USB-флеш-накопитель

USB-флеш-накопитель (разг. флешка^[1], ранее — флэшка) — запоминающее устройство, использующее в качестве носителя флеш-память, и подключаемое к компьютеру или иному считывающему устройству по интерфейсу USB, пришедшее на замену гибким магнитным дискам (дискетам) и оптическим дискам. Флеш-накопители USB обычно являются съёмными и перезаписываемыми, и физически намного меньше, чем оптический диск. Большинство весит менее 25 грамм. USB-накопители часто используются для тех же целей, для которых когда-то использовались гибкие диски или компакт-диски; то есть для хранения, резервного копирования данных и передачи компьютерных файлов. Они меньше, быстрее, имеют гораздо бóльшую ёмкость и более прочны и надежны, потому что у них нет движущихся частей. К тому же, для чтения и записи не требуются дисководы. Кроме того, они невосприимчивы к магнитным полям (в отличие от флоппи-дисков) и не подвергаются воздействию поверхностных царапин (в отличие от компакт-дисков). Единственным минусом является риск потери данных при воздействии рентгеновского излучения, однако современные интроскопы облучают груз очень кратковременными импульсами излучения, так что при процедуре досмотра в аэропорту, в метро, на вокзале риск потери и повреждения данных минимален.

Описание

Основное назначение USB-накопителей — хранение, перенос и обмен данными, резервное копирование, загрузка операционных систем (Live USB) и др.

Основные компоненты флешки:

USB-интерфейс (чаще USB 2.0 или 3.0 Стандарт-А, иногда microUSB) — обеспечивает физическое соединение с компьютером.
Контроллер — небольшой микроконтроллер со встроенными ROM и RAM^[2].
NAND - чип флеш-памяти — хранит основную информацию.
Осциллятор — генерирует синхронизирующий сигнал (12 MHz) для шины USB.

На большинстве флешек повсеместно используются файловые системы семейства FAT. В зависимости от размера накопителя применяются FAT16, FAT32 или exFAT. Для флешек размером 64 ГБ и более используются NTFS или exFAT.

Дизайн

Обычно устройство имеет вытянутую форму и съёмный колпачок, прикрывающий вилку; иногда прилагается шнур для ношения на брелоке. Современные флешки имеют самые разные размеры и способы защиты разъёма, а также «нестандартный» внешний вид (армейский нож, часы и т. п.) и различные дополнительные возможности (например, ввод пин-кода, проверку отпечатка пальца и т. п.). Обычный размер — 3—5 см, вес — меньше 60 г.

Некоторые варианты дизайна USB-флеш-накопителей:

Простая форма, фиксированный USB-разъём
Простая форма, выдвигающийся USB-разъём
Декоративный внешний вид корпуса (имитация суши)
Инкрустированная бриллиантами флешка Uniq
С USB-разъёмом типа А и microUSB-разъёмом типа B (для подключения к смартфонам, планшетам и т. д.)
Миниатюрных размеров с цельнозалитым корпусом и без металлической рамки USB-разъёма типа А
Накопители с комбинированными интерфейсами USB-флеш и Secure Digital

История

Первые USB-флеш-накопители появились в 2000 году. С 1998 по 2000 годы ряд компаний и отдельных лиц заявляли о своём первенстве в их изобретении^[3].

Согласно многим источникам^[4]^{[источник не указан 1140 дней]}, первый патент на USB-флеш-накопитель был зарегистрирован в апреле 1999 года в США сотрудниками израильской компании M-Systems Амиром Баном, Довом Мораном и Ораном Огданом. При этом сам накопитель был представлен гораздо позднее, в сентябре 2000 года. Флешку назвали DiskOnKey, в США она продавалась совместно с IBM и несла на борту логотип американской корпорации. Первая флешка обладала 8 Мб памяти и стоила 50$, к концу года вышли модели на 16 Мб и 32 Мб (100$). Однако еще ранее, в феврале 2000 года на выставке CeBIT в Германии, сингапурская компания Trek Technology представила свою разработку ThumbDrive (объёмом 8 Мб), повторяющую патент от M-Systems. Это привело к судебным разбирательствам в результате которых Trek Technology смогла доказать своё первенство в Сингапуре, но проиграла иски, поданные в других странах. Китайская компания Netac Technology также претендовала на первенство в изобретении USB-флеш-накопителя.

Преимущества и недостатки

Сравнение размеров 3,5-дюймовой дискеты и USB-флеш-накопителя

Картридер имеет вид флешки и позволяет читать карты памяти различных форматов

Преимущества

Малый вес, бесшумность работы и портативность.
Универсальность: современные компьютеры, телевизоры, DVD- и медиа-проигрыватели имеют USB-порты.
Низкое энергопотребление (благодаря отсутствию механических систем, в отличие от CD, DVD, BD и жёстких дисков)
Работоспособность в широком диапазоне температур.
Более устойчивы к механическим воздействиям (вибрации и ударам), а также к воздействию магнитных полей по сравнению с жёсткими дисками.
Не подвержены воздействию царапин и пыли, которые были проблемой для оптических носителей и дискет.
Способны сравнительно длительно хранить данные в автономном режиме (не требуя питания), от единиц до 10 лет. В худшем случае (дешёвый накопитель с большим износом) хранение данных обеспечивается в течение 3—5 месяцев^[5].

Недостатки

Ограниченное число циклов записи-стирания перед выходом из строя. Чипы памяти, сделанные по технологии MLC (большинство), чаще всего выдерживают не более 5000 циклов перезаписи^[6]. Кроме этого, ограничен ресурс USB-коннектора — около 1500 подключений^[7].
Скорость записи и чтения ограничены пропускной способностью USB, что особенно сильно проявляется для USB 2.0 (не более 35 МБ/с)^[8].
В отличие от компакт-дисков, имеют недостатки, свойственные любой электронике:
- чувствительны к электростатическому разряду — обычное явление в быту, особенно зимой;
- чувствительны к радиации.
Несимметричность интерфейса при симметрично выглядящем разъёме, отчего подключить сразу получается не всегда. Недостаток многих разъёмов, проявившийся для USB вообще, а для флешек особенно — из-за частого подключения-отключения. Похожий недостаток — у ключей, устраняемый симметричной бородкой. Однако данная проблема в будущем будет устранена благодаря симметричному разъёму USB Type-C.

Безопасность

Флеш-накопитель — это один из самых распространённых носителей данных на сегодня. Вследствие включённой по умолчанию возможности одной из наиболее распространённых операционных систем — Windows (начиная с Windows 95^[9]) — позволять автозапуск со сменных носителей, флеш-накопители способствуют распространению вирусов в среде Windows при обмене информацией.

В качестве аппаратных решений этой проблемы существуют следующие решения — блокировка с помощью спец. ПО^[10], флеш-накопители с системой защиты от записи (чаще всего реализуется в виде механического переключателя, разрешающего или запрещающего запись на накопитель).

Из-за утери флеш-накопителя с конфиденциальной информацией под угрозой может оказаться личная жизнь владельца. Для решения этой проблемы применяется стороннее криптографическое программное обеспечение (например, FreeOTFE). Некоторые флеш-накопители оборудованы системой шифрования, реализованной на аппаратном уровне^[11].

Восстановление данных с USB-флеш

Методика восстановления данных с неисправного USB-флеш накопителя состоит из нескольких этапов:

Первый этап — это выпаивание микросхем памяти. Это необходимо сделать, потому что когда флешка выходит из строя, то чип памяти перестаёт быть доступным через USB интерфейс. При этом флешка может даже определяться в компьютере, но показывать, что у неё нулевой объём. Это происходит, потому что контроллер USB-флеш исправен, а доступа к микросхеме памяти у него нет из-за её повреждения. Единственным способом считать данные с повреждённой NAND микросхемы памяти является считывание полного дампа (образа) этой микросхемы. Это возможно сделать только по контактам микросхемы, установив её в специальный считыватель (ридер) программно-аппаратного комплекса;
Второй этап — это считывания дампов (образов) с каждой из микросхем памяти USB-флеш накопителя. Микросхемы памяти изготавливаются в корпусах разного типа и размера. Для различных корпусов микросхем существуют соответствующего типа адаптеры (переходники). Адаптеры подключаются к основному блоку программно-аппаратного комплекса;
Завершающим этапом работ по восстановлению данных с USB-флешки является сборка полученных дампов микросхем в единый образ: определяется тип ECC (код коррекции ошибок) и подбирается XOR. После чего появляется доступ к файловой системе с привычной для всех пользователей структурой файлов и каталогов^[12];

В искусстве

Флэшка (фильм)

См. также

Ссылки

Немецкая компания CBL, специализирующаяся на восстановлении данных, сообщила о стремительном падении качества накопителей, основанных на флеш-памяти // CNews, 5 февраля 2024

Примечания

↑ Подборка словарей и ответов на портале Грамота.ру (неопр.). Дата обращения: 18 июня 2021. Архивировано 24 июня 2021 года.
↑ Восстановление USB-флеш-накопителя и прошивка его контроллера (неопр.). lifevinet.ru (10 августа 2012). Дата обращения: 2 июля 2014. Архивировано 25 июня 2014 года.
↑ nikto732. История изобретения USB флешки. Кто придумал и когда (рус.). Дата обращения: 27 октября 2021. Архивировано 27 октября 2021 года.
↑ Флеш-накопитель USB 1 GB - Политехнический музей (неопр.). Дата обращения: 27 сентября 2021. Архивировано 27 сентября 2021 года.
↑ Solid State Drive (SSD) FAQ Архивная копия от 8 октября 2013 на Wayback Machine // Dell: «6. I have unplugged my SSD drive and put it into storage. How long can I expect the drive to retain my data without needing to plug the drive back in? … In MLC and SLC, this can be as low as 3 months and best case can be more than 10 years»
↑ AnandTech - Kingston HyperX 3K (240GB) SSD Review (неопр.). Дата обращения: 12 января 2013. Архивировано 20 января 2013 года.
↑ USB Powered Gadgets and more (неопр.). Дата обращения: 12 января 2013. Архивировано 20 января 2013 года.
↑ Walton Chaintech оснастила USB-накопитель интерфейсом eSATA (неопр.). Дата обращения: 4 августа 2009. Архивировано 7 марта 2010 года.
↑ Michael Horowitz. Autorun and Autoplay: screwed by terminology (неопр.). Computerworld (29 ноября 2009). — «Autorun was introduced back in Windows 95 and the living embodiment of it, is a configuration file in the root directory of removable media (CDs, USB flash drives, external hard drives, etc.) called autorun.inf.» Архивировано 25 мая 2013 года.
↑ Один из вариантов программной защиты данных (неопр.). Дата обращения: 11 мая 2013. Архивировано 13 мая 2013 года.
↑ Флешка Netac U618 32GB с аппаратным шифрованием данных (неопр.). Дата обращения: 19 мая 2018. Архивировано 20 мая 2018 года.
↑ Как мы восстанавливаем данные с флешки (рус.). itHelp.ru (15 марта 2021). Дата обращения: 15 декабря 2022. Архивировано 15 декабря 2022 года.

[gramota-1] Подборка словарей и ответов на портале Грамота.ру (неопр.). Дата обращения: 18 июня 2021. Архивировано 24 июня 2021 года.

[2] Восстановление USB-флеш-накопителя и прошивка его контроллера (неопр.). lifevinet.ru (10 августа 2012). Дата обращения: 2 июля 2014. Архивировано 25 июня 2014 года.

[3] nikto732. История изобретения USB флешки. Кто придумал и когда (рус.). Дата обращения: 27 октября 2021. Архивировано 27 октября 2021 года.

[4] Флеш-накопитель USB 1 GB - Политехнический музей (неопр.). Дата обращения: 27 сентября 2021. Архивировано 27 сентября 2021 года.

[5] Solid State Drive (SSD) FAQ Архивная копия от 8 октября 2013 на Wayback Machine // Dell: «6. I have unplugged my SSD drive and put it into storage. How long can I expect the drive to retain my data without needing to plug the drive back in? … In MLC and SLC, this can be as low as 3 months and best case can be more than 10 years»

[6] AnandTech - Kingston HyperX 3K (240GB) SSD Review (неопр.). Дата обращения: 12 января 2013. Архивировано 20 января 2013 года.

[7] USB Powered Gadgets and more (неопр.). Дата обращения: 12 января 2013. Архивировано 20 января 2013 года.

[8] Walton Chaintech оснастила USB-накопитель интерфейсом eSATA (неопр.). Дата обращения: 4 августа 2009. Архивировано 7 марта 2010 года.

[9] Michael Horowitz. Autorun and Autoplay: screwed by terminology (неопр.). Computerworld (29 ноября 2009). — «Autorun was introduced back in Windows 95 and the living embodiment of it, is a configuration file in the root directory of removable media (CDs, USB flash drives, external hard drives, etc.) called autorun.inf.» Архивировано 25 мая 2013 года.

[10] Один из вариантов программной защиты данных (неопр.). Дата обращения: 11 мая 2013. Архивировано 13 мая 2013 года.

[11] Флешка Netac U618 32GB с аппаратным шифрованием данных (неопр.). Дата обращения: 19 мая 2018. Архивировано 20 мая 2018 года.

[12] Как мы восстанавливаем данные с флешки (рус.). itHelp.ru (15 марта 2021). Дата обращения: 15 декабря 2022. Архивировано 15 декабря 2022 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]