Tout sur l'USB

Oct 17, 2023

Soyons clairs, il ne suffit pas d'avoir des câbles USB-C vers USB-C. Il y a beaucoup de câbles que nous pourrions vouloir acquérir pour notre utilisation quotidienne, peut-être, pendant une période de transition alors que nous possédons encore une certaine quantité d'appareils non équipés d'un connecteur USB-C. Cependant, la spécification USB-C ne représente qu'un nombre limité de types de câbles, excluant explicitement ou implicitement une gamme de câbles que vous pourriez vouloir acheter ou fabriquer.

Je suis fermement convaincu qu'en tant que pirate informatique, vous devriez pouvoir acheter n'importe quel appareil USB-C dont vous pourriez avoir besoin. Les pirates n'ont pas besoin de restrictions imposées par le marketing - ils ont besoin de comprendre comment une technologie peut ou ne peut pas être utilisée, en fonction de son fonctionnement interne. J'aimerais que vous fournissiez une telle compréhension, afin que vous puissiez prendre des décisions éclairées.

D'autre part, l'USB-C est conçu pour être utilisé par des personnes moins qualifiées, même s'il échoue souvent. (Étiquetage des câbles, n'importe qui ?) Des définitions claires de ce qui est conforme à une norme peuvent aider à l'appliquer. Voici l'histoire notoire d'un câble USB-C qui a tué un Chromebook et a lancé une carrière d'explication des spécificités USB-C en ligne pour [Benson Leung]. Il y a beaucoup de telles histoires d'échec, en fait. Aujourd'hui, nous allons passer en revue les engins USB-C qui pourraient ou non vous faire défaut, selon la façon dont vous les utilisez.

Les câbles d'extension USB-C ne sont pas conformes aux spécifications USB-C. Ou sont-ils? Sont-ils un problème dans la pratique, même s'ils ne sont pas conformes ? Regardons un mauvais exemple d'un. Disons que vous souhaitez étendre le port d'alimentation sur un Raspberry Pi 4.

Voici un câble d'extension de type C qui transmet les lignes de données VBUS et USB 2.0, mais pas les broches CC. Si vous utilisez cette extension avec un Raspberry Pi 4, les résistances de 5,1 kΩ du port Raspberry Pi ne sont plus accessibles sur l'extrémité femelle de l'extension, et une alimentation Type-C ne peut plus alimenter le Raspberry Pi concerné. Eh bien, à moins qu'il ne s'agisse de l'alimentation officielle Raspberry Pi "Type-C", qui n'a aucun moyen de détecter la présence d'une résistance - bien sûr, violant la spécification Type-C, mais fonctionnant comme un câble USB-A vers USB-C à toutes fins utiles et objectifs, ce qui rend la violation peu importante.

Et si l'extension devait transmettre une broche CC avec un fil séparé à l'intérieur du câble ? Cela pourrait, en effet; certaines extensions le font. Malheureusement, cela signifie qu'ils ne fonctionnent qu'en une seule rotation, et chaque fois que vous branchez un câble dans une telle rallonge, vous devrez peut-être le retourner avant qu'il ne fonctionne. Doublement pour les coupleurs FF - là, vous devrez faire tourner le câble 50% du temps si vous voulez que le couplage fonctionne

Qu'en est-il de la transmission des deux broches CC, chacune avec un fil séparé ? Cela fonctionnerait en effet, et ceux-ci sont également vendus en ligne. En fait, c'est ainsi que fonctionnent les cartes d'extension USB-C sur l'ordinateur portable Framework - puisque le connecteur de la carte d'extension sur l'ordinateur portable est USB-C, ces cartes ne sont qu'une très courte extension USB-C qui transmet les broches une à une. Est-ce différent d'une rallonge de câble ? Oui.

Quel est le problème avec les extensions ? Tout d'abord, il y a une énigme où ces câbles ne sont pas conformes à la spécification, et la plupart des fabricants réputés ne les fabriquent pas parce qu'ils ne veulent pas tomber en disgrâce avec le groupe de normes USB - ce qui signifie que vous devez souvent compter sur les fabricants moins que réputés, avec un contrôle de qualité inférieur à la moyenne. Compte tenu de tout ce pour quoi nous utilisons USB-C, cela peut mal tourner assez rapidement. Maintenant, pourquoi ne serait-ce pas légal ?

Supposons que vous disposiez d'une extension USB-C «passer chaque broche», qui ne peut gérer que 3 A en interne. Si jamais vous essayez de charger votre appareil compatible 100 W avec un bloc d'alimentation 5 A et un câble compatible 5 A avec une telle extension en série, le bloc d'alimentation fournira 5 A, ce n'est pas plus sage, mais vous pourriez vous retrouver dans une situation dangereuse. situation où l'isolation de votre câble commence à fondre. D'un autre côté, je crois comprendre qu'un Raspberry Pi 4 ne consommera jamais plus de 3 A, donc dans ce cas d'utilisation, vous pouvez probablement vous en tirer, mais c'est à vous.

En ce qui concerne les signaux à grande vitesse, il y a plus de pièges. Les câbles USB-C doivent déjà être construits selon une certaine norme pour fonctionner avec des débits de données de 40 Gbps, au lieu d'être limités à 20 Gbps. Si vous utilisez une extension qui transmet les fils à haut débit afin de connecter un périphérique à haut débit, vous constaterez peut-être que votre appareil devient plus glitch, se reconnectant de temps en temps.

La spécification USB-C aurait probablement pu résoudre ces problèmes avec une logique de marqueur électronique supplémentaire, ce qui aurait permis aux extensions USB-C de coexister pacifiquement, mais ils ont décidé de ne pas s'en soucier. Les cartes d'extension Framework USB-C ne dérangent personne, car elles sont vérifiées pour fonctionner correctement dans leur scénario d'utilisation et ne causent pas de problèmes de signal. En tant que hacker, devriez-vous pouvoir acheter un câble d'extension USB-C si vous en avez besoin ? Oui. Faut-il connaître les pièges associés ? Oui aussi. Parlons davantage des pièges du câble.

Chaque câble doit avoir au moins une paire USB 2.0. Cependant, nous connaissons des cas où cela n'est pas souhaité - ayant vu des chargeurs USB malveillants, des câbles et simplement des exploits qui peuvent détruire votre téléphone lorsqu'il est connecté à un PC. Vous êtes peut-être en train d'atteindre le bouton Aliexpress Acheter maintenant sur un câble "isolateur de données", et encore une fois, cela aide si vous savez quel est le problème avec de tels câbles, afin que vous puissiez faire des choix éclairés en tant que pirate... pas ce genre de pirate.

Lorsqu'il est connecté à un port USB-A, le seul moyen de négocier la consommation d'énergie (en particulier, le courant et parfois la tension) est d'utiliser les lignes de données. Ces câbles de charge sont conçus pour faciliter cela, et ils ont tendance à court-circuiter les lignes de données - signalant à l'appareil qu'il peut consommer jusqu'à 1,5 A. Cependant, comme les lignes de données sont déconnectées du port du chargeur, le téléphone ne sait pas si le chargeur court-circuite réellement ces lignes, signalant la capacité d'alimentation de 1,5 A. L'écrasante majorité des ports peuvent faire 1,5 A, les ordinateurs portables et les chargeurs. Certains ports très anciens (ou ports USB-OTG de smartphone) ne font que 500 mA, et une petite partie de ces ports n'a pas de protection contre les surintensités comme l'exige la norme USB.

Ces situations sont vraiment rares. Néanmoins, cette énigme rend les internautes déçus en ce qui concerne l'existence de câbles de blocage de données. Certains chargeurs ne se soucient pas de la négociation, mais certains le font. Cela crée des situations amusantes, comme les contrôleurs Sony PlayStation qui ne se chargent pas à partir de certains chargeurs.

Quoi qu'il en soit, je ne sais pas pour vous, mais il est clair pour moi que la restriction USB-C sur les câbles de blocage de données est un complot de toutes les agences de renseignement du monde, travaillant à l'unisson avec des niveaux de coopération inédits, et il est de votre devoir de vous en tenir à eux et d'acheter de toute façon des câbles de blocage de données. Sur une note plus sérieuse, les ports 500 mA uniquement sont rares, les ports 500 mA uniquement sans protection contre les surintensités encore plus, et vous pouvez certainement éviter consciemment ces ports si vous utilisez un câble bloqueur de données.

Au fait, si votre câble de blocage de données a un fil CC (comme il se doit, si vous voulez avoir un transfert de données), rappelez-vous qu'une multitude de puces de contrôleur USB-C permettent la mise à jour du micrologiciel via la connexion CC, et elles ont été connu pour, ahem, ne pas être parfaitement sûr à ce sujet. C'est-à-dire que si vous voulez vous protéger, vous voudrez peut-être parler doucement et porter une grosse batterie externe.

En règle générale, la plupart des adaptateurs dotés d'une prise USB-C femelle ne sont pas conformes. Cela ne m'empêchera toujours pas de construire un tas de câbles de ce type et de les envoyer à mes amis, et cela ne devrait pas vous arrêter non plus. Encore une fois, qu'est-ce qui rend spécifiquement ces adaptateurs non conformes ?

Voici un adaptateur passif USB-A mâle vers USB-C femelle, j'ai beaucoup utilisé celui-ci après la mort du seul port USB-C de mon ordinateur portable pour des raisons mécaniques, mais j'avais toujours besoin d'utiliser des périphériques USB-C de manière régulière. De nos jours, j'utilise cet adaptateur pour charger des appareils USB-C à partir de ma batterie externe USB-A uniquement. Un tel adaptateur est généralement câblé uniquement sur USB 2.0 - étant donné que la gestion à double orientation du signal à haute vitesse dans USB-C nécessite une électronique active, si vous trouvez un tel adaptateur qui fonctionne réellement pour USB 3.0, mon argent est qu'il ne fonctionnera que pour USB 3.0 dans une orientation de la prise USB-C, retombant à 2.0 dans une autre.

Deux de cet adaptateur, ou un adaptateur et un câble USB AC, vous permettront également de créer un câble USB-A vers USB-A mâle-mâle. Vous ne devriez jamais avoir besoin de le faire, mais quelqu'un peut théoriquement le faire, et le groupe USB-C n'aime vraiment pas cette possibilité. Si vous branchez deux appareils ensemble avec un câble AA, cela provoquera une lutte de courant entre deux alimentations 5 V, ce qui pourrait avoir des conséquences imprévisibles - les alimentations à découpage n'aiment pas quand vous faites de telles choses avec elles, et les puces de protection pour les ports pourraient ne pas être en mesure de gérer de tels problèmes non plus.

Le problème n'est pas qu'un pirate informatique construira inévitablement un câble AA et enfumera son ordinateur portable. Le problème est qu'un utilisateur moins averti pourrait le faire. Rendre ces adaptateurs non conformes est un découragement pour quiconque cherche à construire ces adaptateurs, en particulier les grands fabricants. Oh, et l'adaptateur que je montre a également des empreintes pour les résistances côté alimentation USB-C (pullups), mais ne prend même pas la peine de le remplir. C'est aussi assez grossier. Cela dit, cet adaptateur est très utile.

Parfois, vous verrez un adaptateur prise femelle vers USB-C vendu. Je ne parle pas ici des cartes de déclenchement, où vous branchez un bloc d'alimentation USB-C sur une carte et cela vous fournit des tensions élevées à partir d'une prise baril - je parle d'adaptateurs dans lesquels vous branchez une prise baril PSU, et puis connectez-le à un périphérique USB-C. Évidemment, il n'y a aucune protection impliquée, et je ne parle même plus des résistances.

Cet adaptateur équivaut à un câble USB-A vers USB-C lorsqu'il est utilisé avec une alimentation 5 V. Il n'y a aucune garantie intégrée qu'un tel adaptateur ne serait utilisé qu'avec une alimentation de 5 V. Un pirate pourrait ne jamais y brancher autre chose qu'une alimentation 5 V, bien sûr. Avec un utilisateur moyen, vous ne pouvez vraiment pas compter sur cela, et ils tueront certains de leurs appareils. Et certains jours, tout pirate informatique finira par se comporter comme un utilisateur moyen ; vous ne pouvez pas toujours être sur vos gardes.

Cependant, tous les appareils ne nécessitent pas de négociation avant d'accepter des tensions élevées sur leur port USB-C. Par exemple, le fer à souder Pinecil ne le fait pas. J'ai construit un adaptateur jack femelle vers femelle Type-C afin de pouvoir utiliser de beaux câbles flexibles en silicone avec mon Pinecil et une alimentation jack 20 V.

Si vous deviez brancher un câble de type C à partir d'un tel adaptateur sur votre ordinateur portable alors que 20 V lui sont fournis, l'ordinateur portable mourrait très probablement. En fait, il existe plusieurs cas d'ordinateurs portables connus pour être morts dans cette situation exacte. Parfois, les ports USB-C offrent une protection contre de telles situations, car certaines premières alimentations USB-C pouvaient créer une telle situation à elles seules - ne pas revenir en arrière et alimenter avec plaisir 20 V au prochain appareil branché. Cela dit, nous parlerons de ce plus tard aussi.

Pour l'instant, j'ai écrit "NE PAS" sur les fiches du câble que j'utilise avec cet adaptateur, pour m'assurer de ne jamais brancher ce câble sur autre chose. Si vous espériez que j'ai une meilleure idée, je l'ai, en effet. Il existe des adaptateurs apparemment légitimes comme celui-ci, qui sont conçus pour être utilisés avec des ordinateurs portables, et le mot-clé Aliexpress semble être "USB PD Step Down". (Accessoires pour @Ralimtek !) Ils ne montent que jusqu'à 60 W, mais ils semblent faire de la négociation, et s'il est vrai qu'ils n'augmentent la tension qu'à 20 V après la négociation, ils devraient fonctionner parfaitement pour la charge votre ordinateur portable USB-C à partir d'une prise baril. J'ai également l'intention de construire mon propre adaptateur qui négocie, peut-être même d'en faire un 100 W - honnêtement, j'ai beaucoup trop d'alimentations 20 V qui traînent et je veux les utiliser à bon escient.

La conformité aux normes USB-C va bien au-delà. Je ne serais pas surpris si les vénérables cartes de déclenchement de type C n'étaient pas conformes en raison de certains signaux que le circuit intégré de déclenchement ne fournit pas. Nous, les hackers, les utilisons néanmoins en grande quantité, et nous n'en utiliserons que plus avec le temps. La non-conformité USB-C ne nous empêche pas de nous amuser à construire des choses USB-C sympas.

Parfois, les gens soutiennent que des endroits comme Amazon devraient supprimer les appareils électroniques non conformes. En effet, le câble destructeur de Chromebook n'a rien à vendre, car il s'agit tout simplement d'un design hostile se faisant passer pour un innocent. L'humble adaptateur AC mâle-femelle, cependant, vaut sans aucun doute la peine d'être conservé, même s'il ne devrait pas vraiment être vendu dans les magasins à grande surface.

Quel est votre appareil préféré non conforme aux normes ?