2008年12月6日 星期六

USB隨身碟-簡介

隨身碟 (又稱:優盤、U 盤、電子盤、閃存盤、手指………等) ,是一種用 NAND 快閃記憶體來進行數據存儲的介質,通常使用 USB 插頭。通常隨身碟體積極小、重量輕、可熱插拔也可以重複寫入~在 2006 年 11 月時…市面上販售的隨身碟的儲存容量介於 32MB 到 64GB 之間…容量大小因為快閃記憶體目前的密度而被限制,容量越大,則每 MB 的成本可能因為較貴的的組件而提高!有時 USB 記憶卡讀卡機也會被歸類為隨身碟。但是這類設備的記憶晶片並不是內建的,而是可以抽換的快閃記憶體卡片。

相較於其他可攜式儲存裝置 (尤其是軟碟片) ,隨身碟有許多優點:較不佔空間、通常操作速度較快、能儲存較多資料、並且可能較可靠 (由於沒有機械裝置) 。這類的磁碟使用 USB 大量儲存裝置標準,在近代的作業系統…如:Linux、Mac OS X、Unix 與 Windows 中…皆有內建支援。
隨身碟通常使用塑膠或金屬外殼,內部含有一張小的印刷電路板,讓隨身碟尺寸小到像鑰匙圈飾物一樣能夠放到口袋中,或是串在頸繩上。只有 USB 連接頭突出於保護殼外,且通常被一個小蓋子蓋住。大多數的隨身碟使用標準的 Type-A USB 接頭,這使得它們可以直接插入個人電腦上的 USB 埠中~

要存取隨身碟的資料,就必須把隨身碟連接到電腦;無論是直接連接到電腦內建的 USB 控制器或是一個 USB 集線器都可以!只有當被插入 USB 埠時…隨身碟才會啟動,而所需的電力也由 USB 連線供給!然而,有些隨身碟 (尤其是使用 USB 2.0 標準的高速隨身碟) 可能需要比較多的電源!因此,若接在像是內建在鍵盤或螢幕的 USB 集線器,這些隨身碟將無法工作。除非將它們直接插到控制器 (也就是電腦本身提供的 USB 埠) 或是一個外接電源的 USB 集線器上~

裝置元件
裝置的一端為一個 Type-A USB 插頭。在塑膠殼內有一張小小的印刷電路板。電路板上除了有簡單的電源電路外…還有一些銲接於電路板上的積體電路 (IC) 。一般來說,其中一個 IC 提供與 USB 埠連線的功能,另有一個 IC 用來驅動電路板上的記憶體,而另外一個 IC 則是快閃記憶體。

必要元件
通常一個隨身碟有三個部份:
Type-A USB 插頭 提供連接到電腦的介面
USB 大量儲存裝置控制器 提供 USB 裝置控制器及與快閃記憶體溝通的介面。此控制器含有一個 RISC 的微處理器及一些 ROM 與 RAM 。
NAND 快閃記憶體晶片 用以儲存資料。NAND 快閃記憶體也常用於數位相機。
石英振盪器 供應裝置運作所需的 12MHz 時序信號,並且控制裝置的資料輸出。

額外元件
隨身碟也可能含有:
跳線與測試接腳 在生產時可進行測試,或用來將程式碼載入微處理器中~
發光二極體 (LED) 提示正在傳輸資料或是正在進行讀取或寫入動作。
寫入保護開關 提供「寫入保護模式」功能,防止資料被覆寫。
未使用空間 提供放置第二個記憶體晶片的空間,讓製造商能夠利用舊有的印刷電路板來製造不同儲存大小的隨身碟,以滿足市場的需要。
USB 連接頭的蓋子 減少因為靜電而損壞隨身碟的機率,並且讓整體外觀更美觀。有些隨身碟不提供蓋子,而是將連接頭作成隱藏式,要用的時候才取出。另外有些隨身碟提供連接在本體上的旋轉蓋,以避免蓋子的遺失。
小環 有時在本體或蓋子上有一個小環,能夠讓鑰匙圈、頸鏈或其它幫忙攜帶與儲存隨身碟的東西穿過它。

尺寸大小及外型
有些製造商在他們的產品上精心製作了不同的裝飾。例如 Lexar 的Jump Drive,這款隨身碟有時太大而難以插入 USB 埠中!因為,電腦上的 USB 埠常常十分接近,插入過大的隨身碟有可能會擋住鄰近的埠!
最近也有隨身碟被做在手錶或是筆裡面~
過重或是過大的隨身碟…可能會導致與電腦的連線中斷!這個問題可以用一條短的 USB 連接線 (公對母) 來減少 USB 埠的壓力來解決!這些連接線相容於 USB,但不是 USB 的標準!

一般用途
個人資料儲存 隨身碟最常見的應用即是個人用以儲存及交換檔案,例如:文件、圖片與影像~
電腦修復 隨身碟在個人電腦修復領域十分成功!因為,它們可以將回覆或掃毒軟體送到被感染的電腦上,並且讓部份的資料在這種緊急狀態下…仍然可以保存!
系統管理 隨身碟在系統與網路管理者中也很流行!他們可以將設定資料及用來管理系統、除錯與回覆的軟體放在隨身碟上~
攜帶應用程式 隨身碟可用來攜帶應用程式到其它的電腦,不需經過安裝程序即可 使用。由隨身碟製造商支持的 U3 在支援 U3 的隨身碟上提供了一套應用程式設計介面 (API) 來提供攜帶應用程式的功能。另外,也有免費與開放原始碼的平臺 Portableapps 讓不支援 U3 的隨身碟也能夠使用類似 U3 的功能。airWRX 是另一個在隨身碟上執行,並讓電腦與鄰近的電腦進入一個多視窗、類似網頁介面的應用程式架構。Mozilla Firefox 與 Opera 網頁瀏覽器也有讓使用者能在隨身碟上執行的設定值。
音樂播放 許多廠商製造的小尺寸固態磁碟式數位音樂播放器,基本上就是一個隨身碟加上音效輸出與簡單的使用者介面。最有名的當屬蘋果電腦推出的 iPod shuffle,與創新科技的 MuVo。
啟動作業系統 與 LiveCD 類似!使用者可以在一個可開機的隨身碟上執行任何一個作業系統,這稱為 LiveUSB !

優缺點
隨身碟幾乎不會讓水或灰塵滲入,也不會被刮傷,而這些在舊式的攜帶式儲存裝置 (例如:光碟、軟碟片…) 等是嚴重的問題!而隨身碟所使用的固態儲存設計讓它們能夠抵抗無意間的外力撞擊。這些優點使得隨身碟非常適合用來從某地把個人資料或是工作檔案攜帶到另一 地~例如:從家中到學校或是辦公室,或是一般來說需要攜帶到並存取個人資料的各種地點。由於 USB 在現今的個人電腦中幾乎無所不在,因而到處都可以使用隨身碟~不過,小尺寸的隨身碟也讓它們常常被放錯地方、忘掉或遺失!
隨身碟雖然小,但相對來說卻有很大的儲存容量!有些隨身碟能夠儲存比一片 CD (700MB) 還多的資料,高階的隨身碟甚至可以儲存比一片DVD (4.7GB) 還多的資料!
隨身碟使用 USB 大量儲存裝置的類別,這表示大多數現代的作業系統都可以在不需要另外安裝驅動程式的情況下讀取及寫入隨身碟~隨身碟在作業系統裡面顯示成區塊式的邏輯單 元,隱藏內部快閃記憶體所需的複雜細節。作業系統可以使用任何檔案系統或是區塊定址的方式。有些電腦也可以利用隨身碟來開機。
與其它的快閃記憶體裝置相同,隨身碟在總讀取與寫入次數上也有限制!中階的隨身碟在正常使用狀況下可以讀取與寫入數十萬次~但當隨身碟變舊時… 寫入的動作會更耗費時間!當我們用隨身碟來執行應用程式或作業系統時…便不能不考慮這點!有些程式開發者特別針對這個特性以及容量的限制,為隨身碟撰寫了 特別版本的作業系統 (例如:Linux) 或是應用程式 (例如:Mozilla Firefox) 。它們通常對使用空間做最佳化,並且將暫存檔儲存在電腦的主記憶體中,而不是隨身碟裡。
大多數的隨身碟並不支援寫入保護的機制!這種在外殼上的開關可以防止電腦寫入或修改磁碟上的資料。寫入保護可以讓隨身碟用來修復被電腦病毒感染的電腦,而不會感染隨身碟內的檔案。
隨身碟比起機械式的磁碟來說更能容忍外力的撞擊,但仍然可能因為嚴重的物理損壞而故障或遺失資料!在自組電腦中…錯誤的 USB 連接埠接線也可能損壞隨身碟的電路!

安全性
有些隨身碟提供資料加密的功能。通常在檔案系統的下層使用全磁碟加密來達到。加密功能防止未經授權的人存取隨身碟上的資料;缺點則是因為沒有統一的標準,此隨身碟只能在少部份安裝有相容加密軟體的電腦上使用。
有些加密軟體可以不需安裝即可執行。這些軟體的執行檔可以跟加密的檔案一起儲存在隨身碟上。加密的檔案可以在執行微軟 Windows 的電腦上存取。其它的隨身碟允許使用者設定不同大小的加密與公開分割區。而為了 Windows、麥金塔、Linux 設計的加密軟體執行檔可以放在公開分割區中。有些較差的加密軟體可能需要管理者權限才能執行並存取資料。
新款的隨身碟支援生物指紋功能來確認使用者的身份。在 2005 年年中…在隨身碟上支援指紋功能比起標準的密碼保護來說還是較貴的選擇。大多數的指紋掃瞄裝置必須依賴作業系統中的驅動程式來檢驗指紋,因而這些隨身碟就只能用在執行微軟 Windows 作業系統的電腦。
有些廠商將隨身碟作為執行認證的裝置之一。其方式是使用隨身碟內的加密金鑰或是與目標系統內的軟體溝通來控制敏感系統的存取權限。這些系統被設計為除非隨身碟被接上主機,否則系統不會運作。有些「電腦鎖」被插入電腦時,表現得也像隨身碟一樣。
所有資料保護的方式也增加了合法使用者 (資料擁有者) 無法存取資料的風險!
隨身碟對大型組織來說是很大的安全性挑戰!因為它們的小體積以及方便性,讓沒有權限的訪客或是有惡意的員工…能夠在幾乎不會被發現的情況下偷走 機密的資料!同樣地,共用或是公共的電腦…也容易被攻擊者使用隨身碟放入惡意軟體~例如:Rootkit 或是封包擷取軟體…等。為了防止這些問題,有些組織禁止使用隨身碟,而有些電腦禁止一般使用者掛載 USB 大量儲存裝置 (這是 Windows XP Service Pack 2 的一個功能) !也有電腦使用第三方軟體來控制 USB 的使用。也有組織使用非科技的解決辦法:拔掉 USB 埠的連接線或乾脆用樹脂堵住 USB 埠。

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