USB-Stick
Ein USB-Flash-Laufwerk (auch Daumenlaufwerk genannt) ist ein Datenspeichergerät mit Flash-Speicher und integrierter USB-Schnittstelle. Er ist in der Regel austauschbar, wiederbeschreibbar und viel kleiner als eine optische Disk. Die meisten wiegen weniger als 30 g (1 Unze). Seit dem ersten Erscheinen auf dem Markt Ende 2000 sind die Speicherkapazitäten wie bei praktisch allen anderen Computerspeichergeräten gestiegen, während die Preise gesunken sind. Im März 2016 wurden häufig Flash-Laufwerke mit einer Speicherkapazität von 8 bis 256 Gigabyte (GB) verkauft, während Geräte mit 512 GB und 1 Terabyte (TB) seltener zu finden waren. Im Jahr 2018 waren 2-TB-Flash-Laufwerke die größte verfügbare Speicherkapazität. Einige erlauben bis zu 100.000 Schreib-/Löschzyklen, je nach dem genauen Typ des verwendeten Speicherchips, und es wird angenommen, dass sie unter normalen Umständen zwischen 10 und 100 Jahren halten (Lagerungszeit). ⓘ
USB-Flash-Laufwerke werden häufig zum Speichern, für zusätzliche Backups und zum Übertragen von Computerdateien verwendet. Im Vergleich zu Disketten oder CDs sind sie kleiner, schneller, haben eine deutlich höhere Kapazität und sind aufgrund des Fehlens beweglicher Teile langlebiger. Außerdem sind sie weniger anfällig für elektromagnetische Störungen als Disketten und können (im Gegensatz zu CDs) nicht durch Oberflächenkratzer beschädigt werden. Wie bei allen Flash-Speichern können jedoch Datenverluste aufgrund von Bit-Lecks bei längerem Stromausfall und die Möglichkeit eines spontanen Ausfalls des Controllers aufgrund von Herstellungsfehlern dazu führen, dass sie für die langfristige Archivierung von Daten ungeeignet sind. Die Fähigkeit, Daten aufzubewahren, wird von der Firmware des Controllers, der internen Datenredundanz und den Fehlerkorrekturalgorithmen beeinflusst. ⓘ
Bis etwa 2005 waren die meisten Desktop- und Laptop-Computer zusätzlich zu den USB-Anschlüssen mit Diskettenlaufwerken ausgestattet. Mit der allgemeinen Verbreitung von USB-Anschlüssen und der größeren Kapazität von USB-Laufwerken im Vergleich zu 3,5-Zoll-Disketten mit 1,44 Megabyte (1440 Kilobyte) wurden Diskettenlaufwerke jedoch überflüssig. ⓘ
USB-Flash-Laufwerke verwenden den USB-Massenspeicherstandard, der von modernen Betriebssystemen wie Windows, Linux, macOS und anderen Unix-ähnlichen Systemen sowie von vielen BIOS-Boot-ROMs nativ unterstützt wird. USB-Laufwerke mit USB 2.0-Unterstützung können mehr Daten speichern und schneller übertragen als viel größere optische Laufwerke wie CD-RW- oder DVD-RW-Laufwerke und können von vielen anderen Systemen wie der Xbox One, der PlayStation 4, DVD-Playern, Unterhaltungssystemen im Auto und in einer Reihe von Handheld-Geräten wie Smartphones und Tablet-Computern gelesen werden, obwohl die elektronisch ähnliche SD-Karte aufgrund ihres standardisierten Formfaktors, der es ermöglicht, sie in einem Gerät unterzubringen, ohne herauszuragen, besser für diese Geräte geeignet ist. ⓘ
Ein Flash-Laufwerk besteht aus einer kleinen Leiterplatte mit den Schaltkreiselementen und einem USB-Anschluss, die elektrisch isoliert und geschützt in einem Kunststoff-, Metall- oder gummierten Gehäuse untergebracht sind, das z. B. in einer Tasche oder an einem Schlüsselanhänger getragen werden kann. Einige sind mit einer E/A-Anzeige-LED ausgestattet, die beim Zugriff leuchtet oder blinkt. Der USB-Anschluss kann durch eine abnehmbare Kappe geschützt sein oder sich in das Gehäuse des Laufwerks zurückziehen, obwohl er ungeschützt wahrscheinlich nicht beschädigt wird. Die meisten Flash-Laufwerke verwenden einen Standard-USB-Anschluss des Typs A, der eine Verbindung mit einem Anschluss an einem PC ermöglicht, aber es gibt auch Laufwerke für andere Schnittstellen (z. B. Micro-USB- und USB-C-Anschlüsse). USB-Flash-Laufwerke werden über den USB-Anschluss mit Strom vom Computer versorgt. Einige Geräte kombinieren die Funktionalität eines tragbaren Mediaplayers mit der eines USB-Flash-Speichers; sie benötigen nur dann eine Batterie, wenn sie unterwegs zur Musikwiedergabe verwendet werden. ⓘ
Ein USB-Stick (englisch stick ‚Stab, Stock‘) bezeichnet allgemein ein kompakt gebautes elektronisches Gerät, das über den Universal Serial Bus (USB) mit einem anderen Gerät, beispielsweise einem PC, verbunden wird. Dabei sind der USB-Stecker (meist Typ A) und das Gehäuse direkt miteinander verbunden und bilden eine mechanische Einheit ohne verbindendes Kabel. Im Speziellen bezeichnet USB-Stick die häufigste Ausprägung des Gerätes, den USB-Speicherstick. ⓘ
Der israelische Ingenieur Dov Moran (* 1956) gilt als Erfinder des USB-Sticks, den er mit seiner Firma M-Systems entwickelte. Ende 2006 wurde M-Systems für 1,6 Milliarden US-Dollar an die SanDisk Corp. verkauft. ⓘ
Die Miniaturisierung der USB-Sticks geht seit etwa 2010 so weit, dass der ursprüngliche Stick auf eine Platine reduziert werden kann, die vollständig in einen USB-Anschluss eingeschoben werden kann. Die meisten Geräte sind jedoch aus Gründen der Handhabung entweder etwas länger gestaltet oder besitzen die Form eines USB-Steckers mit kurzem Griff, um das Verlustrisiko zu verringern. ⓘ
Geschichte
Die Grundlage für USB-Flash-Laufwerke ist der Flash-Speicher, eine Art Floating-Gate-Halbleiterspeicher, der in den frühen 1980er Jahren von Fujio Masuoka erfunden wurde. Flash-Speicher verwenden MOSFET-Transistoren mit schwebendem Gate als Speicherzellen. ⓘ
Mehrere Personen haben den Anspruch erhoben, der Erfinder des USB-Flash-Laufwerks zu sein. Am 5. April 1999 reichten Amir Ban, Dov Moran und Oron Ogdan von M-Systems, einem israelischen Unternehmen, eine Patentanmeldung mit dem Titel "Architecture for a Universal Serial Bus-Based PC Flash Disk" ein. Das Patent wurde am 14. November 2000 erteilt, und diese Personen werden oft als die Erfinder des USB-Flash-Laufwerks angesehen. Ebenfalls 1999 reichte Shimon Shmueli, ein Ingenieur bei IBM, eine Erfindungsmeldung ein, in der er behauptete, das USB-Flash-Laufwerk erfunden zu haben. Ein singapurisches Unternehmen namens Trek 2000 International ist das erste bekannte Unternehmen, das ein USB-Flash-Laufwerk verkauft hat, und hat ebenfalls behauptet, es sei der ursprüngliche Erfinder des Geräts. Schließlich wird auch Pua Khein-Seng, ein malaysischer Ingenieur, von einigen als möglicher Erfinder des Geräts angesehen. ⓘ
Angesichts dieser konkurrierenden Ansprüche auf die Erfinderschaft kam es im Laufe der Jahre zu Patentstreitigkeiten im Zusammenhang mit dem USB-Flash-Laufwerk. Sowohl Trek 2000 International als auch Netac Technology haben andere beschuldigt, ihre Patente für den USB-Stick zu verletzen. Trotz dieser Rechtsstreitigkeiten ist die Frage, wer den USB-Stick als Erster erfunden hat, noch nicht endgültig geklärt, und es bestehen weiterhin mehrere Ansprüche. ⓘ
Technologische Verbesserungen
Flash-Laufwerke werden häufig an der Geschwindigkeit gemessen, mit der sie Daten übertragen. Die Übertragungsraten können in Megabyte pro Sekunde (MB/s), Megabit pro Sekunde (Mbit/s) oder in Multiplikatoren für optische Laufwerke wie "180X" (180 mal 150 KiB/s) angegeben werden. Die Datenübertragungsraten variieren von Gerät zu Gerät erheblich. Flash-Laufwerke der zweiten Generation können angeblich mit bis zu 30 MB/s lesen und mit etwa der Hälfte dieser Geschwindigkeit schreiben, was etwa 20 Mal schneller ist als die theoretische Übertragungsrate des Vorgängermodells USB 1.1, die auf 12 Mbit/s (1,5 MB/s) begrenzt ist, wobei der Overhead berücksichtigt wird. Die effektive Übertragungsrate eines Geräts wird maßgeblich durch das Datenzugriffsmuster beeinflusst. ⓘ
Im Jahr 2002 verfügten USB-Flash-Laufwerke über USB 2.0-Konnektivität, bei der die Übertragungsrate auf 480 Mbit/s begrenzt ist; unter Berücksichtigung des Protokoll-Overheads entspricht dies einem effektiven Durchsatz von 35 MB/s. Im selben Jahr gab Intel den Anstoß für die weit verbreitete Nutzung von USB der zweiten Generation, indem es sie in seine Laptops einbaute. ⓘ
Bis 2010 erreichte die maximal verfügbare Speicherkapazität der Geräte mehr als 128 GB. USB 3.0 wurde nur langsam in Laptops eingeführt. Bis 2010 waren die meisten Laptop-Modelle nur mit USB 2.0 ausgestattet. ⓘ
Im Januar 2013 brachte das Technologieunternehmen Kingston ein Flash-Laufwerk mit einer Speicherkapazität von 1 TB heraus. Die ersten USB 3.1 Typ-C-Flash-Laufwerke mit Lese-/Schreibgeschwindigkeiten von rund 530 MB/s wurden im März 2015 angekündigt. Bis Juli 2016 wurden Flash-Laufwerke mit einer Kapazität von 8 bis 256 GB häufiger verkauft als solche mit einer Kapazität zwischen 512 GB und 1 TB. Im Jahr 2017 kündigte Kingston Technology die Einführung eines 2-TB-Flash-Laufwerks an. Im Jahr 2018 kündigte SanDisk ein USB-C-Flash-Laufwerk mit 1 TB an, das kleinste seiner Art. ⓘ
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| 1 | USB Standard-A, "männlicher" Stecker |
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| 2 | USB-Massenspeicher-Controller-Gerät |
| 3 | Prüfpunkt |
| 4 | Flash-Speicherchip |
| 5 | Kristall-Oszillator |
| 6 | LED (optional) |
| 7 | Schreibschutzschalter (optional) |
| 8 | Platz für zweiten Flash-Speicherchip |
Bei einem USB-Flash-Laufwerk ist ein Ende des Geräts mit einem einzelnen Standard-A-USB-Stecker ausgestattet; einige Flash-Laufwerke bieten zusätzlich einen Micro-USB- oder USB-C-Stecker, um die Datenübertragung zwischen verschiedenen Geräten zu erleichtern. ⓘ
Technologie
Bei einem USB-Flash-Laufwerk ist ein Ende des Geräts mit einem einzelnen USB-Stecker ausgestattet; einige Flash-Laufwerke bieten zusätzlich einen Micro-USB-Stecker, der die Datenübertragung zwischen verschiedenen Geräten erleichtert. ⓘ
Im Inneren des Gehäuses befindet sich eine kleine Leiterplatte mit einigen Stromkreisen und einer kleinen Anzahl oberflächenmontierter integrierter Schaltungen (ICs). In der Regel bildet einer dieser ICs die Schnittstelle zwischen dem USB-Anschluss und dem integrierten Speicher, während der andere den Flash-Speicher darstellt. Für die Kommunikation mit dem Host verwenden die Laufwerke in der Regel die USB-Massenspeichergeräteklasse. ⓘ
Flash-Speicher
Flash-Speicher vereinen eine Reihe älterer Technologien, die durch Fortschritte in der Halbleitertechnik kostengünstiger, stromsparender und kleiner geworden sind. Der Speicher basierte auf früheren EPROM- und EEPROM-Technologien. Diese hatten eine begrenzte Kapazität, waren sowohl beim Lesen als auch beim Schreiben langsam, erforderten komplexe Hochspannungsschaltungen und konnten nur nach dem Löschen des gesamten Inhalts des Chips neu beschrieben werden. ⓘ
Später entwickelten Hardwareentwickler EEPROMs, bei denen der Löschbereich in kleinere "Felder" aufgeteilt war, die einzeln gelöscht werden konnten, ohne die anderen zu beeinträchtigen. Um den Inhalt eines bestimmten Speicherplatzes zu ändern, musste das gesamte Feld in einen Pufferspeicher außerhalb des Chips kopiert, das Feld gelöscht, die Daten im Puffer nach Bedarf geändert und wieder in dasselbe Feld geschrieben werden. Dies erforderte beträchtliche Computerunterstützung, und PC-basierte EEPROM-Flash-Speichersysteme verfügten oft über ein eigenes Mikroprozessorsystem. Flash-Laufwerke sind mehr oder weniger eine miniaturisierte Version davon. ⓘ
Die Entwicklung von seriellen Hochgeschwindigkeits-Datenschnittstellen wie USB machte Halbleiterspeichersysteme mit seriellem Zugriff realisierbar, und die gleichzeitige Entwicklung von kleinen, schnellen Mikroprozessorsystemen mit geringem Stromverbrauch ermöglichte die Integration dieser Systeme in extrem kompakte Systeme. Der serielle Zugriff erfordert weit weniger elektrische Verbindungen für die Speicherchips als der parallele Zugriff, was die Herstellung von Laufwerken mit mehreren Gigabyte Speicherplatz vereinfacht hat. ⓘ
Computer greifen auf moderne Flash-Speichersysteme sehr ähnlich wie auf Festplattenlaufwerke zu, bei denen das Steuerungssystem die volle Kontrolle darüber hat, wo die Informationen tatsächlich gespeichert werden. Die eigentlichen EEPROM-Schreib- und Löschvorgänge sind jedoch den oben beschriebenen früheren Systemen noch sehr ähnlich. ⓘ
Bei vielen preiswerten MP3-Playern wird ein Standard-Mikroprozessor mit Flash-Speicher-Steuerung einfach um zusätzliche Software und eine Batterie erweitert, so dass er auch als Decoder für die Musikwiedergabe dienen kann. Die meisten dieser Abspielgeräte können auch als herkömmliches Flash-Laufwerk zum Speichern von Dateien jeglicher Art verwendet werden. ⓘ
Wesentliche Bestandteile
Ein Flash-Laufwerk besteht in der Regel aus fünf Teilen:
- USB-Stecker - stellt eine physische Schnittstelle zum Host-Computer dar. Einige USB-Flash-Laufwerke verwenden USB-Stecker, bei denen die Kontakte nicht geschützt sind, so dass die Möglichkeit besteht, den Stecker in der falschen Ausrichtung in den USB-Anschluss zu stecken, wenn der Steckertyp nicht symmetrisch ist.
- USB-Massenspeicher-Controller - ein kleiner Mikrocontroller mit einer kleinen Menge an On-Chip-ROM und RAM.
- NAND-Flash-Speicherchip(s) - speichert Daten (NAND-Flash wird normalerweise auch in Digitalkameras verwendet).
- Kristalloszillator - erzeugt das Haupttaktsignal des Geräts und steuert die Datenausgabe des Geräts über eine phasenverriegelte Schleife.
- Abdeckung - besteht in der Regel aus Kunststoff oder Metall und schützt die Elektronik vor mechanischer Belastung und sogar vor möglichen Kurzschlüssen. ⓘ
Zusätzliche Komponenten
Ein typisches Gerät kann auch Folgendes enthalten:
- Jumper und Teststifte - für Tests während der Herstellung des USB-Sticks oder zum Laden von Code in den Mikrocontroller.
- LEDs - zeigen Datenübertragungen oder Lese- und Schreibvorgänge an.
- Schreibschutzschalter - Aktivieren oder deaktivieren das Schreiben von Daten in den Speicher.
- Unbesetzter Speicherplatz - bietet Platz für einen zweiten Speicherchip. Dieser zweite Platz ermöglicht es dem Hersteller, eine einzige Leiterplatte für mehr als ein Speichergerät zu verwenden.
- USB-Steckerabdeckung oder -kappe - verringert das Risiko von Beschädigungen, verhindert das Eindringen von Schmutz oder anderen Verunreinigungen und verbessert das allgemeine Erscheinungsbild des Geräts. Einige Flash-Laufwerke verwenden stattdessen einziehbare USB-Anschlüsse. Andere haben eine schwenkbare Anordnung, so dass der Stecker geschützt werden kann, ohne dass etwas entfernt werden muss.
- Transporthilfe - die Kappe oder das Gehäuse enthält oft ein Loch, das sich für die Befestigung an einem Schlüsselbund oder einem Lanyard eignet. Wird die Kappe und nicht das Gehäuse angeschlossen, kann das Laufwerk selbst verloren gehen.
- Einige Laufwerke bieten über einen internen Speicherkartensteckplatz erweiterbaren Speicherplatz, ähnlich wie ein Speicherkartenlesegerät. ⓘ
Größe und Art der Verpackung
Die meisten USB-Flash-Laufwerke wiegen weniger als 30 g (1 Unze). Während einige Hersteller um die kleinste Größe mit dem größten Speicher konkurrieren und Laufwerke anbieten, die nur wenige Millimeter größer sind als der USB-Stecker selbst, unterscheiden sich andere Hersteller durch aufwendige Gehäuse, die oft sperrig sind und den Anschluss des Laufwerks an den USB-Port erschweren. Da die USB-Anschlüsse eines Computergehäuses oft eng beieinander liegen, kann das Einstecken eines Flash-Laufwerks in einen USB-Anschluss einen benachbarten Anschluss blockieren. Solche Geräte dürfen das USB-Logo nur tragen, wenn sie mit einem separaten Verlängerungskabel verkauft werden. Solche Kabel sind zwar USB-kompatibel, entsprechen aber nicht dem USB-Standard. ⓘ
USB-Flash-Laufwerke wurden in andere häufig getragene Gegenstände integriert, z. B. in Uhren, Kugelschreiber, Laserpointer und sogar in das Schweizer Taschenmesser; andere wurden mit Scherzartikeln wie Spielzeugautos oder Legosteinen ausgestattet. USB-Flash-Laufwerke mit Bildern von Drachen, Katzen oder Außerirdischen sind in Asien sehr beliebt. Die geringe Größe, die Robustheit und der niedrige Preis von USB-Sticks machen sie zu einem immer beliebteren Peripheriegerät für Gehäuse-Modding. ⓘ
Dateisystem
Die meisten Flash-Laufwerke werden mit dem FAT32- oder exFAT-Dateisystem vorformatiert geliefert. Die Allgegenwärtigkeit des FAT32-Dateisystems ermöglicht den Zugriff auf das Laufwerk auf praktisch jedem Host-Gerät mit USB-Unterstützung. Außerdem können standardmäßige FAT-Wartungsprogramme (z. B. ScanDisk) verwendet werden, um beschädigte Daten zu reparieren oder wiederherzustellen. Da ein Flash-Laufwerk für das Host-System jedoch wie eine über USB angeschlossene Festplatte erscheint, kann das Laufwerk in jedes vom Host-Betriebssystem unterstützte Dateisystem umformatiert werden. ⓘ
Defragmentierung
Flash-Laufwerke können defragmentiert werden. Es gibt eine weit verbreitete Meinung, dass die Defragmentierung wenig Vorteile bringt (da es keinen mechanischen Kopf gibt, der sich von Fragment zu Fragment bewegt) und dass die Defragmentierung die Lebensdauer des Laufwerks verkürzt, da viele unnötige Schreibvorgänge durchgeführt werden. In einigen Quellen wird jedoch behauptet, dass die Defragmentierung eines Flash-Laufwerks die Leistung verbessern kann (hauptsächlich aufgrund der verbesserten Zwischenspeicherung der gebündelten Daten), und dass der zusätzliche Verschleiß von Flash-Laufwerken möglicherweise nicht signifikant ist. ⓘ
Gleichmäßige Verteilung
Einige Dateisysteme sind so konzipiert, dass sie die Nutzung über das gesamte Speichergerät verteilen, ohne die Nutzung auf einen Teil zu konzentrieren (z. B. für ein Verzeichnis), um die Lebensdauer einfacher Flash-Speichergeräte zu verlängern. Bei einigen USB-Flash-Laufwerken ist diese "Abnutzungsausgleichsfunktion" in den Software-Controller integriert, um die Lebensdauer des Geräts zu verlängern, bei anderen hingegen nicht, so dass es nicht unbedingt hilfreich ist, eines dieser Dateisysteme zu installieren. ⓘ
Festplattenlaufwerk
Aus Gründen der Kompatibilität mit Festplattenlaufwerken sind die Sektoren 512 Byte lang, und der erste Sektor kann einen Master Boot Record und eine Partitionstabelle enthalten. Daher können USB-Flash-Geräte genau wie Festplattenlaufwerke partitioniert werden. ⓘ
Langlebigkeit
Der Speicher in Flash-Laufwerken wurde in der Regel auf der Grundlage von Multi-Level-Cell (MLC)-Speichern entwickelt, die für etwa 3.000-5.000 Programm-Löschzyklen geeignet sind. Heutzutage wird häufig auch Triple-Level-Cell (TLC) verwendet, das bis zu 500 Schreibzyklen pro physischem Sektor ermöglicht, während einige High-End-Flash-Laufwerke über Single-Level-Cell (SLC) basierten Speicher verfügen, der für etwa 30.000 Schreibvorgänge geeignet ist. Die Anzahl der Lesevorgänge aus einem solchen Flash-Speicher ist praktisch unbegrenzt, so dass ein gut abgenutztes USB-Laufwerk mit einem Schreibschutz versehen werden kann, um die Lebensdauer der einzelnen Zellen zu gewährleisten. ⓘ
Die Abschätzung der Lebensdauer von Flash-Speichern ist ein schwieriges Thema, das vom SLC/MLC/TLC-Speichertyp, der Größe der Flash-Speicherchips und dem tatsächlichen Nutzungsmuster abhängt. So kann ein USB-Flash-Laufwerk zwischen einigen Tagen und mehreren hundert Jahren halten. ⓘ
Unabhängig von der Lebensdauer des Speichers selbst ist die Hardware des USB-Anschlusses nur für etwa 1.500 Einsteck- und Entnahmezyklen ausgelegt. ⓘ
Gefälschte Produkte
Gefälschte USB-Flash-Laufwerke werden manchmal mit der Behauptung verkauft, dass sie eine höhere Kapazität haben, als sie tatsächlich haben. Dabei handelt es sich in der Regel um USB-Laufwerke mit geringer Kapazität, deren Flash-Speicher-Controller-Firmware so verändert wurde, dass sie Laufwerke mit größerer Kapazität emulieren (z. B. ein 2-GB-Laufwerk, das als 64-GB-Laufwerk vermarktet wird). Wenn sie an einen Computer angeschlossen werden, geben sie sich selbst als die größere Kapazität aus, als die sie verkauft werden, aber wenn Daten auf sie geschrieben werden, schlägt entweder der Schreibvorgang fehl, das Laufwerk friert ein oder überschreibt vorhandene Daten. Es gibt Software-Tools zur Überprüfung und Erkennung gefälschter USB-Laufwerke, und in einigen Fällen ist es möglich, diese Geräte zu reparieren, um die falschen Kapazitätsangaben zu entfernen und die tatsächliche Speichergrenze zu nutzen. ⓘ
Geschwindigkeit der Dateiübertragung
Die Übertragungsgeschwindigkeiten werden technisch durch den langsamsten von drei Faktoren bestimmt: die verwendete USB-Version, die Geschwindigkeit, mit der das USB-Kontrollgerät Daten auf dem Flash-Speicher lesen und schreiben kann, und die Geschwindigkeit des Hardware-Busses, insbesondere bei zusätzlichen USB-Anschlüssen. ⓘ
USB-Flash-Laufwerke geben ihre Lese- und Schreibgeschwindigkeit in der Regel in Megabyte pro Sekunde (MB/s) an; die Lesegeschwindigkeit ist in der Regel höher. Diese Geschwindigkeiten gelten für optimale Bedingungen; unter realen Bedingungen sind die Geschwindigkeiten in der Regel geringer. Insbesondere die Übertragung (vor allem das Schreiben) vieler kleiner Dateien anstelle einiger weniger sehr großer Dateien sowie das gemischte Lesen und Schreiben auf demselben Gerät führen häufig zu deutlich niedrigeren Geschwindigkeiten als angegeben. ⓘ
In einem typischen, gut durchgeführten Test mehrerer leistungsstarker USB-3.0-Laufwerke konnte ein Laufwerk, das große Dateien mit 68 MB/s lesen und mit 46 MB/s schreiben konnte, bei vielen kleinen Dateien nur 14 MB/s und 0,3 MB/s erreichen. Bei der Kombination von Streaming-Lese- und Schreibvorgängen lag die Geschwindigkeit eines anderen Laufwerks, das 92 MB/s lesen und 70 MB/s schreiben konnte, bei 8 MB/s. Diese Unterschiede sind von einem Laufwerk zum anderen sehr groß; einige Laufwerke können kleine Dateien mit über 10 % der Geschwindigkeit für große Dateien schreiben. Die genannten Beispiele wurden gewählt, um die Extreme zu verdeutlichen. ⓘ
Verwendungszwecke
Persönlicher Datentransport
Die häufigste Verwendung von Flash-Laufwerken ist der Transport und die Speicherung von persönlichen Dateien wie Dokumenten, Bildern und Videos. Einzelpersonen speichern auch medizinische Informationen auf Flash-Laufwerken für Notfälle und zur Vorbereitung auf Katastrophen. ⓘ
Sichere Speicherung von Daten, Anwendungs- und Softwaredateien
Angesichts der weiten Verbreitung von Flash-Laufwerken in verschiedenen (gesicherten oder ungesicherten) Umgebungen bleibt die Frage der Daten- und Informationssicherheit wichtig. Der Einsatz von Biometrie und Verschlüsselung wird zur Norm, da die Sicherheit der Daten erhöht werden muss. On-the-fly-Verschlüsselungssysteme sind in dieser Hinsicht besonders nützlich, da sie große Datenmengen transparent verschlüsseln können. In einigen Fällen kann ein sicheres USB-Laufwerk einen hardwarebasierten Verschlüsselungsmechanismus verwenden, der ein Hardwaremodul anstelle von Software zur starken Verschlüsselung von Daten einsetzt. IEEE 1667 ist ein Versuch, eine generische Authentifizierungsplattform für USB-Laufwerke zu schaffen. Sie wird von Windows 7 und Windows Vista (Service Pack 2 mit einem Hotfix) unterstützt. ⓘ
Computerforensik und Strafverfolgung
Eine neuere Entwicklung für die Verwendung eines USB-Flash-Laufwerks als Anwendungsträger ist die von Microsoft entwickelte Anwendung Computer Online Forensic Evidence Extractor (COFEE). COFEE ist eine Reihe von Anwendungen, die für die Suche nach und die Extraktion von digitalen Beweisen auf Computern entwickelt wurden, die bei Verdächtigen beschlagnahmt wurden. Die forensische Software darf die auf dem untersuchten Computer gespeicherten Informationen in keiner Weise verändern. Andere Forensik-Suites laufen von CD-ROM oder DVD-ROM, können aber keine Daten auf den Medien speichern, von denen sie ausgeführt werden (obwohl sie auf andere angeschlossene Geräte wie externe Laufwerke oder Speichersticks schreiben können). ⓘ
Aktualisierung der Motherboard-Firmware
Die Firmware der Hauptplatine (einschließlich BIOS und UEFI) kann mit USB-Flash-Laufwerken aktualisiert werden. In der Regel wird ein neues Firmware-Image heruntergeladen und auf einem FAT16- oder FAT32-formatierten USB-Flash-Laufwerk abgelegt, das an das zu aktualisierende System angeschlossen ist. Der Pfad zum neuen Firmware-Image wird in der Aktualisierungskomponente der System-Firmware ausgewählt. Einige Hersteller von Hauptplatinen ermöglichen solche Aktualisierungen auch, ohne dass die Firmware-Aktualisierungskomponente des Systems eingegeben werden muss, so dass es möglich ist, Systeme mit beschädigter Firmware leicht wiederherzustellen. ⓘ
Außerdem hat HP einen USB-Diskettenlaufwerkschlüssel eingeführt, bei dem es sich um ein gewöhnliches USB-Flash-Laufwerk mit zusätzlicher Möglichkeit zur Emulation eines Diskettenlaufwerks handelt, das für die Aktualisierung der System-Firmware verwendet werden kann, wenn die direkte Verwendung von USB-Flash-Laufwerken nicht unterstützt wird. Der gewünschte Betriebsmodus (entweder normales USB-Massenspeichergerät oder Diskettenlaufwerk-Emulation) wird durch einen Schiebeschalter am Gehäuse des Geräts ausgewählt. ⓘ
Booten von Betriebssystemen
Die meisten aktuellen PC-Firmwares erlauben das Booten von einem USB-Laufwerk, so dass ein Betriebssystem von einem bootfähigen Flash-Laufwerk gestartet werden kann. Eine solche Konfiguration wird als Live-USB bezeichnet. ⓘ
Ursprüngliche Flash-Speicherdesigns hatten eine sehr begrenzte geschätzte Lebensdauer. Der Ausfallmechanismus für Flash-Speicherzellen ist vergleichbar mit einer Metallermüdung; das Gerät fällt aus, indem es sich weigert, neue Daten in bestimmte Zellen zu schreiben, die während der Lebensdauer des Geräts vielen Lese- und Schreibzyklen ausgesetzt waren. Der vorzeitige Ausfall eines "Live-USB" könnte umgangen werden, indem ein Flash-Laufwerk mit einem Schreibsperrschalter als WORM-Gerät verwendet wird, das mit einer Live-CD identisch ist. Ursprünglich beschränkte dieser potenzielle Fehlermodus die Verwendung von "Live-USB"-Systemen auf spezielle Anwendungen oder vorübergehende Aufgaben, wie z. B.:
- Laden eines minimalen, gehärteten Kernels für eingebettete Anwendungen (z. B. Netzwerkrouter, Firewall).
- Bootstrapping einer Betriebssysteminstallation oder eines Festplattenklonvorgangs, oft über ein Netzwerk.
- Wartungsaufgaben, wie z. B. Virenscans oder Datenreparaturen auf niedriger Ebene, ohne dass das primäre Host-Betriebssystem geladen ist. ⓘ
Seit 2011 haben neuere Flash-Speicherdesigns eine viel höhere geschätzte Lebenserwartung. Mehrere Hersteller bieten jetzt Garantien von 5 Jahren oder mehr an. Solche Garantien dürften die Attraktivität des Geräts für mehr Anwendungen erhöhen. Da die Wahrscheinlichkeit eines vorzeitigen Ausfalls des Geräts geringer ist, können Flash-Speichergeräte jetzt auch dort eingesetzt werden, wo normalerweise eine Magnetplatte erforderlich wäre. Auch die Speicherkapazität von Flash-Laufwerken ist im Laufe der Zeit exponentiell gestiegen (entsprechend der Wachstumskurve nach dem Mooreschen Gesetz). Seit 2013 sind einzeln verpackte Geräte mit einer Kapazität von 1 TB leicht erhältlich, und Geräte mit einer Kapazität von 16 GB sind sehr wirtschaftlich. Speicherkapazitäten in diesem Bereich werden traditionell als ausreichend angesehen, da sie sowohl genügend Platz für die Betriebssystemsoftware als auch etwas freien Platz für die Daten des Benutzers bieten. ⓘ
Betriebssystem-Installationsmedien
Die Installationsdateien einiger Betriebssysteme können auf einem Flash-Laufwerk statt auf einer CD oder DVD gespeichert werden, darunter verschiedene Linux-Distributionen, Windows 7 und neuere Versionen sowie macOS. Insbesondere Mac OS X 10.7 wird nur online, über den Mac App Store oder auf Flash-Laufwerken vertrieben. Bei einem MacBook Air mit Boot Camp und ohne externes optisches Laufwerk kann ein Flash-Laufwerk für die Installation von Windows oder Linux verwendet werden. ⓘ
Für die Installation von Windows 7 und neueren Versionen wird jedoch empfohlen, ein USB-Flash-Laufwerk mit Festplattenemulation zu verwenden, das von der PC-Firmware erkannt wird, um davon zu booten. Transcend ist der einzige Hersteller von USB-Flash-Laufwerken mit einer solchen Funktion. ⓘ
Außerdem wird für die Installation von Windows XP empfohlen, ein USB-Flash-Laufwerk mit einer Speicherkapazität von höchstens 2 GB zu verwenden, um davon zu booten. ⓘ
Windows ReadyBoost
In Windows Vista und späteren Versionen ermöglicht die ReadyBoost-Funktion, dass Flash-Laufwerke (ab 4 GB im Falle von Windows Vista) den Speicher des Betriebssystems erweitern können. ⓘ
Anwendungsträger
Flash-Laufwerke werden für Anwendungen verwendet, die auf dem Host-Computer laufen, ohne dass eine Installation erforderlich ist. Während jede eigenständige Anwendung im Prinzip auf diese Weise verwendet werden kann, speichern viele Programme Daten, Konfigurationsinformationen usw. auf der Festplatte und der Registrierung des Host-Computers. ⓘ
Das Unternehmen U3 arbeitet mit Laufwerkherstellern (der Muttergesellschaft SanDisk und anderen) zusammen, um benutzerdefinierte Versionen von Anwendungen, die für Microsoft Windows entwickelt wurden, über ein spezielles Flash-Laufwerk bereitzustellen; U3-kompatible Geräte sind so konzipiert, dass ein Menü automatisch geladen wird, wenn sie an einen Computer mit Windows angeschlossen werden. Die Anwendungen müssen für die U3-Plattform angepasst werden, damit keine Daten auf dem Host-Rechner verbleiben. U3 bietet auch ein Software-Framework für unabhängige Software-Anbieter, die an ihrer Plattform interessiert sind. ⓘ
Ceedo ist ein alternatives Produkt, das sich dadurch auszeichnet, dass Windows-Anwendungen nicht modifiziert werden müssen, damit sie auf dem Laufwerk ausgeführt werden können. ⓘ
Auch andere Lösungen zur Anwendungsvirtualisierung und zur Erstellung portabler Anwendungen wie VMware ThinApp (für Windows) oder RUNZ (für Linux) können verwendet werden, um Software ohne Installation auf einem Flash-Laufwerk auszuführen. ⓘ
Im Oktober 2010 brachte Apple Inc. die neueste Version des MacBook Air auf den Markt, bei dem die Wiederherstellungsdateien des Systems auf einer USB-Festplatte und nicht auf den herkömmlichen Installations-CDs gespeichert waren, da das Air kein optisches Laufwerk hatte. ⓘ
In der Liste der portablen Software finden Sie eine große Auswahl an kostenlosen Anwendungen, die von einem Computer mit Windows ausgeführt werden können, ohne etwas auf den Laufwerken oder in der Registrierung des Host-Computers zu speichern. ⓘ
Datensicherung
Einige Wiederverkäufer verwenden jetzt ein Flash-Laufwerk als Teil von schlüsselfertigen Lösungen für kleine Unternehmen (z. B. Kassensysteme). Das Laufwerk wird als Sicherungsmedium verwendet: Bei Geschäftsschluss wird das Laufwerk jeden Abend eingesteckt und eine Datenbanksicherung auf dem Laufwerk gespeichert. Alternativ kann das Laufwerk während des gesamten Arbeitstages eingesteckt bleiben und die Daten werden regelmäßig aktualisiert. In beiden Fällen wird das Laufwerk nachts entfernt und an einen anderen Ort gebracht. ⓘ
- Dies ist für den Endbenutzer einfach und wird auch eher gemacht.
- Das Laufwerk ist klein und handlich und wird aus Sicherheitsgründen eher außer Haus gebracht.
- Die Laufwerke sind mechanisch und magnetisch weniger empfindlich als Bänder.
- Die Kapazität reicht oft für mehrere Sicherungskopien wichtiger Daten aus.
- Flash-Laufwerke sind billiger als viele andere Sicherungssysteme. ⓘ
Flash-Laufwerke haben aber auch Nachteile. Sie können leicht verloren gehen und erleichtern unbefugte Sicherungen. Ein kleinerer Nachteil von Flash-Laufwerken ist, dass sie nur ein Zehntel der Kapazität von Festplatten haben, die zur Zeit ihrer Verbreitung hergestellt wurden. ⓘ
Kennwort-Reset-Diskette
Die Kennwortrücksetzdiskette ist eine Funktion des Windows-Betriebssystems. Wenn ein Benutzer eine Kennwortrücksetzdiskette einrichtet, kann sie verwendet werden, um das Kennwort auf dem Computer zurückzusetzen, auf dem sie eingerichtet wurde. ⓘ
Audio-Player
Viele Unternehmen stellen kleine digitale Solid-State-Audioplayer her, die im Wesentlichen Flash-Laufwerke mit Tonausgabe und einer einfachen Benutzeroberfläche sind. Beispiele hierfür sind der Creative MuVo, der Philips GoGear und der iPod shuffle der ersten Generation. Einige dieser Abspielgeräte sind sowohl echte USB-Flash-Laufwerke als auch Musikabspielgeräte; andere unterstützen keine Allzweckdatenspeicherung. Andere Anwendungen, die eine Speicherung erfordern, wie z. B. digitale Sprach- oder Tonaufnahmen, können ebenfalls mit der Flash-Laufwerk-Funktionalität kombiniert werden. ⓘ
Viele der kleinsten Abspielgeräte werden über einen fest eingebauten Akku betrieben, der über die USB-Schnittstelle aufgeladen wird. Höherwertige Geräte, die als digitaler Audio-Player fungieren, verfügen über einen USB-Host-Anschluss (in der Regel eine Buchse vom Typ A). ⓘ
Medienspeicherung und Vermarktung
Digitale Audiodateien können wie jede andere Datei von einem Computer auf einen anderen übertragen und auf einem kompatiblen Medienabspielgerät abgespielt werden (mit Einschränkungen bei DRM-geschützten Dateien). Außerdem sind viele Hi-Fi- und Auto-Stereoanlagen inzwischen mit einem USB-Anschluss ausgestattet. Dadurch kann ein USB-Flash-Laufwerk, das Mediendateien in einer Vielzahl von Formaten enthält, direkt auf Geräten abgespielt werden, die dieses Format unterstützen. Einige LCD-Monitore für HDTV-Fernseher verfügen über einen speziellen USB-Anschluss, über den Musik- und Videodateien auch ohne PC abgespielt werden können. ⓘ
Künstler haben USB-Flash-Laufwerke verkauft oder verschenkt. Das erste Beispiel stammt vermutlich aus dem Jahr 2004, als die deutsche Punkband Wizo die Stick EP nur als USB-Laufwerk veröffentlichte. Sie enthielt neben fünf MP3-Dateien mit hoher Bitrate auch ein Video, Bilder, Songtexte und Gitarrentabulaturen. In der Folge haben Künstler wie Nine Inch Nails und Kylie Minogue Musik und Werbematerial auf USB-Sticks veröffentlicht. Das erste USB-Album, das in Großbritannien veröffentlicht wurde, war Kiss Does... Rave, ein Kompilationsalbum, das vom Kiss Network im April 2007 veröffentlicht wurde. ⓘ
Marken- und Produktwerbung
Die Verfügbarkeit preiswerter Flash-Laufwerke hat dazu geführt, dass sie zu Werbe- und Marketingzwecken eingesetzt werden, insbesondere in technischen Kreisen und in der Computerindustrie (z. B. auf Technologiemessen). Sie können kostenlos verschenkt, unter dem Großhandelspreis verkauft oder als Bonus zu einem anderen gekauften Produkt beigelegt werden. ⓘ
In der Regel werden solche Laufwerke mit dem Firmenlogo versehen, um eine Form der Werbung darzustellen. Das Laufwerk kann leer sein oder mit Grafiken, Dokumentationen, Weblinks, Flash-Animationen oder anderen Multimedia-Inhalten sowie kostenloser oder Demonstrationssoftware vorgeladen sein. Einige vorinstallierte Laufwerke sind schreibgeschützt, während andere sowohl mit schreibgeschützten als auch mit vom Benutzer beschreibbaren Segmenten konfiguriert sind. Solche Laufwerke mit zwei Partitionen sind teurer. ⓘ
Flash-Laufwerke können so eingerichtet werden, dass gespeicherte Präsentationen, Websites, Artikel und andere Software sofort nach dem Einstecken des Laufwerks automatisch gestartet werden, indem die AutoRun-Funktion von Microsoft Windows verwendet wird. Die automatische Ausführung von Software auf diese Weise funktioniert nicht auf allen Computern und wird normalerweise von sicherheitsbewussten Benutzern deaktiviert. ⓘ
Spielhallen
In dem Arcade-Spiel In the Groove und noch häufiger in In The Groove 2 werden Flash-Laufwerke verwendet, um Highscores, Screenshots, Tanzbearbeitungen und Combos während der Spielsitzungen zu übertragen. Seit der Software-Revision 21 (R21) können Spieler auch benutzerdefinierte Songs speichern und sie auf jedem Gerät abspielen, auf dem diese Funktion aktiviert ist. Die Verwendung von Flash-Laufwerken ist zwar üblich, aber das Laufwerk muss Linux-kompatibel sein. ⓘ
In den Arcade-Spielen Pump it Up NX2 und Pump it Up NXA wird ein speziell hergestelltes Flash-Laufwerk als "Speicherdatei" für freigeschaltete Songs sowie für das Vorankommen in den WorldMax- und Brain Shower-Abschnitten des Spiels verwendet. ⓘ
In dem Arcade-Spiel Dance Dance Revolution X wurde ein exklusiver USB-Stick von Konami hergestellt, um die Link-Funktion des Sony PlayStation 2-Pendants zu nutzen. Es kann jedoch jeder beliebige USB-Stick in diesem Arcade-Spiel verwendet werden. ⓘ
Annehmlichkeiten
Flash-Laufwerke verbrauchen wenig Strom, haben keine empfindlichen beweglichen Teile und sind bei den meisten Kapazitäten klein und leicht. Die auf Flash-Laufwerken gespeicherten Daten sind unempfindlich gegen mechanische Stöße, Magnetfelder, Kratzer und Staub. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sie sich für den Transport von Daten von einem Ort zum anderen und halten die Daten jederzeit griffbereit. ⓘ
Außerdem speichern Flash-Laufwerke Daten im Vergleich zu vielen anderen Wechselmedien sehr dicht. Seit Mitte 2009 sind 256-GB-Laufwerke erhältlich, die ein Vielfaches an Daten speichern können als eine DVD (54 DVDs) oder sogar eine Blu-ray (10 BDs). ⓘ
Flash-Laufwerke entsprechen der USB-Massenspeicherklasse, so dass die meisten modernen Betriebssysteme sie ohne die Installation von Gerätetreibern lesen und beschreiben können. Die Flash-Laufwerke stellen für das Host-Betriebssystem eine einfache logische Einheit mit Blockstruktur dar, die die einzelnen komplexen Implementierungsdetails der verschiedenen zugrunde liegenden Flash-Speichergeräte verbirgt. Das Betriebssystem kann ein beliebiges Dateisystem oder Blockadressierungsschema verwenden. Einige Computer können von Flash-Laufwerken hochgefahren werden. ⓘ
Es gibt speziell hergestellte Flash-Laufwerke mit einem robusten Gummi- oder Metallgehäuse, das wasserdicht und praktisch "unzerbrechlich" ist. Diese Flash-Laufwerke behalten ihren Speicher, auch wenn sie in Wasser getaucht und sogar in der Maschine gewaschen werden. Es ist bekannt, dass man ein solches Flash-Laufwerk vollständig trocknen lassen kann, bevor man es unter Strom setzt, damit es in Zukunft ohne Probleme funktioniert. In der Gadget Show von Channel Five wurde eines dieser Flash-Laufwerke mit Propan gekocht, mit Trockeneis eingefroren, in verschiedene säurehaltige Flüssigkeiten getaucht, mit einem Jeep überfahren und mit einem Mörser gegen eine Wand geschossen. Einem Unternehmen, das auf die Wiederherstellung verlorener Daten von Computerlaufwerken spezialisiert ist, gelang es, alle Daten auf dem Laufwerk zu retten. Alle Daten auf den anderen getesteten Wechseldatenträgern, die optische oder magnetische Technologien verwenden, wurden zerstört. ⓘ
Vergleich mit anderen tragbaren Speichermedien
Tonband
Die Anwendungen aktueller Datenbandkassetten überschneiden sich kaum mit denen von Flash-Laufwerken: Auf Band sind die Kosten pro Gigabyte bei großen Mengen sehr niedrig, aber die einzelnen Laufwerke und Medien sind teuer. Die Medien haben eine sehr hohe Kapazität und sehr schnelle Übertragungsgeschwindigkeiten, speichern die Daten jedoch sequentiell und sind sehr langsam für den zufälligen Zugriff auf Daten. Zwar ist die plattenbasierte Datensicherung heute für die meisten Unternehmen das primäre Medium der Wahl, doch ist die Bandsicherung nach wie vor beliebt, wenn es darum geht, Daten für den schlimmsten Fall und für sehr große Mengen (mehr als ein paar hundert TB) außer Haus zu bringen. Siehe LTO-Bänder. ⓘ
Floppy-Disk
Diskettenlaufwerke werden nur noch selten in moderne Computer eingebaut und sind für normale Zwecke überflüssig, obwohl interne und externe Laufwerke bei Bedarf eingebaut werden können. Disketten können die Methode der Wahl sein, um Daten auf und von sehr alten Computern zu übertragen, die nicht über USB verfügen oder von Disketten booten, und werden daher manchmal verwendet, um die Firmware zu ändern, z. B. bei BIOS-Chips. Geräte mit Wechselspeicher, wie ältere Yamaha-Musik-Keyboards, sind ebenfalls auf Disketten angewiesen, die von Computern verarbeitet werden müssen. Neuere Geräte werden mit USB-Stick-Unterstützung gebaut. ⓘ
Es gibt Floppy-Disk-Hardware-Emulatoren, die die internen Verbindungen und physikalischen Eigenschaften eines Diskettenlaufwerks effektiv nutzen, um ein Gerät zu verwenden, bei dem ein USB-Flash-Laufwerk den Speicherplatz einer Diskette in fester Form emuliert und über einzelne Datenkanäle in eine Reihe einzelner virtueller Diskettenabbilder aufgeteilt werden kann. ⓘ
Optische Medien
Die verschiedenen beschreibbaren und wiederbeschreibbaren Formen von CD und DVD sind tragbare Speichermedien, die von der überwiegenden Mehrheit der Computer unterstützt werden (Stand 2008). CD-R, DVD-R und DVD+R können nur einmal beschrieben werden, RW-Varianten bis zu etwa 1.000 Lösch-/Schreibzyklen, während moderne NAND-basierte Flash-Laufwerke oft 500.000 oder mehr Lösch-/Schreibzyklen überstehen. DVD-RAM-Disks sind die am besten geeigneten optischen Disks für die Speicherung von Daten, die häufig wiederbeschrieben werden müssen. ⓘ
Optische Speicher gehören nach den Festplatten zu den billigsten Methoden der Massenspeicherung von Daten. Sie sind langsamer als ihre Flash-basierten Gegenstücke. Optische Standard-Discs mit 120 mm Durchmesser sind größer als Flash-Laufwerke und anfälliger für Beschädigungen. Es gibt auch kleinere optische Medien, wie z. B. CD-Rs für Visitenkarten, die die gleichen Abmessungen wie eine Kreditkarte haben, und die etwas weniger praktischen, aber mit höherer Kapazität beschreibbaren 80-mm-MiniCDs und Mini-DVDs. Die kleinen Discs sind teurer als die Standardgröße und funktionieren nicht in allen Laufwerken. ⓘ
Das Universal Disk Format (UDF) ab Version 1.50 verfügt über Funktionen zur Unterstützung von wiederbeschreibbaren Discs wie Sparing-Tabellen und virtuelle Zuweisungstabellen, die die Nutzung über die gesamte Oberfläche einer Disc verteilen und die Lebensdauer maximieren, aber viele ältere Betriebssysteme unterstützen dieses Format nicht. Packet-writing-Utilities wie DirectCD und InCD sind verfügbar, erzeugen aber Disks, die nicht universell lesbar sind (obwohl sie auf dem UDF-Standard basieren). Der Mount Rainier-Standard behebt dieses Manko bei CD-RW-Medien, indem er die älteren Dateisysteme darauf laufen läßt und eine Fehlerverwaltung für diese Standards durchführt, aber er erfordert Unterstützung sowohl vom CD/DVD-Brenner als auch vom Betriebssystem. Viele der heute hergestellten Laufwerke unterstützen Mount Rainier nicht, und viele ältere Betriebssysteme wie Windows XP und darunter sowie Linux-Kernel, die älter als 2.6.2 sind, unterstützen es nicht (spätere Versionen schon). Grundsätzlich sind CDs/DVDs eine gute Möglichkeit, eine große Menge an Informationen kostengünstig zu speichern und haben den Vorteil, dass sie von den meisten Standalone-Playern gelesen werden können, aber sie sind schlecht geeignet, um fortlaufend kleine Änderungen an einer großen Sammlung von Informationen vorzunehmen. Die Fähigkeit von Flash-Laufwerken, dies zu tun, ist ihr größter Vorteil gegenüber optischen Medien. ⓘ
Flash-Speicherkarten
Flash-Speicherkarten, z. B. Secure Digital-Karten, sind in verschiedenen Formaten und mit unterschiedlichen Kapazitäten erhältlich und werden von vielen Verbrauchergeräten verwendet. Während jedoch praktisch alle PCs über USB-Anschlüsse verfügen, die die Verwendung von USB-Flash-Laufwerken ermöglichen, gehören Speicherkartenlesegeräte nicht zur Standardausrüstung (insbesondere bei Desktop-Computern). Zwar sind preiswerte Kartenlesegeräte erhältlich, die viele gängige Formate lesen können, doch führt dies dazu, dass man zwei tragbare Geräte (Karte und Lesegerät) statt eines benötigt. ⓘ
Einige Hersteller haben Kartenlesegeräte entwickelt, die in Größe und Form an USB-Flash-Laufwerke heranreichen (z. B. Kingston MobileLite, SanDisk MobileMate). Diese Lesegeräte sind auf eine bestimmte Untergruppe von Speicherkartenformaten beschränkt (z. B. SD, microSD oder Memory Stick) und umschließen die Karte oft vollständig, wodurch sie eine ähnliche Haltbarkeit und Tragbarkeit wie ein Flash-Laufwerk bieten, wenn auch nicht ganz so gut. Obwohl die kombinierten Kosten eines Mini-Lesegeräts und einer Speicherkarte in der Regel etwas höher sind als die eines USB-Flash-Laufwerks mit vergleichbarer Kapazität, bietet die Lösung aus Lesegerät und Karte zusätzliche Nutzungsflexibilität und praktisch "unbegrenzte" Kapazität. SD-Karten sind so weit verbreitet, dass ihr Preis aufgrund von Skaleneffekten seit 2011 unter dem eines USB-Flash-Laufwerks mit vergleichbarer Kapazität liegt, selbst wenn man die zusätzlichen Kosten für ein USB-SD-Kartenlesegerät berücksichtigt. ⓘ
Ein weiterer Vorteil von Speicherkarten ist, dass viele Verbrauchergeräte (z. B. Digitalkameras, tragbare Musikplayer) keine USB-Flash-Laufwerke verwenden können (selbst wenn das Gerät über einen USB-Anschluss verfügt), während die von den Geräten verwendeten Speicherkarten von PCs mit einem Kartenlesegerät gelesen werden können. ⓘ
Externe Festplatte
Insbesondere mit dem Aufkommen von USB sind externe Festplatten weithin verfügbar und preiswert geworden. Externe Festplattenlaufwerke kosten derzeit weniger pro Gigabyte als Flash-Laufwerke und sind mit größeren Kapazitäten erhältlich. Einige Festplatten unterstützen alternative und schnellere Schnittstellen als USB 2.0 (z. B. Thunderbolt, FireWire und eSATA). Bei aufeinanderfolgenden Schreib- und Lesevorgängen in Sektoren (z. B. von einer nicht fragmentierten Datei) können die meisten Festplatten eine wesentlich höhere anhaltende Datenrate bieten als aktuelle NAND-Flash-Speicher, obwohl mechanische Latenzen die Leistung von Festplatten erheblich beeinträchtigen. ⓘ
Im Gegensatz zu Festkörperspeichern sind Festplatten anfällig für Schäden durch Stöße (z. B. bei einem kurzen Sturz) und Vibrationen, sie können nur begrenzt in großer Höhe verwendet werden, und obwohl sie durch ihr Gehäuse abgeschirmt sind, sind sie anfällig, wenn sie starken Magnetfeldern ausgesetzt sind. In Bezug auf die Gesamtmasse sind Festplatten in der Regel größer und schwerer als Flash-Laufwerke; allerdings wiegen Festplatten manchmal weniger pro Speichereinheit. Wie Flash-Laufwerke leiden auch Festplatten unter der Fragmentierung von Dateien, was die Zugriffsgeschwindigkeit verringern kann. ⓘ
Veraltete Geräte
Tonbandkassetten und Disketten mit hoher Speicherkapazität (z. B. Imation SuperDisk) sowie andere Laufwerke mit austauschbaren magnetischen Medien wie das Iomega Zip-Laufwerk und Jaz-Laufwerke sind heute weitgehend veraltet und werden kaum noch verwendet. Es gibt heute Produkte auf dem Markt, die diese alten Laufwerke sowohl für Bänder als auch für Festplatten (z. B. SCSI1/SCSI2, SASI, Magnetooptic, Ricoh ZIP, Jaz, IBM3590/ Fujitsu 3490E und Bernoulli) in modernen Compact-Flash-Speichergeräten emulieren - CF2SCSI. ⓘ
Verschlüsselung und Sicherheit
Als äußerst tragbare Medien können USB-Flash-Laufwerke leicht verloren gehen oder gestohlen werden. Alle USB-Flash-Laufwerke können mit Hilfe von Festplattenverschlüsselungssoftware von Drittanbietern verschlüsselt werden, die oft direkt vom USB-Laufwerk aus ohne Installation ausgeführt werden kann (z. B. FreeOTFE), obwohl einige, wie z. B. BitLocker, vom Benutzer verlangen, dass er auf jedem Computer, auf dem sie ausgeführt wird, über Administratorrechte verfügt. ⓘ
Archivierungssoftware kann ein ähnliches Ergebnis erzielen, indem sie verschlüsselte ZIP- oder RAR-Dateien erstellt. ⓘ
Einige Hersteller haben USB-Flash-Laufwerke entwickelt, die hardwarebasierte Verschlüsselung als Teil des Designs verwenden, so dass keine Verschlüsselungssoftware von Drittanbietern erforderlich ist. Es hat sich gezeigt, dass diese Laufwerke unter bestimmten Umständen Sicherheitsprobleme aufweisen und in der Regel teurer sind als softwarebasierte Systeme, die kostenlos erhältlich sind. ⓘ
Einige wenige Flash-Laufwerke unterstützen den biometrischen Fingerabdruck zur Bestätigung der Identität des Benutzers. Ab Mitte 2005 war dies eine teure Alternative zum Standard-Passwortschutz, der bei vielen neuen USB-Flash-Speichern angeboten wird. Die meisten Laufwerke mit Fingerabdruck-Scanner sind darauf angewiesen, dass das Host-Betriebssystem den Fingerabdruck über einen Softwaretreiber validiert, wodurch das Laufwerk oft auf Microsoft Windows-Computer beschränkt ist. Es gibt jedoch auch USB-Laufwerke mit Fingerabdruckscannern, die Controller verwenden, die den Zugriff auf geschützte Daten ohne jegliche Authentifizierung ermöglichen. ⓘ
Einige Hersteller setzen physische Authentifizierungstoken in Form eines Flash-Laufwerks ein. Diese werden verwendet, um den Zugriff auf ein sensibles System zu kontrollieren, indem sie Verschlüsselungsschlüssel enthalten oder, was häufiger der Fall ist, mit der Sicherheitssoftware auf dem Zielcomputer kommunizieren. Das System ist so konzipiert, dass der Zielcomputer nur dann funktioniert, wenn das Flash-Laufwerk angeschlossen ist. Einige dieser "PC-Lock"-Geräte funktionieren auch als normale Flash-Laufwerke, wenn sie an andere Computer angeschlossen sind. ⓘ
Kontroversen
Kritikpunkte
Fehlfunktionen
Wie alle Flash-Speichergeräte können Flash-Laufwerke nur eine begrenzte Anzahl von Schreib- und Löschzyklen überstehen, bevor das Laufwerk ausfällt. Dies sollte bei der Verwendung eines Flash-Laufwerks zur Ausführung von Anwendungssoftware oder eines Betriebssystems berücksichtigt werden. Um diesem Umstand und der begrenzten Speicherkapazität Rechnung zu tragen, haben einige Entwickler spezielle Versionen von Betriebssystemen (z. B. Linux in Live-USB) oder alltäglichen Anwendungen (z. B. Mozilla Firefox) entwickelt, die auf Flash-Laufwerken ausgeführt werden können. Diese sind in der Regel größenoptimiert und so konfiguriert, dass temporäre Dateien oder Zwischendateien im Arbeitsspeicher des Computers abgelegt werden, anstatt sie vorübergehend auf dem Flash-Laufwerk zu speichern. ⓘ
Wenn sie auf dieselbe Weise wie externe rotierende Laufwerke (Festplatten, optische Laufwerke oder Diskettenlaufwerke) verwendet werden, d. h. in Unkenntnis ihrer Technologie, ist ein Ausfall von USB-Laufwerken wahrscheinlicher: Während rotierende Laufwerke sofort ausfallen können, geben sie häufiger Anzeichen (Geräusche, Langsamkeit) dafür, dass sie kurz vor dem Ausfall stehen, oft mit einer ausreichenden Vorwarnung, so dass die Daten vor dem Totalausfall gelöscht werden können. USB-Laufwerke warnen kaum oder gar nicht vor einem Ausfall. Wenn außerdem ein interner Verschleißausgleich angewendet wird, um die Lebensdauer des Flash-Laufwerks zu verlängern, kann es nach dem Ausfall auch nur eines Teils des Speichers schwierig oder unmöglich sein, den Rest des Laufwerks zu verwenden, was sich von magnetischen Medien unterscheidet, bei denen fehlerhafte Sektoren dauerhaft als nicht verwendbar markiert werden können. ⓘ
Die meisten USB-Flash-Laufwerke verfügen nicht über einen Schreibschutzmechanismus. Diese Funktion, die allmählich seltener wird, besteht aus einem Schalter am Gehäuse des Laufwerks selbst, der den Host-Computer daran hindert, Daten auf dem Laufwerk zu schreiben oder zu verändern. Durch den Schreibschutz eignet sich ein Gerät beispielsweise für die Reparatur von virenverseuchten Host-Computern, ohne dass die Gefahr besteht, dass das USB-Flash-Laufwerk selbst infiziert wird. Im Gegensatz zu SD-Karten ist der Schreibschutz bei USB-Flash-Laufwerken (sofern vorhanden) mit dem Schaltkreis des Laufwerks verbunden und wird vom Laufwerk selbst und nicht vom Host gehandhabt (bei SD-Karten ist die Handhabung der Schreibschutzkerbe optional). ⓘ
Ein Nachteil der geringen Größe von Flash-Laufwerken ist, dass sie leicht verlegt werden oder verloren gehen können. Dies ist ein besonderes Problem, wenn sie sensible Daten enthalten (siehe Datensicherheit). Aus diesem Grund haben einige Hersteller ihren Laufwerken Verschlüsselungshardware hinzugefügt, obwohl Softwareverschlüsselungssysteme, die in Verbindung mit jedem Massenspeichermedium verwendet werden können, das gleiche Ergebnis erzielen. Die meisten Laufwerke können an Schlüsselanhängern oder Schlüsselbändern befestigt werden. Der USB-Stecker ist normalerweise einziehbar oder mit einer abnehmbaren Schutzkappe versehen. ⓘ
Robustheit
Bei der meisten USB-basierten Flash-Technologie ist eine Leiterplatte mit einer Metallspitze integriert, die einfach angelötet wird. Der Belastungspunkt liegt also dort, wo die beiden Teile zusammengefügt werden. Die Qualitätskontrolle einiger Hersteller gewährleistet nicht die richtige Löttemperatur, was die Belastungsstelle weiter schwächt. Da viele Flash-Laufwerke aus den Computern herausragen, ist es wahrscheinlich, dass sie wiederholt angestoßen werden und an der Belastungsstelle brechen können. In den meisten Fällen reißt ein Bruch an der Belastungsstelle die Verbindung zur Leiterplatte ab und führt zu dauerhaften Schäden. Einige Hersteller produzieren jedoch unauffällige Flash-Laufwerke, die nicht herausragen, und andere verwenden ein solides Metall- oder Kunststoffgehäuse, das keinen leicht erkennbaren Belastungspunkt aufweist. SD-Karten stellen eine gute Alternative zu USB-Laufwerken dar, da sie bündig eingesetzt werden können. ⓘ
Sicherheitsbedrohungen
USB-Killer
Ähnlich wie ein USB-Flash-Laufwerk ist ein USB-Killer ein Schaltkreis, der über die Stromversorgungspins eines USB-Anschlusses Kondensatoren auf eine hohe Spannung auflädt und dann Hochspannungsimpulse auf die Datenpins entlädt. Dieses völlig eigenständige Gerät kann jede Host-Hardware, an die es angeschlossen ist, sofort und dauerhaft beschädigen oder zerstören. ⓘ
"Flash Drives für die Freiheit"
Die in New York ansässige Human Rights Foundation hat in Zusammenarbeit mit Forum 280 und USB Memory Direct das Programm "Flash Drives for Freedom" ins Leben gerufen. Das Programm wurde 2016 ins Leben gerufen, um Flash-Laufwerke mit amerikanischen und südkoreanischen Filmen und Fernsehsendungen sowie einer Kopie der koreanischen Wikipedia nach Nordkorea zu schmuggeln, um pro-westliche Gefühle zu verbreiten. ⓘ
Aktuelle und zukünftige Entwicklungen
Halbleiterunternehmen haben daran gearbeitet, die Kosten der Komponenten in einem Flash-Laufwerk zu senken, indem sie verschiedene Flash-Laufwerk-Funktionen in einen einzigen Chip integriert haben, wodurch die Anzahl der Teile und die Gesamtkosten des Pakets gesenkt wurden. ⓘ
Die Kapazitäten der auf dem Markt befindlichen Flash-Laufwerke steigen ständig. Hohe Geschwindigkeit ist zum Standard für moderne Flash-Laufwerke geworden. Bereits 2009 waren Speicherkapazitäten von über 256 GB auf dem Markt erhältlich. ⓘ
Lexar versucht, eine USB FlashCard einzuführen, ein kompaktes USB-Flash-Laufwerk, das verschiedene Arten von Flash-Speicherkarten ersetzen soll. Pretec hat eine ähnliche Karte auf den Markt gebracht, die ebenfalls an jeden USB-Anschluss angeschlossen werden kann, aber nur ein Viertel so dick ist wie das Lexar-Modell. Bis 2008 stellte SanDisk ein Produkt namens SD Plus her, bei dem es sich um eine SecureDigital-Karte mit einem USB-Anschluss handelte. ⓘ
SanDisk hat außerdem eine neue Technologie eingeführt, die eine kontrollierte Speicherung und Nutzung von urheberrechtlich geschütztem Material auf Flash-Laufwerken ermöglicht, vor allem für Studenten. Diese Technologie wird als FlashCP bezeichnet. ⓘ