USB-Massenspeicher

USB-Speicherstick mit Schlaufe und „unverlierbarem“ Schutzbügel

USB-Stick, Gehäuse entfernt

USB-Massenspeicher (englisch USB mass storage device, UMS) sind Geräte, die über den Universal Serial Bus (USB) kommunizieren und einen eingebauten Datenspeicher besitzen oder für Wechseldatenträger benutzt werden.

Häufige Verwendung finden sie in Form von USB-Speichersticks, verkürzt USB-Sticks genannt. Durch ihre höhere Speicherkapazität und Zugriffsgeschwindigkeit sowie ihre einfachere Handhabung haben sie andere Massenspeicher mit ähnlichem Anwendungsprofil wie die Diskette, die CD-RW und das Iomega Zip verdrängt. Speichersystem ist meist ein Flash-Speicher.

Zu den USB-Massenspeichern gehören auch alle anderen Massenspeicher, die über USB an einen Computer angeschlossen werden, wie etwa externe Festplatten, Diskettenlaufwerke sowie die meisten MP3-Player und Digitalkameras mit integriertem Speicher.

USB-Schnittstelle

USB-Massenspeicher gibt es für den USB-1.1-Bus, den wesentlich schnelleren USB-2.0-Bus sowie den USB-3.0-Bus mit max. 625 MByte/s. USB-2.0-fähige Massenspeicher können theoretisch an einer USB-2.0-Schnittstelle Daten mit einer Übertragungsrate von bis zu 480 Mbit/s (60 MByte/s) speichern und auslesen, in der Praxis werden jedoch aufgrund des großen Protokoll-Overheads selten mehr als 30-35 MByte/s erreicht. Der USB-2.0-Bus ist abwärtskompatibel zum USB-1.1-Bus, allerdings reduziert sich die Übertragungsrate auf 12 Mbit/s (1,5 MByte/s).

Für USB-Geräte existiert keine Verriegelung, so dass diese jederzeit vom Computer getrennt werden können. Geschieht das, während gerade Daten auf das Gerät geschrieben werden, kommt es ohne Vorwarnung zu Datenverlusten. Um das zu verhindern, kann dem Betriebssystem mitgeteilt werden, dass das Gerät entfernt werden soll. Nach Abschluss aller Schreiboperationen auf das Gerät erfolgt eine Rückmeldung, dass das Gerät nun entfernt werden kann.

Beim Design der vom USB-Standard definierten Stecker und Buchsen wurde dem Problem der Aufrechterhaltung der Energieversorgung beim Abziehen des Steckers Rechnung getragen, indem die beiden äußeren Pins der Stecker, an denen die Versorgungsspannung anliegt, länger sind als die beiden mittleren, über die die Kommunikation abgewickelt wird.

Unterstützung durch Betriebssysteme

Moderne Betriebssysteme erkennen USB-Massenspeicher automatisch. Bei älteren Betriebssystemen, deren Entwicklung vor dem Jahr 2000 abgeschlossen wurde, ist es unter Umständen notwendig, vor der Verwendung entsprechende Treiber zu installieren. Bei Betriebssystemen, die USB nicht unterstützen, ist ein USB-Gerät generell nur dann verfügbar, wenn zuerst ein Treiber für den Bus installiert wurde.

Die Behandlung der USB-Massenspeicher ist von Betriebssystem zu Betriebssystem unterschiedlich: Unter Windows erscheint nach dem Einstecken eines USB-Massenspeichers ein zusätzliches Laufwerk, dem der nächste freie Laufwerksbuchstabe zugeordnet wird. Unter Mac OS wird ein USB-Stick als Laufwerk („volume“) mit seinem Namen aktiviert („mounted“), abgemeldet wird er beispielsweise durch Ziehen auf den Papierkorb. Unter Linux werden die meisten USB-Massenspeicher vom Kernelmodul usb-storage verwaltet, das die USB-Massenspeicher ins SCSI-Subsystem einbindet. USB-Massenspeicher erscheinen unter Linux also üblicherweise als SCSI-Device.

USB-Speicherstick

Bezeichnungen

Bei dem Begriff USB-(Speicher-)Stick handelt es sich nicht um einen deutschen Scheinanglizismus, wie häufig vermutet.^[1] Die Eindeutschungen USB-Stift oder USB-Speicherstab sind ungebräuchlich. (USB) Flash (RAM) Drive bezeichnet die Technik allgemein und ist nicht auf stiftförmige Geräte beschränkt. Im Englischen ist USB flash drive die gebräuchlichste Bezeichnung für einen USB-Speicherstick. Gelegentlich wird auch der Begriff USB Memory Stick verwendet, welcher eine geschützte Marke der Firma Sony ist.

Technik

Beim USB-Speicherstick handelt es sich um ein Speichermedium in einem kompakten Gehäuse. Die Daten werden elektronisch auf einem Flash-Speicher gespeichert. Der israelische Ingenieur, Erfinder und Geschäftsmann Dov Moran gilt als der Erfinder des Konzeptes.^[2]

Anerkannte Verfahren zur Prüfung der Lebensdauer und Robustheit von USB-Speichersticks gibt es nicht.^[3] Nach Herstellerangaben bleiben darauf gespeicherte Daten bis zu zehn Jahre lang erhalten. Die Speicherzellen der Sticks sind von Verschleiß betroffen. Gelesen werden können sie zwar theoretisch unbegrenzt, jedoch garantieren die Hersteller nur 100.000 Schreibzyklen pro Speicherzelle.^[4] Deshalb sorgt die Controller-Elektronik dafür, dass häufig benutzte Speicherstellen, beispielsweise die FAT (Daten-Zuordnungstabelle), physikalisch auf immer wieder wechselnden Bereichen zu liegen kommen. Bei mobilen Anwendungen wie etwa OpenOffice.org Portable sind die Schreibzugriffe gleichermaßen optimiert.^[5]

Die ersten Sticks kamen im Jahr 2000 mit einer Speicherkapazität von 8 Megabyte auf den Markt. Mittlerweile gibt es Produkte mit einer Kapazität von bis zu 256 Gigabyte mit 230 MB/s Lese- und 170 MB/s Schreibgeschwindigkeit (Stand: Januar 2011)^[6] – und auch wasserdichte Modelle. Gelegentlich ist portable Software vorinstalliert, beispielsweise zur Datenverschlüsselung auf dem Stick. Die maximalen Datenraten für USB-Sticks liegen mittlerweile (Januar 2011) bei 320 MB/s für das Lesen und 184 MB/s für das Schreiben.^[7] Die Abmessungen von USB Sticks werden immer geringer. Die kleinsten Sticks haben inkl. Schutzkappe eine Abmessung von lediglich 19,5 mm × 15,5 mm × 7 mm (Stand Juni 2010).^[8] USB-Sticks erreichen als einzige Flash-Speichermedien bereits Preise unter 1 € pro Gigabyte (Januar 2011).^[9]

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  USB-Stick mit geöffneter Schutzkappe

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  Innenansicht: Flashspeicherchip (links) / Controllerchip (rechts)

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  Icon eines USB-Speichersticks

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  Miniaturausführung eines 8GB-USB-Speichersticks (ca. 31 mm × 13 mm × 3,5 mm)

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  Defekter 32GB-USB-Stick Intenso High Speed im Röntgenbild

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  Einer der kleinsten USB-Sticks

Risiken

Die Nutzung und Datenübertragung mittels Speichersticks kann generell zu Sicherheitsproblemen beispielsweise in Unternehmen führen, da ihre Nutzung nicht der Kontrolle und Wartung durch die Systemadministratoren unterliegt. Das betrifft nicht nur Lizenz- und Updateprobleme mobiler Software, sondern auch den Datenaustausch mit Computern außerhalb der Firma, wodurch potentielle Schadsoftware eingeschleust werden kann oder Daten unkontrolliert aus der Firma gegeben werden können. In vielen Unternehmen ist der Einsatz mobiler Datenträger deshalb verboten oder auf spezielle Anwendungsgebiete beschränkt. Das United States Strategic Command hat im November 2008 den Einsatz von persönlichen USB-Sticks und weiterer tragbarer Speichermedien im eigenen Computernetzwerk verboten, um es vor weiteren Computerwurm-Angriffen zu schützen.^[10] Viele Speichersticks lassen sich nicht zuverlässig löschen und können so trotz sorgfältiger Handhabung zur unbewussten Herausgabe von Daten führen.^[11]

Bei USB-Sticks mit vermeintlich sicherer, NIST-zertifizierter Hardware-Verschlüsselung konnten die Daten in mehreren Fällen mittels eines einfachen Angriffsverfahrens entschlüsselt werden.^[12]

ReadyBoost

Die Microsoft-Betriebssysteme ab Version Windows Vista bringen eine ReadyBoost genannte Funktion mit, die einen kleinen Teil der Festplatte auf dem Stick zwischenspeichert („caching“), um die langen Latenzen (Zugriffszeiten) der Platte zu umgehen. Nur bei kleinen und zufälligen Datenzugriffen ist der Stick schneller, ansonsten erfolgt der Zugriff von der Festplatte. Geeignet sind nur schnelle Sticks. Wichtig ist hier neben dem Durchsatz vor allem die geringe Latenz beim Zugriff. Tests ergaben keine signifikanten Geschwindigkeitsvorteile^[13] (siehe auch Solid State Drive).

Manipulierte Controllerchips

Da es recht einfach ist, über manipulierte Controllerchips falsche Größenangaben an Betriebssysteme zu melden, kommt es immer wieder zu Fällen, bei denen USB-Sticks mit geringerer Speicherkapazität als angegeben auf den Markt gelangen.^[14] Dadurch kann es zu Datenverlusten kommen, die vom Anwender erst beim Auslesen der Daten bemerkt werden.

Kombinationen

Einige USB-Massenspeicher kombinieren mehrere Funktionen in einem. Die Grundfunktion ist meist die des Massenspeichers, dieser befindet sich beispielsweise innerhalb einer Uhr oder eines Schweizer Taschenmessers oder ist kombiniert mit einem MP3-Player, Diktiergerät, Radio oder Digitalkamera.

Eine weitere Verwendungsmöglichkeit fand die Punkband WIZO, die ihre Stick-EP ausschließlich auf einem USB-Stick veröffentlichte.

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  Armbanduhr mit USB-Speicher (LAKS Memory 64 MB)

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  USB-Audio-Player (iPod shuffle) an einem 12″-Powerbook

Siehe auch

• U3
• Media Transfer Protocol

Weblinks

 Commons: USB-Massenspeicher – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

1. ↑ http://oxforddictionaries.com/view/entry/m_en_gb0994266#m_en_gb0994266
2. ↑ Artikel von MDR Sputnik
3. ↑ Detlef Borchers (25. Juni 2009): Elektronische Gesundheitskarte: Schlechte Karten für USB-Sticks. Heise Zeitschriften Verlag. Abgerufen am 26. Juni 2009.
4. ↑ Artikel von techwriter.de
5. ↑ Beschreibung von Modifikationen der Programme von „Portableapps“
6. ↑ http://geizhals.at/deutschland/?cat=sm_usb&xf=476_160#xf_top
7. ↑ http://geizhals.at/deutschland/?cat=sm_usb&xf=475_160#xf_top
8. ↑ http://www.tobra-promotion.de/produkte/tiny-detail-96.aspx
9. ↑ http://geizhals.at/deutschland/?cat=sm_usb&sort=r
10. ↑ http://www.gulli.com/news/us-milit-r-wegen-wurm-attacke-2008-11-21/
11. ↑ Viele SSDs und USB-Sticks lassen sich nicht sicher löschen. Heise Zeitschriften Verlag (23. Februar 2011). Abgerufen am 26. Februar 2011.
12. ↑ NIST-zertifizierte USB-Sticks mit Hardware-Verschlüsselung geknackt, Heise Online, abgerufen am 3. Mai 2011
13. ↑ c't Juli 2007
14. ↑ „Datenverluste durch manipulierte USB-Sticks“ Heise-Newsticker 21. Dezember 2007 mit Link zu einem Testprogramm zur Feststellung von Speicherzuordnungsfehlern