Проблемы и уязвимость USB-портов.

Проблемы и уязвимость USB-портов.

По мере развития вычислительной техники и роста активности ее применения, возрастала актуальность создания удобного интерфейса позволяющего оперативно, не выключая компьютер подключать и отключать всевозможные внешние устройства. Работы по созданию и модификации таких интерфейсов продолжаются до сих пор. На сегодняшний день, для решения этих задач активно используются такие интерфейсы, как USB, PCMCI, Wi-Fi, Bluetooth. Каждый из них имеет свои достоинства и свои недостатки, каждый из них нашел свою нишу применения, но их объединяет то, что они предназначены для оперативного ("горячего") подключения/отключения к компьютеру внешних устройств.

Попробуем разобраться, не особо глубоко вдаваясь в технические тонкости, в правилах работы с USB-интерфейсом. Как правильно использовать USB-порт, чтобы не сломать компьютер?

Статистика показывает, что далеко не все умеют правильно пользоваться USB-портом. Дело в том, что этот интерфейс программно-аппаратный. Он имеет два состояния: активное (когда подключено внешнее устройство) и пассивное (состояние ожидания подключения внешнего устройства). Переход из пассивного состояния в активное происходит автоматически, а переход из активного в пассивный - программно.

Другими словами, Вы можете безбоязненно подключать свою USB-Flash карту к USB-порту компьютера и работать с ней, но для того, чтобы ее удалить, Вам необходимо отключить ее программно при помощи утилиты Windows и только после этого изъять ее из порта. Тем не менее, многие пользователи сознательно или по незнанию пренебрегают этими правилами. Такое пренебрежение очень часто приводит к серьезной поломке компьютера, которая не подпадает под гарантийные обязательства производителя, а стоимость ремонта в этом случае - значительная.

Кратко остановимся на устройстве USB-интерфейса. Работой этого интерфейса на компьютере управляет микросхема, называемая южным мостом. Южный мост напрямую подключен к внутренней шине управления и шине данных компьютера. Связь с внешними устройствами этот чип поддерживает с помощью USB-портов, также напрямую подключенных к южному мосту внешних USB устройств. При отсутствии подключенных внешних USB устройств южный мост находится в режиме ожидания, и канал обмена данных по USB обесточен. Как только Вы подключаете через USB-порт какое-то устройство, то оно сразу посылает сигнал чипу и начинается обмен информацией. Южный мост "не знает", когда нужно прекратить работу с этим устройством, и постоянно поддерживает этот обмен до того времени, пока не получит команду от Вас на обесточивание этого канала. Если во время этой активной фазы из порта изъято внешнее устройство, то за счет переходных процессов в шине обмена данных могут возникнуть повышенные напряжения, которые способны выжечь регистры обмена южного моста. Соответственно, чтобы отремонтировать компьютер, придется менять этот чип, находящийся на системной плате ноутбука. Такие ремонты всегда связаны с повышенным риском и значительной стоимостью. Подобных неприятностей можно избежать, для этого всего-то и требуется, что соблюдать правила работы с USB-портом.

Перед использованием USB-устройств рекомендуется проверить их работоспособность на обычном настольном компьютере. Южные мосты настольных компьютеров имеют более надёжную защиту, и материнские платы для них стоят в несколько раз дешевле, чем ремонт ноутбука. Используйте только оригинальные устройства проверенных производителей.

Как известно, часть проблем при эксплуатации USB-устройств может быть вызвана использованием оборудования и кабелей, не удовлетворяющих требования спецификаций USB. И если при использовании USB 1.X несоответствие основным  требованиям  спецификации редко приводит к ошибкам, то уже USB 2.0 такого несоответствия не допускает, а новый стандарт USB 3.0 со скоростью передачи до 4,8 Гбит/с и тем более.

Проблемы с кабелем USB могут прояв­ляться по разным причинам: компьютер «не опознает» (не ви­дит) устройство, подключенное к USB; компьютер  «опознает» USB-устройство, но через некоторый период вре­мени его «теряет»; USB-устройство работает неста­бильно (например, принтер изредка распе­чатывает пустые листы, обрывает распечатку, зависает и т.п.). Все эти проявления могут быть вызваны, например, еще и тем, что рядом с кабелем USB проходит сило­вой питающий кабель, или может располагаться розетка, силовые трансформаторы, мощные акустические сис­темы. При использовании качественных экранированных кабелей все эти негативные факторы практически не влияют на работу уст­ройств, но дешевые «тонкие» кабели, изготовлен­ные неизвестными производителями становятся в этих условиях источником сбоев и других проблем (если воз­можность замены низкокачественного кабеля отсутствует, то для решения проблемы можно конечно попытаться снизить скорость передачи данных изменяя настройки драйверов или  BIOS SetUp).

Значительным расширением функциональности USB 3.0  можно счи­тать и увеличение допустимой электрической нагрузки на порт: теперь устройство может потреб­лять до 900 мА (против 500 мА у USB 2.0), что избавит от необхо­димости дополнительного под­ключения питания к портатив­ным жестким дискам и оптичес­ким приводам. Отныне пользователь может не только подпитывать от одного хаба гораздо большее количество устройств, но и само аппаратное обеспечение избавится от ранее поставлявшихся отдельных блоков питания. Также снижено минимальное значение напря­жения питания подсоединенного устройства с 4,4 до 4 В.