USB-флеш-накопитель

USB-флеш-накопитель (разг. флешка, 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.

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.
• 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.

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:

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.

Согласно многим источникам, 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

• 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.

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. Кроме этого, ограничен ресурс USB-коннектора — около 1500 подключений.
• Скорость записи и чтения ограничены пропускной способностью USB, что особенно сильно проявляется для USB 2.0 (не более 35 МБ/с).
• 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.

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) — 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, 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.

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;

• Флэшка (фильм)

• Флеш-память
• Внешний жёсткий диск
• USB Killer

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