekannten Kopie vergleichen. Dies kann durch die Erstellung einer digitalen Signatur der Originaldateien und anschließende Ausführung des MD5-Prüfsummenalgorithmus erfolgen, um den neuen Hash-Code mit dem ursprünglichen Hash-Code zu vergleichen. Eine Übereinstimmung zwischen beiden Codes bedeutet, dass kein Bit Rot vorliegt.

Wenn Bit Rot vorliegt und die Daten nicht wiederhergestellt werden können, können regelmäßige Überprüfungen dies aufdecken. Die Ausführung des MD5-Algorithmus kann Administratoren dabei helfen, frühzeitig Maßnahmen zu ergreifen und zu verhindern, dass sich Bit Rot auf andere Teile der Daten ausbreitet.

Einige Dateiformate sind resistenter gegen diese Art Verfall – zum Beispiel Nur-Text und PDF. Das Speichern von Dateien in diesen Formaten kann dazu beitragen, sie vor Bit Rot zu schützen.

Hier sind einige weitere Möglichkeiten, um die Auswirkungen von Bit-Fäulnis zu minimieren:

• Replizieren Sie Daten auf mehreren Speichergeräten, um potenzielle einzelne Fehlerquellen (Single Point of Failure) zu beseitigen. Lagern Sie die Geräte außerdem in kontrollierten Umgebungen, um Verschleiß und Umweltschäden zu minimieren.
• Verwenden Sie hochwertige Festplatten oder SSDs von zuverlässigen Anbietern.
• Verwenden Sie das integrierte Datenprüfprogramm des Betriebssystems, um die Datenintegrität zu überprüfen, und kopieren Sie bei Bedarf Daten vom Backup auf das primäre Laufwerk.
• Verwenden Sie die neueste Software, um Inkompatibilität von Dateiformaten und damit verbundenes Bit Rot zu verhindern.