Развитие USB (Universal Serial Bus)

В середине девяностых годов был разработан формат внешнего интерфейса стандарта USB группой крупных компаний в сфере информационных технологий: IBM, DEC, Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom. Это и был первый открытый стандарт внешних интерфейсов и накопителей, доступный всем производителям оборудования и программного обеспечения. В конце 1996 на потребительском рынке в первые появились USB устройства, а к началу 2005 года USB портами были оборудованы более 90% выпускаемых ЭВМ и станков с ЧПУ.

USB — Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина.

Одно из главных и основных преимуществ интерфейса USB, это его универсальность, которая дает ему возможность взаимодействовать с большим количеством устройств, а точнее осуществлять подключение через USB таких устройств ВВОДАВВЫВОДА информации как: принтер, модем, клавиатура, мышь, колонки или целая аудиосистема, флэш-накопитель, а в последнее время еще и CD-ROM или жесткий диск. Некоторые классы устройств могут получать питание или заряжаться от встроенного в USB источника 5 В. Но тем не менее не стоит упускать из вида такой фактор, что если вы подключаете USB-устройство к ноутбуку, то время заряд батареи будет расходоваться быстрее, возможно даже на половину, за счет подключенного USB. Иные устройства вывода информации, такие как принтеры, сканеры и прочая орг. техника, будут требовать питания от электросети. Так же имеет место быть и отдельная категория устройств использующих интерфейс USB называющаяся «USB fun devices», такие как вентиляторы, подогреватели для кружек, фонарики или зубные щетки, использующие интерфейс USB, только в качестве источника питание, дающим энергию жизнь таким устройствам.

Следующее свойство, второе так называемое «врожденное» свойство USB — это горячее подключение (HotPlug — горячее подключение) — термины означающие отключение или подключение электронного оборудования в/к (компьютерной) системе во время её работы без выключения питания и остановки (системы) (HotPlug), а также замену (переподключение) блока в целом (Hot Swap)), не требующее установки сторонних плат, отдельных драйверов, а в некоторых случаях и перезагрузки компьютера. Наименование данного свойства у интерфейса USB при поддержке операционной системы, сильно повышает ценность интерфейса.

Третье не мало важное отличие — возможность каскадного подключения, некоторые устройства могут иметь свойства хабов или проще говоря узлов с дополнительными входами USB, к которым можно подключить сторонние устройства, как для зарядки, так и для прямого использования. Таким образом, USB накопитель можно подключить к клавиатуре, если она на это рассчитана или, скажем, фотокамеру к принтеру. Но обычно для этого используют специально предназначенные для таких целей устройства типа «USB-тройник». Использование такого устройство имеет некоторое ограничение, а именно один из USB-портов имеет ограниченный (небольшой) запас мощности встроенного источника питания, в таких условиях запитать несколько пассивных устройств без дополнительного источника питания будет сложно.

Первая спецификация последовательного интерфейса USB (Universal Serial Bus), появилась в начале 20 века, а точнее в1996 году и получила название USB 1.0. Следующим этапом развитияв 1998 г. стала USB 1.1 сделанная на основе USB 1.0, их пропускная способность шин достигала до 12 Мбит/с (реально же около 1 мегабайта в секунду), этой скорости было достаточно для периферийных устройств, вроде компьютерной мыши или клавиатуры, при этом не достаточной для устройств с высокой скоростью передачи данных, это и являлось главным недостатком данной спецификации. Но, как показала практика, универсальная последовательная шина — это хорошее решение, принятое многими производителями компьютерного оборудования и самих компьютеров в качестве развития универсального интерфейса для оборудований ЭВМ.

В 2000 году усовершенствовали прошлые спецификации и разработанная модель получила название — USB 2.0, обеспечивающая скорость передачи данных по документам до 480 Мбит/с (реально до 30 мегабайт в секунду) за счет 4 медных проводников. USB 2.0 предполагала полную совместимость с прошлыми стандартами USB. Данный интерфейс вызвал такое положительное впечатление на производителей и пользователей, что им начали оснащать практически все устройства взаимодействующие с компьютерами, за счет чего были вытеснены «Классические» интерфейсы ВВОДАВВЫВОДА и стали экзотикой. Однако при всех успехах USB 2.0, но для части высокоскоростного периферийного оборудования оставалась недостаточно хорошей и требовала дальнейшего усовершенствования.

В 2005 году была объявлена спецификация USB — WUSB, дающая возможность выполнять беспроводное подключение устройств до 3-х метров с максимальной скоростью до 480 Мбит/сек, и на расстоянии до 10 метров с максимальной скоростью 110 Мбит/сек. Но спецификация не была тепло принята общественностью, так как не решала основную проблему медленной передачи данных. интерфейс каскадный накопитель защита В 2008 году вышла в свет конечная спецификация нового стандарта универсальной последовательной шины, получившая название — «USB 3.0». Как и в прошлых спецификациях, данная модель имела полную совместимость с предыдущими версиями USB. Скорость передачи данных за три года у USB 3.0 возросла в 10 раз со скорости 480 Мбит/с, до 4.8 Гбит/сек. В кабеле интерфейса добавились 4 дополнительных жилы, и их контакты были выведены отдельно от прошлых 4х контактов, предыдущей технологии, в дополнительном контактом ряду. Помимо увеличенной скорости передачи данных по шине USB, увеличилось так же, и сила тока, передаваемая пассивным устройствам, с 500мА до 900мА. Предоставляемая скорость передачи данных в новой спецификации стала приемлемой практически для любого, производимого в больших объемах периферийных компьютерных оборудованиях.

Осенью 2013 года введены в производство спецификации на модернизированный стандарт USB 3.1, который дал нам новый тип шины Type-C. Разъемы USB Type-C предназначены подключать не только к периферийным устройствам, но и к компьютерам. При этом совместимость с предыдущими спецификациями отсутствует в виду кардинального видоизменения. Передача электропитания пассивным периферийным устройствам увеличилась до 100 Вт и увеличение скорости передачи данных в два раза по сравнению с USB 3.0 до 10 Гбит/сек. Но изменения подверглись не только технические характеристики интерфейса, но и внешние, теперь интерфейс 24-контактный двухсторонний разъём, является достаточно компактным, позволяя вставлять кабель любой стороной, как это ранее сделала Apple в разъёмах Lightning. выглядит так, (смотрите рис. 1).

Рис. 1.

Уязвимость USB. Современные устройства USB обладают развитыми программируемыми микросхемами, отвечающими за взаимодействие с компьютером, это и есть основная уязвимость. Злоумышленники, проведя реинжинирг устройства, могу записать в него вредоносное код для заражения компьютера. Например такой код может имитировать клавиатуру и произвести необходимые действия за пользователя тем самым открывая много возможностей для киберпреступников. Так же USB интерфейс может сымитировать флеш-накопитель, и установить вредоносное ПО на компьютер, и самостоятельно распространиться на другие устройства подключаемые к зараженному компьютеру. Имеются и зловредные устройства именуемые USB Kill, их основная функция, это физическое уничтожение дорогостоящих микросхем компьютера. Сразу после подключения к питанию USB-устройство формирует серию высоковольтных импульсов на контакты данных, уничтожая ценные микросхемы внутри компьютера.