USB ou Universal Serial Bus est une norme permettant à un périphérique de se connecter directement à un ordinateur ou à d’autres types d’appareils. Cette connexion se fait de manière simultanée ou, du moins, suite à l’installation d’un pilote.
La clé USB est le périphérique de stockage de masse USB le plus utilisé dans le monde de la technologie. En effet, presque tout le monde possède ou utilise ce petit support, notamment parce qu’elle est rapide, performante, pratique, compacte et amovible. Elle permet de stocker et de transférer des données, quelle qu’en soit la nature. La capacité d’une clé USB est énorme de nos jours.
De ce fait, dans le but de bien l’utiliser, notamment lors de votre prochaine numérisation de cassettes VHS, VHS-C, Hi8 ou Mini-DV sur clé USB, il est important de bien la connaître. Ce guide complet vous permettra de mieux appréhender ce support et de connaître toutes les astuces visant à l’optimiser.
Architecture et composants d’une clé USB
Généralité
Une clé USB comprend plusieurs composants et une architecture qui lui est propre. Certains composants sont obligatoirement présents et d’autres sont facultatifs.
Pour les composants principaux des clés USB, on retrouve tout d’abord le connecteur mâle sur lequel on la branche à l’hôte. Pour information, un hôte est un appareil capable de prendre en charge le protocole USB. Il peut s’agir d’un ordinateur, d’une télévision, d’une chaîne Hifi, d’une console de jeu, etc. La majorité des connecteurs USB est de type A, mais l’on s’oriente de plus en plus vers l’utilisation d’un connecteur de type C.
Puis, il y a les deux composants les plus importants pour le fonctionnement de la clé USB à savoir le contrôleur USB et la mémoire flash NAND. Nous consacrerons une partie spéciale à chacun d’entre eux dans un instant.
Et enfin, le dernier composant obligatoire est l’oscillateur à quartz. Il s’agit d’un composant ayant pour rôle de contrôler les flux de données entrant et sortant de la clé USB.
Pour ce qui est des composants facultatifs, on retrouve par exemple le voyant LED, les broches de tests, la zone d’ajout de mémoire ou encore la coque.
Le cerveau : le contrôleur USB
Le contrôleur USB est considéré comme étant le cerveau d’une clé USB. Il est composé d’une partie matérielle et d’une partie logicielle. La partie matérielle correspond au microcontrôleur que l’on voit sur la clé USB. Quant au logiciel, il s’agit tout simplement du driver de la clé USB.
Le rôle principal d’un contrôleur USB est de servir d’interface entre la mémoire de la clé USB et la machine sur laquelle cette dernière est connectée. En outre, c’est à lui d’interpréter les requêtes envoyées par l’hôte, en précisant que les demandes viennent toujours de celui-ci. Une fois traitées, ces informations ou plus précisément les données vont transiter dans ce composant avant qu’une lecture ou une écriture soit effectuée.
Deux types de contrôleurs existent : les contrôleurs hôtes et les contrôleurs de périphériques. Le premier peut se connecter au contrôleur de plusieurs périphériques en même temps. Quant au deuxième, il ne peut se connecter qu’au contrôleur hôte de l’appareil sur lequel la clé est branchée.
Le cœur : la mémoire flash NAND
Le cœur d’une clé USB est la mémoire flash NAND. C’est une mémoire de type EEPROM capable de fonctionner hors tension. C’est donc sur ce composant que sont stockées les données que l’on transfère sur la clé USB, du fait que l’on ne risque pas de les perdre après l’avoir déconnecté.
La mémoire flash NAND est composée de cellules réparties en plusieurs blocs. Il existe ainsi de nombreux types de mémoire flash NAND. La différence majeure entre eux est le nombre de bits pouvant être stockés sur la même cellule. Ce facteur impacte la performance et la durée de vie de la clé USB.
Les types de mémoires flash sont :
- Les SLC, une mémoire flash NAND capable de stocker 1 bit par cellule, possédant un nombre de cycles P/E de 100.000 ;
- Les MLC, permettant de stocker 2 bits par cellule, offrant ainsi un nombre de cycles P/E de 10.000 ;
- Les TLC, sur lesquelles on stocke 3 bits par cellule, dont le nombre de cycles P/E est de 3000 ;
- Et les QLC, où l’on peut stocker 4 bits par cellule et dont le nombre de cycles P/E est de 1000.
Il existe également un autre type de mémoire flash NAND à savoir la NAND 3D. Contrairement aux précédents types de NAND sur lesquels les cellules sont positionnées horizontalement, celle-ci empile les cellules verticalement. Et pareillement que sur les NAND 2D, les types de mémoire NAND 3D sont également SLC, MLC, TLC et QLC.
Les normes USB
Au fur et à mesure que la technologie se développe, les normes USB évoluent également. Ainsi, depuis sa création, l’USB a connu plusieurs versions.
USB 1
La première est l’USB 1.0, moins connu et utilisé à ses départs, jusqu’à l’arrivée de l’USB 1.1. La vitesse de cette norme était seulement de 1,5 Mbits/s en low speed et de 12 Mbits/s en full speed.
USB 2
Ensuite, il y a eu la version USB 2.0. C’est celle qui a le plus propulsé l’USB au rang de standard pour la connexion et le transfert vers divers appareils. D’ailleurs, bon nombre de personnes utilisent encore des clés USB de ce type. Sa vitesse maximale de transfert est de 480 Mbits/s. Des nouvelles technologies telles que le On-The-Go ou la Wireless USB apparaissent également avec cette version.
USB 3
Après cela, il y a eu les différentes versions de l’USB 3. Cette dernière s’est en effet déclinée sous plusieurs autres versions à savoir l’USB 3.0, l’USB 3.1 et l’USB 3.2.
L’USB 3.0 est la version originelle, comme son nom l’indique. Elle propose une vitesse maximale de 5 Gbits/s ainsi qu’une puissance de 4,5 W. L’USB 3.1 offre une vitesse de transfert de 10 Gbit/s, soit le double de la précédente version. Enfin, l’USB 3.2 voit encore cette vitesse doubler, arrivant donc à 20 Gbits/s.
Le nom de ces USB 3 ont changé depuis l’apparition des versions ultérieures à l’originale. Ainsi, elles sont désormais appelées respectivement
- Superspeed USB 5 Gbps pour l’USB 3.0 ;
- Superspeed USB 10 Gbps pour l’USB 3.1 ;
- Et Superspeed USB 20 Gbps pour l’USB 3.2.
USB 4
Récemment, de nouvelles versions viennent d’apparaître sous l’appellation USB 4. La première offre une vitesse de 40 Gbits/s et prend en charge de nombreuses fonctionnalités, tout en étant multiprotocole. Pour la version USB 4.1, la vitesse se situe entre 80 Gbits/s et 120 Gbits/s, selon la configuration choisie.
Les connecteurs USB
Tout comme les versions, les connecteurs USB, eux aussi, ont évolué. Il existe plusieurs types de connecteurs USB, mais ceux que l’on retrouve souvent sur une clé USB sont le connecteur de type A et depuis peu le connecteur de type C.
Les connecteurs de type A
Ce sont des connecteurs à 4 ou 5 broches, selon qu’ils soient standard, mini ou micro. On le retrouve surtout sur les anciennes versions de clé USB, jusqu’à l’USB 3.0, identifiable avec sa couleur bleue. La vitesse de ce connecteur dépend de la norme USB qui l’accompagne. Toutefois, l’alimentation reste presque pareille.
Les connecteurs de type C
Les USB-C sont des connecteurs à 24 broches, donc beaucoup plus rapides, plus résistants et performants. Ils ont été adoptés sur les récentes versions de clé USB. Par conséquent, la vitesse de transfert est aussi beaucoup plus élevée. C’est donc évident que, concernant une clé USB, l’USB-C est bien meilleure que l’USB-A.
Les protocoles USB
Parlons maintenant de la manière de communiquer avec les clés USB, c’est-à-dire le protocole de communication USB. Découvrons les technologies utilisées pour cela et la façon dont elles fonctionnent.
Généralité
Le protocole USB désigne la manière dont la communication entre l’hôte et la clé USB doit se dérouler. Il est composé de plusieurs couches de protocoles, dont la partie inférieure est traitée par le contrôleur USB.
Pour la partie supérieure, plusieurs types de paquets sont envoyés lors de chaque transaction : le paquet Jeton, le paquet Data et le paquet d’états. Les paquets sont traités par des fonctions, dont l’intermédiaire entre le bus USB est appelé une terminaison. Cette terminaison, quant à elle, passe à travers ce que l’on appelle des canaux de communications ou Pipes avant d’atteindre sa destination finale.
Il existe deux principaux types de protocoles USB à savoir le BOT ou Bulk-Only Transport et le UAS ou USB Attached SCSI. Dans la prochaine partie, nous allons nous concentrer sur ce dernier protocole.
Focus sur l’USB Attached SCSI
L’UAS ou l’USB Attached SCSI est le protocole USB le plus utilisé de nos jours. Il a été introduit à partir de la version 3.0 de l’USB, mais est également utilisable sur les anciennes versions USB, notamment l’USB 2.0.
Grâce au transfert parallèle qu’il adopte et à ses 4 canaux, l’UAS est beaucoup plus rapide et performant que le BOT. Cela permet notamment à la clé USB d’utiliser pleinement les vitesses maximales qu’elle propose.
De plus, cela permet de séparer les différents types de transactions effectuées lors de l’écriture et de la lecture. En outre, il offre la possibilité de mettre en attente plus 64.000 requêtes, ce qui favorise d’autant plus la performance de la clé USB.
Commandes SCSI sur les clés USB
Les commandes SCSI sont justement les commandes utilisées lors des transactions effectuées sur une clé USB adoptant le protocole UAS. Elles offrent les moyens logiques d’effectuer des opérations de connexion, d’échange et de gestion des données entre la clé USB et l’hôte. C’est un standard d’écriture que chaque périphérique utilisant le protocole UAS doit utiliser, quel que soit le fabricant.
L’envoi d’une commande SCSI s’effectue dans un bloc CDB ou Command Descriptor Block. Ce dernier est un code d’opération de plusieurs octets que l’hôte traitera.
Les systèmes de fichiers des clés USB
Avant de passer à l’étape de l’utilisation d’une clé USB, nous allons aborder un dernier point à savoir les systèmes de fichiers.
Un système de fichiers désigne le système qui permet d’organiser et de gérer les données qui sont stockées sur la clé USB. Il offre la possibilité de mieux identifier ces données, mais aussi de mieux optimiser la lecture, l’écriture et l’effacement de ces dernières. En outre, il sert également d’interface entre l’ordinateur et la clé USB, facilitant ainsi la communication entre eux.
Il existe plusieurs formats de systèmes de fichiers USB. Les plus universels, c’est-à-dire ceux qui sont compatibles avec la majorité des systèmes d’exploitation, sont l’exFat et le FAT32. Puis, il y a le NTFS qui est totalement pris en charge par Windows, mais qui n’est accessible que pour la lecture sous Mac. Et enfin, il y a le HFS et le HFS+ qui est spécifique au Mac.
L’optimisation des performances d’une clé USB
Parlons maintenant de l’optimisation des performances d’une clé USB. Cet aspect est l’un des plus regardés lorsque l’on choisit sa clé USB. En effet, elle compte beaucoup, puisque c’est selon cette performance que la fluidité des opérations que l’on effectue sur la clé est garantie.
Tester la performance d’une clé USB
Pour connaître la performance d’une clé USB, il faut savoir la tester. Ici, lorsque l’on évoque ce terme, on fait surtout référence à la vitesse de transfert, de lecture et d’écriture de la clé USB.
Il existe plusieurs outils permettant d’effectuer ce test de performance, dont certains sont gratuits et d’autres non. Certains d’entre eux nécessitent également une installation tandis que d’autres sont des versions portables. Parmi les plus connus, il y a par exemple CrystaldiskMark, USBDeview ou encore Check Flash.
À l’issue du test, on pourrait apercevoir, à travers les résultats fournis, si la clé USB présente un souci de performance ou non.
Analyser les erreurs
Toutefois, dans certains cas, la baisse de performance peut conduire à l’apparition des erreurs USB. Ces erreurs, au fur et à mesure qu’elles apparaissent, peuvent entraîner l’endommagement total de la clé. De ce fait, les données qu’elle contient peuvent disparaître. En outre, le résultat du test de performance peut faire apparaître l’existence d’une erreur. Il est donc important de savoir analyser ces dernières.
Selon le message d’erreur qui s’affiche, les causes de cette dernière peuvent varier entre :
- La présence d’un fichier ou dossier corrompu ;
- Une défaillance matérielle ;
- Un souci de pilote ;
- Un problème d’incompatibilité ;
- Etc.
Une fois identifiée, il suffit de la résoudre en appliquant certains astuces et conseils.
Optimisation d’une clé USB avec les technologies de cache
En cas de problème de performance de la clé USB, plusieurs solutions peuvent être appliquées. Parmi elles, il y a la mise en cache d’écriture. Cela consiste à stocker les commandes d’écriture longues à exécuter sur une RAM ou une mémoire cache. Ainsi, ces commandes ne peuvent pas altérer le fonctionnement de la clé USB, ce qui augmente la performance de cette dernière.
Il s’agit d’une fonctionnalité présente par défaut sur le système d’exploitation Windows. Cependant, afin d’éviter les pertes de données, elle est désactivée. Pour l’utiliser, il faut donc suivre quelques étapes en commençant par rechercher le menu correspondant dans le gestionnaire de périphériques.
Une fois activé, il faut toujours veiller à retirer la clé USB à l’aide de l’option “Éjecter” du système.
Optimisation d’une clé USB avec l’over-provisioning
Un autre moyen d’optimiser les performances d’une clé USB est de se servir de l’over-provisioning. Il s’agit d’un procédé consistant à allouer une certaine capacité de la mémoire flash comme ressource pour des tâches telles que le Garbage Collection ou encore le nivellement d’usures.
Cela permet d’optimiser la performance de la clé USB, notamment en gérant le processus et le cycle d’écriture et d’effacement de la clé USB. Généralement, on peut allouer entre 7 et 32% de la mémoire pour l’over-provisioning.
Il faut toutefois noter que cette fonctionnalité peut ne pas être disponible, notamment sur les clés USB bon marché. Seules les clés USB possédant de bons contrôleurs peuvent effectuer les opérations nécessaires à sa mise en place.
Autres moyens d’augmenter la vitesse de transfert d’une clé USB
Outre les moyens que l’on vient d’évoquer, on peut également effectuer quelques manœuvres afin d’utiliser la vitesse de transfert maximale de la clé USB.
Tout d’abord, il faut penser à utiliser le bon port USB, correspondant parfaitement à la version de la clé USB. Ensuite, on peut également mettre à jour le pilote de la clé USB afin de bénéficier des dernières optimisations logicielles. Et enfin, on peut également opter pour le bon format de système de fichier afin de prendre correctement en charge le système d’exploitation de l’ordinateur.
L’optimisation de la durée de vie d’une clé USB
En plus de la vitesse de transfert et de la performance en général, la durée de vie de la clé USB compte beaucoup. Celle-ci se mesure en fonction du nombre de cycles P/E (programme/effacement ou écriture/effacement) de la clé USB.
Facteurs impactant la durée de vie d’une clé USB
Plusieurs facteurs peuvent changer la durée de vie d’une clé USB. Premièrement, il y a le type de mémoire flash NAND que l’on retrouve dans la clé USB. Celui-ci influe sur le nombre de cycles P/E de la clé, donc sur sa durée de vie.
En second lieu, il y a la qualité des composants utilisés lors de la fabrication de la clé USB. Il est évident qu’une clé bon marché durera moins qu’une clé un peu plus qualitative.
Enfin, il y a la manière même dont on utilise la clé USB. La malmener entraîne parfois des dégâts intentionnels, provoquant la diminution de la durée de vie de cette dernière.
Gestion de l’alimentation
Afin d’optimiser la durée de vie d’une clé USB, la gestion de l’alimentation est également importante. En effet, une mauvaise gestion peut provoquer la détérioration de la clé USB, ce qui, par conséquent, diminue sa durée de vie. Il se peut même qu’elle entraîne la perte des données contenues dans le support.
Sur Windows, un réglage peut être effectué afin d’effectuer la gestion de l’alimentation d’une clé USB. Il suffit alors de suivre les étapes nécessaires à ce réglage afin d’activer cette fonctionnalité.
Surveillance de la température d’une clé USB
La surveillance de la température d’une clé USB est tout aussi importante que les points que l’on a déjà évoqués. Ici, il n’y a pas beaucoup d’astuces, mises à part vérifier cette température manuellement ou à l’aide d’un thermomètre infrarouge.
Il faut savoir qu’une température trop élevée, si surtout elle se présente en dehors d’une utilisation intensive, est considérée comme une anomalie. Dans ce cas, il faut trouver la source de la surchauffe.
Conseils et astuces pour augmenter la durée de vie d’une clé USB
Si l’on souhaite augmenter, ou du moins préserver, la durée de vie d’une clé USB, il suffit d’appliquer certains gestes du quotidien. Le premier, c’est de ne pas exposer la clé USB à de fortes températures ou à de l’humidité.
Ensuite, il faut prendre l’habitude de la débrancher si elle n’est pas en cours d’utilisation. Il faut notamment penser à utiliser l’option “Éjecter” pour cela.
Et dernier conseil, il faut prendre soin de sa clé USB, ne pas la laisser tomber sur des surfaces rigides ou la malmener de quelque façon qu’il soit.
La sécurisation d’une clé USB
Une clé USB doit par-dessus tout être sécurisée. Les données qu’elles contiennent peuvent souvent être sensibles, si bien qu’il serait inconvenant qu’elles tombent dans des mains malveillantes.
Les protocoles de sécurité d’une clé USB
Les protocoles servant à sécuriser une clé USB sont généralement la mise en place d’un mot de passe ou, encore mieux, le cryptage des données. Ce dernier est le plus recommandé, puisqu’ici, il n’y a pas seulement que l’accès qui soit restreint, mais aussi la lecture et le transfert des fichiers.
Le cryptage consiste à remplacer les informations des fichiers par des codes indéchiffrables sans une clé de chiffrement. Selon le type d’algorithme et d’outil utilisé à cet effet, l’attribution de ce genre de mot de passe peut être aléatoire ou personnalisée.
Chiffrer une clé USB avec BitLocker
D’ailleurs, BitLocker est l’un des utilitaires permettant d’effectuer le cryptage d’une clé USB. Cet outil fait partie des systèmes Windows et embarque un algorithme performant quant au chiffrement des données. Ainsi, les données contenues dans la clé USB sont parfaitement sécurisées, même lorsque l’appareil n’est pas alimenté, du moment que le composant de ce dernier l’autorise.
Focus sur la clé USB sécurisée Apricorn Aegis Secure Key
Un autre moyen de sécuriser les données est d’opter pour les clés USB sécurisées, comme la clé USB Apricorn Aegis Secure Key. Celle-ci est un tout autre genre de clé USB sur laquelle on retrouve notamment un clavier à 10 chiffres ainsi qu’un bouton de verrouillage et de déverrouillage.
On ne peut accéder à ce type de clé qu’en tapant un code d’accès, que l’on soit l’administrateur de la clé USB ou un simple utilisateur. La différence entre ces deux profils est les droits qu’ils détiennent sur la clé.
Le formatage d’une clé USB
Le formatage est une opération réalisée très fréquemment sur une clé USB. Il est par exemple exécuté suite à l’infection d’un virus ou la non-reconnaissance de la clé. On peut l’effectuer sur n’importe quel système d’exploitation.
Formater une clé USB sur Windows
Le formatage d’une clé USB sur Windows est très facile à effectuer. Il suffit de réaliser un clic droit sur la clé USB à formater. Puis, il faut sélectionner l’option “Formater”, choisir le système de fichier ainsi que le mode de formatage. Il faut ensuite lancer l’opération, confirmer l’intention de formater et attendre que cela se termine.
Focus sur le formatage avec Diskpart
Diskpart permet également de formater une clé USB sous Windows. Il s’agit d’un outil en ligne de commande natif de cet OS. Son utilisation est toutefois proscrite pour les débutants, puisqu’elle nécessite une certaine précision. Le risque de perte de données est assez élevé, si bien qu’une simple erreur d’écriture peut être fatale.
Formater une clé USB sur Mac
Sur Mac, le processus pour formater une clé USB reste relativement facile, bien qu’il diffère un peu de celui de Windows. En effet, il faut lancer l’application “Utilitaire de disque”, choisir la clé USB à formater et cliquer sur “Effacer”. Tout comme sur Windows, le formatage sur Mac vous permet de choisir un nom pour la clé USB ainsi qu’un autre système de fichiers.
La récupération des fichiers d’une clé USB endommagée
Si l’on souhaite récupérer des données d’une clé USB endommagées ou des données effacées malencontreusement, il faut généralement passer par un formatage. Cette étape rend entre autres la clé lisible par l’ordinateur et garantit son bon fonctionnement.
Ensuite, à l’aide d’un logiciel spécialement dédié à cet effet, on peut récupérer les données en suivant les étapes prédéfinies par le logiciel.
Toutefois, pour qu’une récupération de fichiers soit possible, il faut s’assurer que l’option “Formatage rapide” ait été celle choisie lors du formatage de la clé. Si cela n’a pas été le cas, les chances de retrouver les fichiers sont minimes.