Bei der USB-Datenverifizierung wird bestätigt, dass die auf einen USB-Stick geschriebenen Informationen anschließend wieder korrekt gelesen werden können. Unabhängig davon, ob Sie ein spezielles Verifizierungsprogramm, eine Backup-Software, ein Imaging-Tool oder ein einfaches Dateikopierprogramm verwenden, ist das Ziel immer dasselbe: Es soll sichergestellt werden, dass die Daten auf dem Zielmedium exakt mit den Quelldaten übereinstimmen.
Die meisten Verifizierungsmethoden folgen einem standardisierten Ablauf: Die Daten werden geschrieben, unmittelbar danach wieder gelesen und anschließend miteinander verglichen. Stimmen sie überein, gilt das Laufwerk als erfolgreich geprüft.
Für die überwiegende Mehrheit der Anwendungsfälle ist dies ein hervorragender Test. Er erkennt fehlgeschlagene Schreibvorgänge, unvollständige Übertragungen, Kommunikationsfehler und offensichtliche Datenbeschädigungen. Die sofortige Verifizierung besitzt jedoch eine entscheidende Einschränkung, über die nur selten gesprochen wird.
Eine erfolgreiche Verifizierung beweist lediglich, dass die Daten unmittelbar nach dem Schreiben lesbar waren. Sie garantiert nicht, dass sich das Gerät nach dem Entfernen und erneuten Anlegen der Stromversorgung genauso verhalten wird.
Das Problem mit der „noch feuchten Farbe“
Stellen Sie sich vor, Sie streichen eine Wand. Sobald Sie die letzte Farbe mit der Rolle aufgetragen haben, sieht alles fantastisch aus. Die Farbe wirkt gleichmäßig, die Oberfläche sieht glatt aus und die Arbeit scheint abgeschlossen zu sein. Einige Stunden später, nachdem die Farbe getrocknet ist, entdecken Sie möglicherweise Rollenspuren, dünne Stellen oder kleine Unregelmäßigkeiten, die bei noch feuchter Wand überhaupt nicht sichtbar waren. Die Wand selbst hat sich nicht verändert; das endgültige Ergebnis konnte lediglich erst richtig beurteilt werden, nachdem sich die Farbe gesetzt hatte.
Bei USB-Flash-Speicher besteht eine vergleichbare Herausforderung bei der Verifizierung.
Flash-Speicher speichert Informationen in Form elektrischer Ladungen. Unmittelbar nachdem die Daten programmiert wurden, meldet der USB-Controller einen erfolgreichen Schreibvorgang. Ein Verifizierungsprogramm liest die Daten anschließend sofort wieder zurück. Abhängig vom Gerät, dem Betriebssystem und der verwendeten Verifizierungsmethode kann es jedoch vorkommen, dass die Software die Daten aus dem flüchtigen RAM-Cache des Laufwerks oder aus dem Cache des Host-Betriebssystems liest, anstatt einen vollständig neuen Lesevorgang direkt aus dem physischen Flash-Speicher zu erzwingen.
Da das Laufwerk seine Stromversorgung noch nicht verloren hat, sind die Daten gewissermaßen noch „feucht“. Bei grenzwertigem Flash-Speicher, schwachen Speicherzellen oder Medien von geringer Qualität können die physischen Zellen ihre Ladung verlieren, sobald die Stromversorgung entfernt wird, obwohl die vorübergehend zwischengespeicherten Daten nur wenige Augenblicke zuvor noch fehlerfrei gelesen wurden. Dieses Verhalten gehört auch zu den Faktoren, die bei der Beurteilung der Lebensdauer eines USB-Sticks berücksichtigt werden müssen.
Zwei unterschiedliche Fragen bei der Verifizierung
Ein herkömmliches USB-Verifizierungsprogramm stellt im Grunde eine einzige Frage: Können die Daten unmittelbar nach dem Schreiben wieder gelesen werden?
Eine Verifizierung mit Power-Cycle stellt eine anspruchsvollere Frage: Können die Daten auch dann noch korrekt gelesen werden, nachdem das Gerät vollständig neu gestartet wurde und sich in einem vollkommen frischen Stromversorgungszustand befindet?
Durch einen Power-Cycle wird der USB-Stick gezwungen, die Verbindung zu trennen, vorübergehend zwischengespeicherte Informationen zu verwerfen, sich zurückzusetzen, seinen Controller neu zu initialisieren und den physischen Flash-Speicher aus einem kalten Ausgangszustand heraus zu lesen. Dieser Ablauf bildet wesentlich genauer ab, was geschieht, wenn ein USB-Stick versendet, eingelagert oder später an den Computer eines Kunden angeschlossen wird.
Schließlich verifizieren wir USB-Sticks nicht für den Computer, der die Daten gerade kopiert hat. Wir verifizieren sie für den nächsten Computer, an dem sie verwendet werden.
Betrifft das auch Sie?
Bei alltäglichen Dateiübertragungen, beispielsweise beim Verschieben von Fotos, Dokumenten oder temporären Dateien, reicht eine sofortige Verifizierung normalerweise aus. Sie bietet eine angemessene Sicherheit dafür, dass der Kopiervorgang ohne Kommunikationsfehler oder ein anderes offensichtliches Problem abgeschlossen wurde. Für zusätzliche technische Hintergründe zur Prüfung von Kopierergebnissen bietet der Artikel über MD5-Verifizierung und USB-Flash-Laufwerke eine weiterführende Erklärung.
Bei Einsätzen mit besonders hohen Anforderungen bietet eine herkömmliche Verifizierung jedoch möglicherweise nicht das höchstmögliche Maß an Sicherheit. Softwareinstallationspakete, Betriebssystem-Images, Firmware-Updates, medizinische Unterlagen, juristische Beweismittel und Dateien für industrielle Steuerungssysteme sind darauf angewiesen, dass das Laufwerk später im praktischen Einsatz funktioniert und nicht nur während der Zeit, in der es mit dem Produktionscomputer verbunden bleibt.
Das bedeutet nicht, dass die herkömmliche USB-Verifizierung fehlerhaft ist. Eine Read-after-Write-Verifizierung erkennt die überwältigende Mehrheit der in der Praxis auftretenden Kopierprobleme und bleibt ein notwendiger Arbeitsschritt. Sie besitzt jedoch eine klar definierte Grenze.
Für ein Höchstmaß an Sicherheit, insbesondere in Umgebungen mit massenhafter Datenbespielung, besteht der ideale Arbeitsablauf darin, die Daten zu kopieren, die Stromversorgung des USB-Geräts zu unterbrechen, die Stromversorgung wiederherzustellen und anschließend die Verifizierung durchzuführen. Dieser Ablauf bestätigt, dass das Laufwerk neu starten, sich korrekt initialisieren und die Daten abrufen kann, ohne sich auf den Zustand zu verlassen, der unmittelbar nach dem ursprünglichen Schreibvorgang vorhanden war. Das ist zugleich ein Beispiel dafür, warum Duplikationshardware anders arbeitet als einfaches Kopieren per Drag-and-drop.
Nur wenige kommerzielle USB-Dupliziersysteme oder Softwareprogramme automatisieren derzeit diesen zusätzlichen Power-Cycle-Schritt. Da Flash-Speicher jedoch immer dichter, kostengünstiger und hinsichtlich seiner Qualität vielfältiger wird, könnte sich ein hardwarebasierter Power-Cycle innerhalb des Verifizierungsprozesses von einem speziellen technischen Qualitätsstandard zu einer branchenweiten Notwendigkeit entwickeln.
Redaktionelle und technische Erfahrung: Dieser Artikel wurde von Mike McCrosky, einem mitwirkenden Herausgeber von GetUSB.info, erstellt. Mike arbeitet seit mehr als zwei Jahrzehnten mit USB-Flash-Speicher, Systemen zur Datenbespielung, der Duplizierung von USB-Sticks und Verfahren zur USB-Verifizierung. Die hier dargestellten Informationen basieren auf praktischer Erfahrung mit der Produktion von Wechseldatenträgern und der Prüfung der Datenintegrität.
