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Microsoft文檔是Microsoft公司的一個(gè)文件處理程序生成的文件格式。Microsoft文檔在我們的工作生活中運(yùn)用的非常廣泛，因?yàn)樗鼘儆陔娮訑?shù)據(jù)中的一類，所以也就具有電子數(shù)據(jù)的特性：無形性、多樣性、真實(shí)性、易破壞性。因?yàn)槠渚哂幸灼茐男裕葬槍?duì)Microsoft文檔文件的修復(fù)是本文所要論述的內(nèi)容。
任何文檔文件的修復(fù)都需要先了解其文檔結(jié)構(gòu)，針對(duì)Microsoft文檔的文件結(jié)構(gòu)，我們分為兩類來討論：
◆其中一類是DOC/XLS/PPT ，是Microsoft office 2007及之前的版本使用的文件格式，它們是復(fù)合文檔，文件中包含文字、圖片、電子表格數(shù)據(jù)、聲音、視頻圖像以及其他信息。
◆另一類是DOCX/XLSX/PPTX ，它們是Microsoft office 2007之后版本使用的文件格式，是基于office Open XML標(biāo)準(zhǔn)的壓縮文件格式，其中也包含文字、圖片、電子表格數(shù)據(jù)、聲音、視頻圖像等復(fù)合信息，但是它與復(fù)合文檔不同之處在于，所有的文件信息都是基于XML文件進(jìn)行存儲(chǔ)之后，再對(duì)于所有的文件數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理。
復(fù)合文檔
（DOC/XLS/PPT）
1.復(fù)合文檔概述
復(fù)合文檔( Compound Document ) 是一種不僅包含文本而且包括圖形、電子表格數(shù)據(jù)、聲音、視頻圖象以及其它信息的文檔?？梢园褟?fù)合文檔想象成一個(gè)所有者，它裝著文本、圖形以及多媒體信息如聲音和圖象。目前建立復(fù)合文檔的趨勢(shì)是使用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，在這里，非標(biāo)準(zhǔn)信息如圖像和聲音可以作為獨(dú)立的、自包含式對(duì)象包含在文檔中。Document、Excel、PowerPoint等都是用這種格式存儲(chǔ)的。
復(fù)合文檔的原理就像一個(gè)文件系統(tǒng)(文件系統(tǒng)：如 FAT 與 NTFS )。復(fù)合文檔將數(shù)據(jù)分成許多流( Streams )，這些流又存儲(chǔ)在不同的倉(cāng)庫(kù)( Storages )里。將復(fù)合文檔想象成你的 D 盤， D 盤用的是 NTFS ( NT File System )格式，流就相當(dāng)于 D 盤里的文件，倉(cāng)庫(kù)就相當(dāng)于 D 盤里的文件夾。
流和倉(cāng)庫(kù)的命名規(guī)則與文件系統(tǒng)相似，同一個(gè)倉(cāng)庫(kù)下的流及倉(cāng)庫(kù)不能重名，不同倉(cāng)庫(kù)下可以有同名的流。每個(gè)復(fù)合文檔都有一個(gè)根倉(cāng)庫(kù)( root storage )。如圖1所示：
圖1復(fù)合文檔倉(cāng)庫(kù)和流結(jié)構(gòu)的關(guān)系
復(fù)合文檔中所有的流又分成更小的數(shù)據(jù)塊，叫做數(shù)據(jù)扇區(qū)(sectors)。Sectors可能包含控制數(shù)據(jù)或用戶數(shù)據(jù)。整個(gè)文件由一個(gè)頭( Header )結(jié)構(gòu)以及其后的所有 Sectors 組成。Sectors 的大小在頭中確定，且每個(gè) Sectors 的大小都相同，如圖2所示：
圖2 復(fù)合文檔sectors結(jié)構(gòu)
2.lDOC文檔結(jié)構(gòu)
復(fù)合文檔以sectors為基本單位對(duì)文件數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，如圖2所示第一個(gè)數(shù)據(jù)扇區(qū)HEADER至關(guān)重要，其中存儲(chǔ)了管理文件扇區(qū)內(nèi)容的配置表信息，以及文件相關(guān)屬性描述信息。整個(gè)文件的數(shù)據(jù)內(nèi)容均是以HEADER數(shù)據(jù)扇區(qū)的內(nèi)容為基礎(chǔ)進(jìn)行存儲(chǔ)管理的。若該扇區(qū)被破壞，則會(huì)導(dǎo)致文件內(nèi)容無法正常打開使用。而關(guān)于復(fù)合文檔基于結(jié)構(gòu)的文件修復(fù)方案，也是基于HEADER數(shù)據(jù)扇區(qū)管理的所有扇區(qū)內(nèi)容展開的。
在復(fù)合文檔中涉及多種扇區(qū)配置表的概念，其中包含三類扇區(qū)配置表：
一是主扇區(qū)配置表MSAT，管理文檔所有用來存放扇區(qū)配置表的扇區(qū)數(shù)。
二是短扇區(qū)配置表SSAT，管理文檔中小于指定流大小的短流扇區(qū)數(shù)。
三是扇區(qū)配置表SAT，管理所有用戶流(短流除外)和內(nèi)部控制流的扇區(qū)數(shù)。在復(fù)合文檔中扇區(qū)數(shù)通過SID來表示，一個(gè)配置表就是一個(gè)SID鏈。
以doc文檔為例說明復(fù)合文檔基于結(jié)構(gòu)的修復(fù)方案：
Doc文檔的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，如圖3所示：
圖3 doc文檔存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
圖3中各部分結(jié)構(gòu)在任一doc文檔中并不一定按照該順序存儲(chǔ)，如圖3中doc文檔包含各部分的存儲(chǔ)順序和數(shù)據(jù)扇區(qū)排列方式，是以Root Entry為入口，構(gòu)建一個(gè)獨(dú)立的紅黑樹(red-black tree)，而圖3中各部分在doc文檔中的存儲(chǔ)順序就是以紅黑樹中各部分的節(jié)點(diǎn)描述信息進(jìn)行排列存儲(chǔ)的。
圖3中各部分存儲(chǔ)的內(nèi)容介紹如表所示：
表3 doc文檔結(jié)構(gòu)描述
3.復(fù)合文檔修復(fù)方案
圖4 復(fù)合文檔修復(fù)方案
復(fù)合文檔文件修復(fù)方案有兩種，一是基于扇區(qū)結(jié)構(gòu)的修復(fù)方案，二是基于流數(shù)據(jù)的修復(fù)方案。
基于扇區(qū)結(jié)構(gòu)的修復(fù)方案：
1、HEADER扇區(qū)受損
根據(jù)HEADER扇區(qū)的固定結(jié)構(gòu)，對(duì)HEADER扇區(qū)中缺失或錯(cuò)誤的字段內(nèi)容進(jìn)行修改處理，確保HEADER扇區(qū)的內(nèi)容能夠與文檔的配置表信息、文檔屬性描述信息、文檔扇區(qū)大小等信息正確對(duì)應(yīng)。
HEADER扇區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容結(jié)構(gòu)如圖5所示。
圖5 HEADER扇區(qū)
2、內(nèi)部控制流扇區(qū)受損
內(nèi)部控制流扇區(qū)一般指的是文檔的配置表扇區(qū)內(nèi)容被破壞，包括SAT、SSAT、MSAT這三類配置表扇區(qū)內(nèi)包含的SID值與文檔的實(shí)際情況不能一一的對(duì)應(yīng)起來，則需要結(jié)合HEADER扇區(qū)和文檔實(shí)際扇區(qū)內(nèi)容的情況，對(duì)文檔中所有的扇區(qū)進(jìn)行解析，判斷每個(gè)扇區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)內(nèi)部控制流扇區(qū)進(jìn)行修改處理，從而重新生成修復(fù)完成后的復(fù)合文檔。
3、用戶數(shù)據(jù)流扇區(qū)受損
用戶數(shù)據(jù)流扇區(qū)一般指的是在生成文件時(shí)，因用戶對(duì)文檔的增刪改等操作而改變的文檔中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)流扇區(qū)被破壞的情況下，對(duì)這部分扇區(qū)內(nèi)容進(jìn)行修復(fù)處理。對(duì)于這部分?jǐn)?shù)據(jù)，則需要結(jié)合圖3中描述的文件結(jié)構(gòu)來確定文檔中存儲(chǔ)這些結(jié)構(gòu)的扇區(qū)位置，然后判斷是其中的哪些結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤或缺失造成文件被破壞，再針對(duì)被破壞結(jié)構(gòu)結(jié)合其中存儲(chǔ)的固定信息內(nèi)容進(jìn)行修復(fù)處理。
基于流數(shù)據(jù)的修復(fù)方案：
對(duì)于基于流數(shù)據(jù)的修復(fù)方案，針對(duì)的是復(fù)合文檔中基本的扇區(qū)結(jié)構(gòu)已經(jīng)被完全破壞，不能通過文檔的扇區(qū)配置表以及目錄數(shù)據(jù)流對(duì)文檔的內(nèi)容按照?qǐng)D3的結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷處理的情況。
結(jié)合復(fù)合文檔的概念，因?yàn)閺?fù)合文檔中存儲(chǔ)的內(nèi)容可能有文字、圖片、視頻、聲音等類型的數(shù)據(jù)。而這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在文檔中并沒有進(jìn)行再壓縮操作，基于流數(shù)據(jù)的修復(fù)方案，就是利用這一點(diǎn)，針對(duì)文檔中可能存在的不同類型的數(shù)據(jù)，按照這些類型的數(shù)據(jù)本身具備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)文檔進(jìn)行逐字節(jié)解析判斷。
圖片、視頻、聲音這類的數(shù)據(jù)因其數(shù)據(jù)格式都有其固定的結(jié)構(gòu)和標(biāo)識(shí)，在對(duì)文檔內(nèi)容進(jìn)行解析判斷時(shí)，可結(jié)合這類型數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析判斷。若滿足這類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，則提取出來結(jié)合這類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)重新保存生成新的文件;若不是，則判斷這部分?jǐn)?shù)據(jù)是否為文檔的內(nèi)部控制流數(shù)據(jù)或目錄數(shù)據(jù)流，若都不是，則這部分?jǐn)?shù)據(jù)為復(fù)合文檔的文字?jǐn)?shù)據(jù)，并將其提取出來保存為文本文件。
通過基于流數(shù)據(jù)修復(fù)方案修復(fù)完成的文檔，會(huì)將修復(fù)出來的數(shù)據(jù)內(nèi)容，按照其存儲(chǔ)內(nèi)容的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行分類保存。基于流數(shù)據(jù)的修復(fù)方案的流程圖，如圖6所示：
圖6 基于流數(shù)據(jù)的修復(fù)方案流程圖
基于office Open XML標(biāo)準(zhǔn)壓縮文件
（DOCX/XLSX/PPTX）
1.基于office Open XML標(biāo)準(zhǔn)壓縮文件概念
基于office Open XML標(biāo)準(zhǔn)壓縮文件本質(zhì)上是一個(gè)ZIP壓縮文件。它在結(jié)構(gòu)上完全可以將其看做一個(gè)ZIP文件，但是它同時(shí)也具備特定的文件目錄結(jié)構(gòu)。所以它與其他的ZIP文件不同之處在于，基于office Open XML標(biāo)準(zhǔn)壓縮文件解壓后包含的文件目錄結(jié)構(gòu)具有特定的含義。
2.DOCX文檔結(jié)構(gòu)
以DOCX文檔為例，DOCX有三個(gè)主要的組成部分：部件、內(nèi)容類型和部件關(guān)系。針對(duì)這三個(gè)組成部分進(jìn)行詳細(xì)介紹如下：
A、部件：對(duì)應(yīng)于DOCX文檔解壓后的一個(gè)個(gè)文件。這些文件都是包中的文檔部件。
表2 Docx文檔部件
基于office Open XML標(biāo)準(zhǔn)壓縮文件(DOCX/XLSX/PPTX)使用單獨(dú)的文件(xml)來表示文檔中的每個(gè)部分以及附加的內(nèi)容。它們需要依賴于各部件之間的正確關(guān)系保證文件的完整和有效性，如果可以準(zhǔn)確保持部件之間的關(guān)系，那么文件結(jié)構(gòu)可以任意更改。以DOCX文檔為例，它的open xml目錄結(jié)構(gòu)如圖7所示：
圖7 DOCX文檔open xml的文件目錄結(jié)構(gòu)
如圖7所示，一個(gè)文檔則是由一個(gè)文件夾(或者說容器)，由內(nèi)部的部件各自定義屬性和數(shù)據(jù)，并相互依賴而產(chǎn)生的。一個(gè)文件可能會(huì)包含這些目錄和組件，關(guān)于各個(gè)文件目錄的關(guān)系描述如表3所示：
表3 DOCX文檔open xml的文件目錄內(nèi)容描述
B、內(nèi)容類型
每個(gè)文檔部件都有一個(gè)特定的內(nèi)容類型。一個(gè)部件的內(nèi)容類型描述了這種文件類型的內(nèi)容。例如，XML部件包含了Word XML格式定義的標(biāo)記，而內(nèi)容類型可以用來分析文檔的組成。
C、部件關(guān)系
部件關(guān)系記錄了文檔部件之間的邏輯連接，構(gòu)建關(guān)系的方法是：每一個(gè)關(guān)系中都有一個(gè)源一個(gè)目的，源是關(guān)系命名的部件。例如，document.xml.rels中所有的關(guān)系都將document.xml作為它們的源。每個(gè).rels文件都包含一個(gè)元素，每個(gè)元素都對(duì)應(yīng)一個(gè)ID，包括目標(biāo)部件的內(nèi)容類型。
3.基于office Open XML標(biāo)準(zhǔn)壓縮文件修復(fù)方案
圖8 基于office Open XML標(biāo)準(zhǔn)壓縮文件修復(fù)方案
基于ZIP結(jié)構(gòu)的修復(fù)方案
基于ZIP結(jié)構(gòu)的修復(fù)方案，對(duì)因ZIP結(jié)構(gòu)上的錯(cuò)誤或缺失損壞造成的基于office Open XML標(biāo)準(zhǔn)壓縮文件無法正常使用的情況適用。對(duì)于該修復(fù)方案分為三步描述如下：
1） 結(jié)合ZIP文件結(jié)構(gòu)的特性，對(duì)基于office Open XML標(biāo)準(zhǔn)壓縮文件的文件內(nèi)容進(jìn)行解析。
2） 通過解析ZIP文件特定的三部分壓縮源文件數(shù)據(jù)區(qū)、目錄區(qū)、目錄結(jié)束標(biāo)志，對(duì)壓縮源文件數(shù)據(jù)區(qū)文件頭、壓縮源文件目錄區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及壓縮源文件目錄結(jié)束標(biāo)志內(nèi)容進(jìn)行解析，從而判斷出造成基于office Open XML標(biāo)準(zhǔn)壓縮文件無法正常使用的原因。
3） 對(duì)基于office Open XML標(biāo)準(zhǔn)壓縮文件中錯(cuò)誤、缺失部分結(jié)合ZIP壓縮文件特定的結(jié)構(gòu)，如數(shù)據(jù)壓縮校驗(yàn)值，數(shù)據(jù)區(qū)、目錄區(qū)內(nèi)容的偏移位置和字節(jié)長(zhǎng)度，壓縮源文件目錄總數(shù)等問題進(jìn)行解析、判斷、修復(fù)、完善，保存為新的文件。
基于壓縮數(shù)據(jù)流的修復(fù)方案
該方案針對(duì)因?yàn)閴嚎s數(shù)據(jù)流不完整造成的文件無法正常使用的情況，這里需要結(jié)合表3中描述的各個(gè)文件目錄的作用對(duì)文件進(jìn)行修復(fù)。這里分為兩種情況：一是word文件夾下文件內(nèi)容丟失或損壞;二是其他文件目錄下XML文件數(shù)據(jù)丟失或損壞;
1）word文件夾下文件內(nèi)容丟失或損壞
◆首先提取出為丟失部分文件數(shù)據(jù)，按照每個(gè)壓縮源文件對(duì)提取出的文件數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮算法實(shí)現(xiàn)，對(duì)未丟失數(shù)據(jù)進(jìn)行解析提取保存到新文件。
◆然后解析出其他未丟失或損壞的XML文件，按照基于office Open XML標(biāo)準(zhǔn)壓縮文件三個(gè)組成部分，重新組合出新的文件目錄結(jié)構(gòu)。
◆最后將重新組合生成的文件目錄進(jìn)行ZIP壓縮，并對(duì)壓縮后的ZIP文件修改文件后綴名(DOCX/XLSX/PPTX)。
2）其他文件目錄下XML文件數(shù)據(jù)丟失或損壞
◆首先，提取出文件中未丟失的壓縮源文件數(shù)據(jù)內(nèi)容。
◆其次，結(jié)合圖3中描述的基于office Open XML標(biāo)準(zhǔn)壓縮文件完整的文件目錄結(jié)構(gòu)，對(duì)缺失的XML文件進(jìn)行構(gòu)造。
◆最后將重新組合生成的文件目錄進(jìn)行ZIP壓縮，并對(duì)壓縮后的ZIP文件修改文件后綴名(DOCX/XLSX/PPTX)。
本文主要介紹了有關(guān)Microsoft文檔文件的不同文件格式的結(jié)構(gòu)和修復(fù)方案，希望對(duì)您有一定的參考價(jià)值。
如對(duì)文中的操作、描述有任何疑問，或者有相關(guān)案件需要協(xié)助，歡迎撥打熱線電話028-85211099或直接在微信公眾號(hào)后臺(tái)給我們留言。
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