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USB Stick Tips und Tricks

Bild USB Typ-C Stecker

Datensicherung wird im privaten Alltag immer wichtiger: Wer seinen USB Stick sicher löschen möchte, muss im Vorfeld einiges beachten.

Die handelsüblichen 8, 16 oder 32 Gigabyte Speicherplatz aktueller USB-Sticks sind recht schnell ausgeschöpft. Ob Fotoalben, Filme oder Musik: Speicherfresser gibt es zuhauf. Um an neuen Speicherplatz für seine Daten zu kommen, bietet es sich an, nicht nur einzelne Dateien gezielt zu löschen, sondern den kompletten randvollen Stick scheinbar schnell und einfach zu formatieren.

Löschen mit der Formatieren-Funktion des Betriebssystems

Handelt es sich bei den Daten lediglich um Dokumente für private Nutzung, reicht in der Regel hierfür die normale „Formatieren“-Funktion des Betriebssystems, sei es Windows, MacOS oder ein *nix-Derivat, vollkommen aus. Vor der eigentlichen Formatierung kann in der Regel das gewünschte Dateisystem ausgewählt werden. Neben den moderneren Systemen NTFS und exFAT, die Dateigrößen über 4 GB unterstützen, bietet sich das ältere FAT32 für die Fälle an, in denen der USB-Stick an Geräten der Unterhaltungselektronik wie etwa Spielekonsolen oder Autoradios verwendet werden soll. Oft wird auch die Blockgröße sowie eine Option entweder zur “schnellen” oder zur “vollständigen” Formatierung zur Auswahl gestellt. Mehr Details zur Auswahl eines geeignetes Dateisystems und dem Einfluß von Blockgrößen auf die Transfer-Geschwindigkeit haben wir in separaten Artikeln zur Wahl eines geeigneten Betriebssystems und Schnellerer Datentransfer mit NTFS oder FAT32? zusammengestellt.

Alles gelöscht. Oder doch nicht?

Durch Verwendung dieser Formatieren-Funktion wird zunächst einmal alles vom Datenträger entfernt und das Dateisystem geordnet. Doch Vorsicht: Beim gewöhnlichen Löschvorgang auf einem Stick werden die Daten nicht tatsächlich gelöscht, sondern nur Platz zur erneuten Belegung freigegeben, indem die Einträge wo sich die Dateien auf dem Stick befinden aus dem Inhaltsverzeichnis entfernt und – im Falle der “vollständigen” Formatierung – zusätzlich alle Datenblöcke mit 0 (binär) überschrieben werden. „Papierkorb leeren“ ist also nur eine Worthülse. Handelsübliche Datenrettungssoftware wie die Freeware Recuva kann diese Dateien relativ einfach wiederherstellen. Befinden sich also sensible Daten auf dem Stick oder soll er an Dritte weitergegeben bzw. verkauft werden, sollte man darauf achten, dass eine etwas aufwendigere und dadurch sichere Löschung vorgenommen wird.

USB Sticks sicher löschen

Spezielle Tools können einen Flash-Datenträger mittels “Secure Erase” formatieren und in mehreren Vorgängen wieder und wieder mit zufälligen Zeichen überschreiben. Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik empfiehlt etwa eine sechsfache Überschreibung. Die Eraser, Wiper oder Shredder genannte Software ist kostenlos verfügbar.

Alternativ gibt es kostenlose Verschlüsselungstools wie etwa 7-zip oder TrueCrypt und spezielle USB-Sticks, wie bspw. der Kingston DT Workspace, bieten eigene Verschlüsselungsfunktionen, die entweder per Software oder – noch sicherer – per Hardware gelöst sind. Unter der Annahme, daß die Verschlüsselung fehlerfrei und ohne Backdoor implementiert wurde, dürfen derlei geschützte Daten als hinreichend sicher betrachtet werden. Im Falle der vollständigen Datenverschlüsselung eines USB Sticks und einem hinreichend komplexen Passwort würde dann ein nachträgliches Löschen sogar entfallen können.

Als letzter und sicherster Schritt bleibt natürlich noch die Möglichkeit den USB Stick physikalisch zu zerstören. Viele handelsübliche Papier-Shredder bieten die Möglichkeit, zumindest CDs, DVDs und Blueray-Discs zu zerstören; für einen USB Stick sind diese Shredder jedoch ungeeignet. Einfach nur ein paar Mal mit dem Vorschlaghammer den Speicherstick bearbeiten, wird je nach Schutzklasse und Sicherheitsstufe der auf einem USB Stick enthaltenen Daten, auch nicht genügen. Die DIN 66399 zur Datenträgervernichtung gibt in Abhängigkeit der genannten Parameter die maximalen Partikelgrößen vor, in die ein Flash-Speicher zerlegt werden muß, um den entsprechenden Anforderungen zu genügen.

USB Sticks werden in der Regel vom Hersteller bereits formatiert ausgeliefert. Aber welches Dateisystem (FAT32, exFAT, NTFS, …) eignet sich für die mobilen Speicher am besten?

Wie jeder andere Datenträger, also die mittlerweile veralteten Disketten, moderne Festplatten oder SSD (Solid State Disc), müssen USB Sticks mit einem Dateisystem formatiert sein, damit sie beschrieben und gelesen werden können. Normalerweise werden USB Sticks vom Hersteller formatiert und sind somit out-of-the-box sowohl an Windows- als auch MacOS- oder Linux-Rechnern einsetzbar.

Manchmal kann die Formatierung des Speichersticks aber korrumpiert werden, bspw. wenn der Stick vom Rechner abgezogen wurde, ohne ihn vorher ordnungsgemäß abzumelden. Oder der Stick soll mit einem speziellen Dateisystem formatiert werden, um größere Dateien auf ihm ablegen zu können (s.u.).

Beim Formatieren wird der USB Stick mit Verwaltungsinformationen versehen, deren Aufbau und Struktur vom Dateisystem abhängt. Zu den bekanntesten Dateisystemen zählen FAT16, FAT32, exFAT und NTFS. FAT16 ist nicht mehr zeitgemäß und sollte daher nicht mehr zum Einsatz kommen.

FAT32

Am verbreitetsten ist FAT32 (FAT=File Allocation Table) und dieses Dateisystem stellt die größte Kompatibilität zwischen allen Betriebssystemen dar. Allerdings gibt es mit zunehmender Größe an Speicherkapazität auf den USB Sticks (mittlerweile bis zu 256 GB) mit FAT32 ein großes Problem, denn die maximale Größe einer einzelnen Datei ist bei FAT32 auf vier Gigabyte beschränkt. Eine hochauflösende Video-Datei mit 1080p kann schnell in den Bereich acht Gigabyte gehen und könnte auf einem derart formatierten USB Stick schon nicht mehr gespeichert werden.

NTFS

In der Historie der Dateisysteme folgt NTFS (New Technology File System), ein proprietäres Dateisystem von Microsoft, das Dateigrößen über vier Gigabyte erlaubt und dem bisweilen attestiert wird, es würde schnellere Datentransfers als bspw. FAT32 ermöglichen. Die stick-test Redaktion hat mit einem der derzeit schnellsten USB Sticks (Winkom PLC) einen Geschwindigkeitstest zwischen NTFS und FAT32 durchgeführt und konnte – zumindest in diesem Test – keinen Geschwindigkeitsvorteil von NTFS ggü. FAT32 belegen. Eine wesentliche Herausforderung, die sich mit NTFS ergibt, ist die Tatsahe, daß andere Betriebssysteme dieses Dateisystem mitunter nicht ohne weiteres Lesen bzw. Schreiben können. Es kann also passieren, daß ein NTFS-formatierter USB Stick weder unter Linux oder MacOS erkannt wird, wenn nicht zuvor spezielle NTFS-Treiber installiert wurden. Unabhängig davon ist NTFS aber eine gute Wahl, wenn ein Speicherstick ausschließlich mit Computern verwendet wird, auf denen Windows in neuerer Version läuft.

exFAT

Bleibt abschließend exFAT (Extenden File Allocation Table) zu erwähnen, ein ebenfalls proprietäres Dateisystem von Microsoft, das speziell für die Befürfnisse von Flash-Speichern – und damit auch USB Sticks – entwickelt wurde. exFAT hat, vereinfacht gesagt, dieselben Eigenschaften wie FAT32 erlaubt allerdings Dateigrößen jenseits der vier Gigabyte und wird von allen gängigen Betriebssystemen von Haus aus unterstützt. Damit qualifiziert sich exFAT als sehr gute Wahl für den Einsatz mit Speichersticks.

Noch ein abschließender Hinweis: Da Speichersticks im Auslieferungszustand bisweilen mit spezieller Software (bspw. für Backup- oder Verschlüsselungszwecke) geliefert werden, ist es wichtig vor dem Formatieren diese Dateien zunächst zu sichern, da beim Formatieren sämtliche Daten auf dem USB Stick gelöscht werden.

Mit dem schlanken Tool USBDeview von NirSoft Freeware lassen sich (auch ehemals) verbundene USB-Geräte anzeigen und verwalten.

Windows ist ein fleissiger Datensammler und so verwundert es nicht, daß jedes jemals in einem Windows-System installierte USB-Gerät Spuren hinterlässt. Mit dem kostenlosen Freeware-Tool USBDeview von NirSoft lassen sich neben aktuell angeschlossenen USB-Geräten auch alle historischen Daten ehemals verbundener USB Geräte anzeigen und verwalten.

USBDeview von NirSoft

Für jedes USB-Gerät wird dessen Name, eine kurze Beschreibung, der Geräte-Typ, die Seriennummer (bei Massenspeichern), Datum und Uhrzeit zu dem das Gerät angeschlossen wurde, VendorID, ProductID und weitere Informationen angezeigt. Ist ein Gerät markiert lassen sich durch Rechtsklick im Kontextmenü zusätzliche Daten anzeigen.

Darüberhinaus kann USBDeview Geräte sicher auswerfen (wichtig bei USB Sticks und anderen Massenspeichern), deinstallieren sowie generell abschalten oder einschalten. Zusätzlich steht ein Geschwindigkeitstest für USB-Laufwerke zur Verfügung, dessen Ergebnisse auf Wunsch des Nutzers an die NirSoft-Datenbank mit USB Flash Drive Speed Tests übertragen werden können, um Sie anderen zur Verfügung zu stellen.

Ist ein USB Stick schneller, wenn er mit NTFS oder mit FAT32 formatiert wird? Wir haben getestet und erstaunliche Ergebnisse ermittelt.

Uns erreichen häufiger Anfragen zum Formatieren eines USB Sticks, also mit welchem Dateisystem ein USB Stick idealerweise laufen sollte, um den maximalen Datendurchsatz zu erreichen. Eine gängige Empfehlung lautet NTFS zu wählen, da dieses Dateisystem generell die bessere Performance liefern soll. Bei allgemeinen Aussagen dieser Art ist in der Regel ein wenig Skepsis angebracht, denn ein NTFS-formatierter Stick mag auf einem Windows-basierenden System tatsächlich eine top Performance liefern, während derselbe Speicherstick mit auf einem MacOS-System entweder gar nicht funktioniert oder – entsprechende Treiber wie bspw. Tuxeras NTFS-3G vorausgesetzt – deutlich langsamer arbeitet.

Allocation Unit Size / Blockgröße

Neben der Diskussion um das Dateisystem, also NTFS, exFAT oder FAT32, gesellt sich noch die Frage, welche Allocation Unit Size (Blockgröße) bei der Formatierung für die höchste Geschwindigkeit gewählt werden sollte. Diese Unit Size gibt an, welche Blockgröße vom Controller des Sticks für die Speicherung von Daten verwendet wird. Beispiel: Bei einer gewählten Unit Size von 8 KB, wird für eine nur 1 KB große Datei ein 8 KB großer Block auf dem Stick reserviert, um diese Datei zu speichern. Für eine 10 KB Datei werden 16 KB reserviert, etc. Speichervorgänge erfolgen also stets in Vielfachen der Allocation Unit Size. Je kleiner die Unit Size, desto weniger Speicherplatz wird “verschwendet”, allerdings müssen dann auch mehr Zugriffe erfolgen, um Daten zu schreiben/lesen und die Geschwindigkeit sinkt.

Nachgemessen

Wir waren neugierig und haben für einen der aktuell bestplatzierten USBSticks aus unserer Bestenliste, den Winkom Pendrive SLC, einen umfangreichen Test durchgeführt. Dabei wurde der Speicherstick mit allen wählbaren Unit Size-Kombinationen sowohl für NTFS (512B/1/2/4/8/16/32/64KB) als auch FAT32-8/16/32/64KB formatiert und im Anschluß an die Formatierung jeweils einem Geschwindigkeitstest mit Crystal Disk Mark 3.01 (x64) unterzogen.

Die Ergebnisse im Detail

Die beiden folgenden Tabellen zeigen die erzielten Datentransferraten für FAT32 und NTFS. Beim Dateisystem FAT32 können nur Blockgrößen von 8 KB bis 64 KB gewählt werden, daher gibt es einige freie Zellen in der Tabelle.

Die erste Spalte zeigt die Blockgröße (Allocation Unit Size) in Byte, die folgenden Spalten die Ergebnisse des Crystal Disk Mark Tests für Seq(uentielles) Lesen, zufälliges Lesen von 512 KB Daten, zufälliges Lesen von 4 KB Daten und zufälliges Lesen von 4 KB Daten mit parallelen Lese-Threads. Analog die weiteren Spalten für schreibende Zugriffe. Einheit der Transferraten sind stets MByte/Sek.

FAT32 Geschwindigkeitstest Ergebnistabelle

NTFS Geschwindigkeitstest Ergebnistabelle

Beim Studium der Tabellen fällt auf, daß es keine signifikanten Abweichungen zwischen NTFS und FAT32 gibt; dies weder bei den Transferraten in Abhängigkeit der Blockgrößen innerhalb des jeweiligen Dateisystems noch zwischen den beiden Dateisystemen. Zwei Graphen verschaffen einen besseren Überblick; die Transferrate in MByte/Sek ist jeweils auf der y-Achse, die Blockgröße auf der x-Achse abgetragen.

NTFS/FAT32 Geschwindigkeitstest Chart1

Im oberen Graph sind die Ergebnisse des sequentiellen und des 512 KB randomisierten Lesetests von NTFS und FAT32 einander gegenübergestellt. Im unteren Graph analog die 4K und 4KQD32 (=parallele Threads) Ergebnisse der Lesetests.

Zwei Dinge sind auffällig: Zum Einen der Einbruch der Transfergeschwindigkeit bei zufälligen Zugriffen mit dem NTFS Dateisystem bei einer Blockgröße von 2048 Byte (2 KB). Zum Anderen scheint FAT32 bei einer Blockgröße von 8192 Byte (8 KB) qualitativ einen leichten Vorsprung vor allen anderen Dateisystem-/Blockgrößen-Kombinationen zu haben.

NTFS/FAT32 Geschwindigkeitstest Chart2

Das Bild ändert sich nicht für die Schreibtests, daher wurden nur die beiden Graphen der Lesetests produziert.

Fazit zum Formatieren von USB Sticks

Die gerne geäußerte Empfehlung, mobile Speicher mit NTFS zu formatieren, um die bestmöglichen Transferraten zu erzielen, ist nicht allgemeingültig. Aber auch Unser Test beschränkt sich auf einen einzigen USB Stick und ist damit nicht für die Ableitung einer generischen Empfehlung zugunsten eines der beiden Dateisysteme geeignet. Dennoch haben wir die interessante Erkenntnis gewonnen, daß NTFS bei bestimmter Allocation Unit Size ggü. FAT32 deutlich einbricht. Und wir wissen, daß für unser Test-Setup in Kombination mit dem Winkom Pendrive SLC FAT32 mit einer Unit Size von 8 KB die beste Performance erzielt hat.

In weiteren Schritten wäre ein solcher Test mit einer Vielzahl von Speichersticks zu wiederholen, um auf Basis einer größeren Stichprobe belastbare Aussagen treffen zu können. Neben der Würdigung des hier ausgeklammerten exFAT-Dateisystems wäre auch zu diskutieren, inwiefern ein paar MByte/Sek mehr oder weniger überhaupt Relevanz haben, wenn neben dem Faktor Geschwindigkeit zusätzlich Zugriffsschutz, Verschlüsselungsmöglichkeiten, Datensicherheit (Journaling) und Dateigrößenbeschränkungen eine wichtige Rolle bei der Wahl eines Dateisystems spielen.

Ein Mini-Computer genannt Cotton Candy (eng. Zuckerwatte) vom norwegischen Startup FXI ist derzeit in aller Munde. Aber warum eigentlich?

Cotton Candy von FXI Technologies Zugegeben: Ein vollwertiger Computer im Format eines etwas zu dick geratenen USB Sticks mit 1 GB Speicher, HDMI-Anschluß, microSD-Karten-Slot, WIFI, Bluetooth und umfangreichem Video-Codec-Support klingt imposant. Insb. vor dem Hintergrund, daß die Entwickler von FXI einen vollständigen Rechner auf die Fläche von gerade mal 8 cm x 2,5 cm gequetscht haben. Aber was soll man mit dem FXI Cotton Candy eigentlich anfangen?

Als schneller USB Stick scheidet er sicher aus, denn auch wenn der Cotton Candy via microSD Karte auf bis zu 64 GB Speicher ausgebaut werden kann, dürfte das Augenmerk bei der Entwicklung nicht auf rasende Geschwindigkeiten des USB 2.0 Anschlusses gelegt worden sein. Das kann man dem Stick aber auch nicht übel nehmen, denn er wird nicht als Speichstick launciert, sondern als “ideale Ergänzung für Smartphone, Tablet, Notebook und PC”.

Auf dem 1.2 GHz ARM-Prozessor werkelt Android 2.x als Betriebssystem. Alternativ kann Ubuntu (Linux) oder auch eine Virtualisierungslösung zum Einsatz kommen. Wird der Cotton Candy auf der einen Seite mit einem HDMI-fähigen Flachbildschirm verbunden und auf der anderen Seite über seinen USB 2.0 Anschluß mit Strom versorgt, fungiert er als mobiler Rechner, der per Bluetooth-Tastatur und -Maus bedient werden kann. So ist der Stick selber zwar sehr klein und mobil, aber die zur Bedienung zwingend nötige Bluetooth-Peripherie dürfte man i.d.R. nicht dabei haben. Abgesehen vielleicht vom Bluetooth-fähigen Smartphone, das eine rudimentäre Bedienung des FXI Sticks ermöglichen sollte. Die Situation verbessert sich an normalen PCs und Notebooks, deren Tastatur und Touchpad/Maus vom Cotton Candy mitgenutzt werden können.

Cotton Candy von FXI Technologies Zusätzlich berichtet netzwelt, daß dem Cotton Candy eine Google-Lizenzierung fehle, so daß er nicht auf den Android Market zugrifen kann. Das könnte eine empfindliche Einschränkung für den Fall darstellen, daß der Reiz des Zuckerwatten-Sticks möglicherweise in der Verfügbarkeit entsprechender Apps aus Googles Market Place liegt. Als alternative Befüllung böte sich, wie in einem Bericht von Golem zum FXI erwähnt wird, das sog. Sideloading, also das Befüllen des FXI Sticks über den microSD Port, an.

Noch befindet sich der Cotton Candy in der Entwicklung und die bisher verfügbaren Bilder zeigen einen Prototypen. Mit der Serienproduktion ist lt. FXI Technologies ab Mitte 2012 zu rechnen. Es bleibt abzuwarten, ob das Gerät bei einem Preis von “unter 200 Dollar” ausreichend viele – und vor allem sinnvolle – Anwendungsgebiete offenbart, um sich erfolgreich zu verkaufen.

[Update 28.02.2012] DiePresse.com berichtet von der Vorstellung des FXI Cotton Candy auf dem Mobile World Congress (MWC). Als Auslierferungstermin wird nun, konkreter als der o.g. Termin Mitte 2012, der März dieses Jahrs genannt. Die wohl nur in begrenzter Stückzahl verfügbaren Mini-Computer können bereits zum Preis von 189€ vorbestellt werden.

Wir stellen zehn Dinge vor, die Sie über USB – den Universal Serial Bus – wissen sollten. Dabei geht es insbesondere um die Neuerungen der neuesten Standards USB 3.0 und USB 3.1.

Inhaltsverzeichnis

1: Release Termine
2: Geschwindigkeiten
3: Datendurchsatz
4: Kabel und maximale Längen
5: Stromversorgung
6: Stecker und Buchsen
7: Strom sparen mit USB 3.0
8: Datenintegrität
9: Alternative Schnittstellen (Ethernet, eSATA, FireWire)
10: USB 3.0 nachrüsten
Quellen und weiterführende Informationen

1: USB Release Termine

USB 1.0 und USB 1.1

Der Universal Serial Bus (USB) feierte im Jahr 2011 sein 15-jähriges Jubiläum. USB wurde als kostengünstige und schnelle Alternative zu den seinerzeit sehr beliebten seriellen und parallelen Schnittstellen entwickelt. Die Version 1.0 des Standards erschien im Januar 1996. Ein kleines Update auf USB 1.1 erfolgte wenige Zeit später im September 1998.

USB 2.0

Etwa zwei Jahre später, im April 2000, gab es dann mit USB 2.0 den ersten großen Versionssprung vor dem Komma. USB 2.0 war viele Jahre der unangefochtene, aber auch unveränderte, Standard in der Anbindung von Computer-Peripherie.

USB Versionen Release Termine

USB 3.0 und USB 3.1

Dem massiv wachsenden Bedarf an schnell zu übertragenden, großen Datenmengen konnte erst wieder die noch vergleichsweise junge Weiterentwicklung des USB-Standards gerecht werden, die im November 2008 in Form des USB 3.0 Standards vorgestellt wurde. Da absehbar war, daß auch USB 3.0 dem stetig wachsenden Bedarf an schneller Datenübertragung irgendwann nicht mehr genügen würde, arbeitete ein Konsortium bestehend u.a. aus HP, Intel und Microsoft an einer Erweiterung des USB 3.0 Standards. Knapp fünf Jahre später war es soweit und USB 3.1 wurde im Juli 2013 als nun neuester USB-Standard präsentiert.

2: USB Geschwindigkeiten

Im Zuge der USB-Updates wurden immer wieder neue Marketing-Bezeichnungen zur Beschreibung der Geschwindigkeitsklasse von USB-Geräten eingeführt. Kunden wurden – und werden noch heute – mit den Begriffen Low-Speed, Full-Speed, High-Speed und SuperSpeed konfrontiert. Zukünftig wg. des neuen USB 3.1 Standards dann möglicherweise auch noch mit SuperSpeed+. Die folgende Tabelle zeigt, welche Geschwindigkeiten der jeweilige USB Standard beherrschen sollte.

USB Geschwindigkeiten

Die Betonung liegt dabei bewußt auf dem “sollte”, denn USB 2.0 Geräte unterstützen in der Regel, aber eben nicht immer, High-Speed. Im besten Falle ist man verwirrt, im Schlechtesten hat man ein Produkt erstanden, auf dem USB 2.0 prangt, daß aber den High-Speed-Modus gar nicht beherrscht und demzufolge mit schneckenlahmen Datenübertragungsraten daherkommt. Als kleiner Trost und angesichts des Alters von USB 2.0 dürfte sich aber heutzutage kaum noch ein Gerätehersteller wagen, ein USB 2.0 Gerät ohne High-Speed-Unterstützung anzubieten.

Kann es mit dem USB 3.0 Standard oder dem neuen USB 3.1 Standard auch zu solchen Verwirrungen kommen? Sowohl die USB 3.0 als auch die USB 3.1 Spezifikation unterstützen zusätzlich zu SuperSpeed (3.0) bzw. SuperSpped+ (3.1) die drei alten Geschwindigkeiten Low-, Full- und High-Speed zusätzlich. Ein Gerät, daß Low-, Full- und High-Speed unterstützt ist USB 2.0 kompatibel. Nicht jedoch USB 3.0 oder 3.1 kompatibel. Insofern darf ein Gerät, daß maximal High-Speed beherrscht nicht mit USB 3.0 bezeichnet werden.

3: USB Datendurchsatz

USB 3.0 bringt einen enormen Geschwindigkeitsschub ggü. USB 2.0 mit einer theoretischen Maximal-Transfer-Rate von 625 MB/Sek. USB 3.1 verdoppelt diese maximale Transferrate auf 1250 MB/Sek. In der Regel werden die in den Spezifikationen beschriebenen maximalen Transferraten in der Praxis jedoch nicht erreicht, u.a. wg. Protokoll-Overheads, konkurrierenden Zugriffen verschiedener Geräte auf demselben Bus, et.

Der maximale lesende Durchsatz liegt bei USB 2.0 Geräten im theoretischen Bereich von ca. 35-40 MB/Sek. Selbst der aktuell schnellste hier getestete USB 2.0 Stick, der Kingston DataTraveler R500, schafft “nur” gute 29 MB/Sek und ist damit einer der Top USB 2.0 Speichersticks überhaupt. Schreibend schaffen die Besten um die 20 MB/Sek.

Demgegenüber steht USB 3.0 mit einer in der Praxis erreichbaren maximalen Daten-Transfer-Rate in Leserichtung von jenseits der 400 MB/Sek. Aber selbst fünf Jahre nach Einführung des USB 3.0 Standards liegen die schnellsten USB 3.0 Sticks in der Regel noch unter 200 MB/Sek. Die aktuelle Nummer Eins unserer USB Stick Bestenliste ist der Lexar JumpDrive Triton, der es in lesender Richtung auf sehr gute 180 MB/Sek bringt. Unter optimalen Bedingungen hat es die c’t (Ausgabe 13/2012, S.108) bereits geschafft, am USB 3.0 Anschluß auf etwas mehr als 400 MB/Sek zu kommen. Und die Gerätehersteller arbeiten kontinuierlich an der Weiterentwicklung von Speicherbausteinen und Controllern, so daß davon auszugehen ist, daß die ersten Speichersticks, die auch an weniger optimierten Systemen über 200 MB/Sek transferieren können, in nächster Zeit erscheinen werden.

4: USB Kabel und maximale Längen

Damals, in den Zeiten dicker Parallelport-Kabel mit breiten 25-Pin-Anschlüssen, war die maximale Länge der Kabel begrenzt. Bei sechs Metern war Schluß, wenn man nicht für Spezialkabel sehr tief in die Tasche griff.

Auch der USB Standard definiert Längenbeschränkungen. In der folgenden Tabelle sind diese Maximallängen für alle Versionen des Universal Serial Bus aufgeführt:

USB Kabellängen

USB 3.0 gibt keine konkrete Spezifikation der maximal erlaubten Längen, empfiehlt jedoch drei Meter. Die in der Tabelle aufgeführten maximalen Gesamtlängen können durch die Aneinanderreihung von sechs Kabeln über fünf sog. Hubs erreicht werden. Um über die maximale Gesamtlänge hinauszugehen, wird spezielle Hardware benötigt, bspw. Repeater Extension Cables oder USB Bridges. Für den USB 3.0 Standard existieren bereits Lösungen, die Kabel mit eigener Elektronik einsetzen, um mit einem einzigen Kabel auf bis zu 20 Meter Länge zu kommen.

Der USB 2.0 Standard verlangt für Full-/High-Speed-Kabel vier Leitungen, jeweils zwei für Daten und zwei für die Stromübertragung, plus einer äußeren Abschirmung.

Demgegenüber werden für Super-Speed-Kabel nach USB 3.0 Standard insg. zehn Leitungen nebst Abschirmung benötigt: Zwei Leitungen für die Stromübertragung und ein nicht abgeschirmtes verdrilltes Leitungspaar (UTP-unshielded twisted pair) für die Rückwärtskompatibilität zu High-Speed und niedrigeren Transferraten. Zusätzlich zwei abgeschirmte Differentialpaare (SDP-shielded differential pairs), die jeweils drei Leitungen enthalten: Zwei für Daten und eine Erdleitung (drain wire). Die beiden SDPs werden für die Super-Speed-Datenübertragung verwendet und ermöglichen den gleichzeitigen bidirektionalen Datenfluß durch das Kabel.

5: USB Stromversorgung

In der Stromversorgung steckt eine der wesentlichen Neuerungen von USB. Gegenüber den alten seriellen und paralellen Schnittstellen ist ein USB-Gerät in der Lage über den USB-Anschluß Strom zu beziehen. Das hat zu tlw. skurrilen USB-Gerätschaften geführt, die Ihre Funktion hauptsächlich aus der Stromübertragungsfähigkeit des USB-Anschlusses ziehen.

Der USB Standard definiert verschiedene Status, in denen USB-Geräte dem USB-Anschluß die dort spezifizierte Menge an Strom entnehmen dürfen. In der folgenden Tabelle sind diese Stromstärken in Milliampere aufgelistet.

USB Stromstärken

Neben dem Bedarf immer schnellerer Schnittstellen, drängen zunehmend mehr USB Geräte mit hohem Strombedarf auf den Markt. Wer ein iPad sein Eigen nennt und schon einmal versucht hat, dieses an einem “normalen” USB 2.0 Anschluß zu laden, weiß, was gemeint ist. Der Ladestrom des iPad liegt bei 1200 mA, den das iPad-Netzteil auch zur Verfügung stellt. An einem USB 2.0 Anschluß, der maximal nur 500 mA zur Verfügung stellt, dauert das Laden dagegen scheinbar “ewig”.

Ein anderes Beispiel sind externe USB Festplatten, bei denen immer wieder einmal vor dem Betrieb an nur einem USB-Anschluß gewarnt wurde: Beim Spin-Up, also dem Startvorgang der Festplatte wenn die Scheiben zu rotieren beginnen, würden tlw. mehr als 500 mA benötigt und es könnte zu einem “Durchbrennen” der USB-Controller am Computer kommen. Manche externe USB Festplatte wurde daher mit einer Kabelpeitsche geliefert, die zwei USB-Stecker zur Festplatte durchschleift, um den doppelten Strom vom USB-Anschluß abgreifen zu können.

USB 3.0 trägt diesem erhöhten Bedarf nun endlich Rechnung: Mit der Einführung des 3.0 Standards wurden die maximal zulässigen Stromstärken, die USB Geräte dem Anschluß entnehmen dürfen, erhöht. Im High-Power-Modus stehen an einem USB 3.0 Anschluß maximal 900 mA zur Verfügung. Demgegenüber sind es bei USB 2.0 nur maximal 500 mA. Das sollte, zumindest vorübergehend, den Strombedarf moderner USB Geräte (besser) decken können.

6: USB Stecker und Buchsen

Der Universal Serial Bus Standard kennt eine ganze Reihe verschiedener Stecker- und Buchsenformen und mit der Einführung von USB 3.0 wird es nicht unbedingt übersichtlicher. Hier alle Stecker-Typen des USB Standards.

USB 2.0 Stecker

Und die zugehörigen Buchsen.

USB 2.0 Stecker

In der folgenden Tabelle sind alle bekannten Standard USB 2.0 und 3.0 Stecker- und Buchsentypen so dargestellt, daß die zulässigen Steckkombinationen deutlich werden.

USB Stecker und Buchsen

Ein Lesebeispiel: Als einziger der USB 3.0 Stecker kann nur der Std A (Type A) Stecker in eine USB 2.0 Std A Buchse gesteckt werden. Dies gilt allerdings für keinen anderen Stecker-Typ des USB 3.0 Standards, da nur der Std A Stecker Abwärtskompatibel zu USB 2.0 Buchsen gestaltet wurde oder werden konnte. Im englischen Wikipedia-Artikel zum Universal Serial Bus sind die oben gezeigten Stecker- und Buchsentypen, allerdings ohne USB 3.0, gut aufbereitet in Tabellenform unter Host Interface receptables mit Bildern dargestellt.

Im folgenden Bild sind die drei USB 3.0 Stecker abgebildet.

USB 3.0 Stecker

Aufgrund der Tatsache, daß für USB 3.0 insgesamt zehn Leitungen für die Datenübertragung benötigt werden, hat sich das Steckerlayout für Std B und Micro B geändert: Dem Std B wurde ein Mini B zusätzlich aufgeflanscht während der Micro B seine Erweiterung in der Horizontalen erfuhr, indem links des ursprünglichen USB 2.0 Micro B Steckers ein zusätzlicher Mini B Stecker platziert wurde.

7: Strom sparen mit USB 3.0

Ein USB Host, also der im Computer eingebaute Controller, der die USB-Steuerung übernimmt, fragt in regelmässigen Abständen bei den angeschlossenen USB Geräten nach, ob Sie Daten übertragen möchten (sog. Polling). Nach dem USB 3.0 Standard können Geräte als Antwort ein “Not Ready” (NRDY) melden, womit sie anzeigen, daß sie später auf die Anfrage antworten möchte. Der Host merkt sich das NRDY und “pollt” das entsprechende Gerät nicht mehr. Das hat den Vorteil, daß sich ein Gerät, das NRDY gemeldet hat, in einen Stromsparmodus versetzen kann. Für den Fall, daß das alle angeschlossenen Geräte tun kann auch der Host seinen Upstream-Link in den Stromsparmodus versetzen. Das ist sehr sinnvoll, denn es kommt oft vor (dauerblinkende USB-Weihnachtsbäume und anderes Spielzeug ausgenommen), daß USB-Geräte gar keinen Strom benötigen, der Host aber kontinuierlich Strom und Spannung an den Anschlüssen bereistellt, was zu unnötigem Stromverbrauch des gesamten Computers führt.

8: USB und die Datenintegrität

Der große Erfolg der USB Schnittstelle ist sicher auch dem Plug’n’Play-Faktor der USB Geräte zu verdanken: Gerät einstecken, einen Moment warten, und – spätestens seit Windows XP – ist das Gerät einsatzbereit. Bei allen USB Geräten, die Daten speichern können, also bspw. externen Festplatten oder USB Sticks, besteht allerdings die Gefahr, daß Daten verloren gehen, wenn das USB Gerät nicht ordnungsgemäß vom Computer abgemeldet wurde.

Das liegt in der Arbeitsweise moderner Betriebssysteme und Festplatten- bzw. USB Stick Controllern begründet, die die zu schreibenden Daten aus geschwindigkeitsgründen zunächst zwischenspeichern, bevor diese von Controller oder Betriebssystem, wenn Zeit vorhanden ist, endgültig – und vor allem dauerhaft – auf der Platte oder dem Stick landen.

Viele Nutzer wechselbarer Speichermedien kennen daher unter Windows und natürlich auch MacOS oder Linux den Akt des “Auswerfens”. Ein USB Gerät muß zunächst ausgeworfen, also vom Computer offiziell abgemeldet, werden, damit Betriebssystem und/oder Controller alle Speichervorgänge abschließen können. Erst dann ist das USB Gerät sicher ohne Datenverlust vom Computer zu trennen.

Neben dem ordnungsgemäßen Auswerfen oder Abmelden des USB Gerätes ist es zusätzlich ratsam, den gerätespezifischen Schreib-Cache abzuschalten. Darüberhinaus macht es immer Sinn, einen Blick auf die LED(s) des angeschlossenen Speichermediums zu haben. Blinkende LEDs zeigen häufig aktive Schreib-/Lesevorgänge, während derer es nicht ratsam ist, das USB Speichermedium zu entfernen.

9: Alternative Schnittstellen (Ethernet, eSATA, FireWire)

Welche Alternativen existieren zu USB 2.0 und 3.0 zur Anbindung von Peripheriegeräten? In der folgenden Tabelle haben wir den USB Standards die drei bekanntesten Schnittstellen zum Anschließen externer Geräte gegenübergestellt.

Tabelle: Alternative Schnittstellen zu USB

Apple ist seit Jahren bemüht seine FireWire-Schnittstelle als schnelle Alternative zum USB Standard zu etablieren. Zwar liegt die maximale, theoretische Transferrate von FireWire 800 etwa um den Faktor 1,7 über der von USB 2.0, aber außerhalb der Apple-Welt hat sich FireWire bis heute nicht durchsetzen können. Und wir wagen zu behaupten, daß das auch nicht mehr passieren wird, liegt doch der neue USB Standard 3.0 mit seinem theoretischem Maximum von 625 MByte/Sek – also mit einem Faktor von sechs – weit über der Leistungsfähigkeit der FireWire-Schnittstelle.

Demgegenüber steht die extrem verbreitete Ethernet-Schnittstelle. Kaum ein Gerät, selbst mittlerweile in der Unterhaltungselektronik (bspw. XBox oder Media-Streamer), das nicht mit einer Ethernet-Schnittstelle ausgestattet ist. Gigabit Ethernet erreicht ungefähr die theoretische Leistungsfähigkeit von FireWire 800, kann aber zum einen mit seiner enormen Verbreitung und zum anderen mit einer ungleich höheren maximalen Kabellänge von 100 Metern ggü. FireWire und (auch) eSATA punkten. Gigabit Ethernet eignet sich jedoch nicht für die Anbindung externer Peripherie-Geräte.

Bleibt also noch eSATA. eSATA ist die Abkürzung für External Serial ATA und stellt eine Erweiterung des SATA-Busses dar, der überlicherweise in Computern für den Anschluß von Festplatten verwendet wird. Die Erweiterung zu “External” wurde eingeführt, um Massenspeicher auch außerhalb des Computergehäuses betreiben und sie trotzdem über den schnellen SATA-Bus anschließen zu können. Trotz seiner hohen Geschwindigkeit, ist es wahrscheinlich, daß USB 3.0 eSATA verdrängen wird: eSATA ist unflexibel und für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen für externe Festplatten ausgerichtet. Neben der sehr begrenzten Kabellänge von maximal einem Meter kommt erschwerend hinzu, daß eSATA-Anschlüsse keinen Strom für externe Geräte liefern.

10: USB 3.0 nachrüsten

Obwohl USB 3.0 im November sein fünfjäriges Jubiläum feiert, ist der neue Standard noch lange nicht in allen Computern als Anschluß(buchse) vorhanden. Die durchschnittliche Nutzungsdauer von PCs und Macs liegt bei etwa fünf Jahren, so daß es noch einige Zeit dauern wird, bis sich an allen Computern ein USB 3.0 Anschluß befindet.

Wer noch keinen USB 3.0 Anschluß an seinem Rechner hat, kann diesen jedoch nachrüsten. Dies funktioniert bei einem normalen Desktop PC, indem in diesen entweder

  • ein neues Mainboard mit integrierter USB 3.0 Schnittstelle oder
  • eine USB 3.0 PCIe-Steckkarte

eingebaut wird. Wer ohnehin das Mainboard seines PCs wechseln wollte, der könnte sich bspw. für ein Asus M4A89GTD PRO/USB3 mit integrierter SuperSpeed USB 3.0 Schnittstelle entscheiden. Weniger aufwendig stellt sich der Einbau einer PCIe-Karte dar, bspw. die IcyBox IB-AC604 PCI-e oder die BIGtec USB 3.0 PCI Express Schnittstellenkarte, die den PC jeweils um zwei USB 3.0 Anschlüsse ergänzen.

Auch Notebook-Nutzer können in den Genuß der schnellen USB 3.0-Schnittstelle kommen. Sofern der Laptop einen ExpressCard/34 (34 mm Breite) Anschluß besitzt, bietet sich bspw. die PCI-Express Schnittstellenkarte USB 3.0 von Logilink an, um USB 3.0 Geräte mit voller Geschwindigkeit am Notebook betreiben zu können.

Quellen und weiterführende Informationen

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