Seite 2: Unterschiede zwischen USB und Thunderbolt

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Etwas kompliziert zu verstehen sind die Unterschiede zwischen USB und Thunderbolt (TB). Letzteres wurde ursprünglich von Apple und Intel gemeinsam als bessere Alternative zu USB entwickelt. Doch TB-Peripherie setzte sich nur im Apple-Universum durch und kam in der (Windows-)PC-Welt nie auf Touren. Die Geräte waren teurer als vergleichbare USB-Geräte und brachten nur dann Vorteile, wenn man extrem hohe Datentransferraten oder exotische Funktionen wie externe Grafikkarten benötigte.

Reine TB-Peripheriegeräte funktionieren nicht an USB-Hosts und das lässt sich auch nicht mit Adaptern ändern: Im Host muss ein TB-Controller eingebaut sein. Ein TB-Host-Adapter lässt sich im Allgemeinen nicht nachrüsten. Es gibt zwar Desktop-PC-Mainboards, bei denen das möglich ist, aber die haben ein spezielles BIOS und sind nur zu bestimmten TB-Adapterkarten des jeweiligen Herstellers kompatibel. Bei TB 3 und 4 über USB-C-Buchsen erkennt der TB-Hostcontroller die jeweils angeschlossenen Geräte (und Kabel) und schaltet automatisch auf das passende Protokoll um.

Um Grafikkarten (oder andere PCIe-Karten) extern anzubinden, kann TB anders als USB eine PCI-Express-(PCIe-)Verbindung quasi "tunneln". Doch die auf den ersten Blick attraktive Idee, ein schlankes Notebook mit einer externen "eGPU" zur Spielemaschine zu erweitern, ist gescheitert. Das liegt vor allem an den hohen Kosten: Außer der Grafikkarte braucht man noch eine Box mit TB-PCIe-Wandlerchip und einem starken Netzteil. Einige dieser Boxen waren inklusive Grafikkarte teurer als ein kompletter Gaming-PC. Außerdem bildet TB mit maximal 40 Gbit/s (knapp 5 GByte/s) für moderne Grafikkarten einen Flaschenhals: Selbst PCIe 4.0 x8 liefert schon 128 Gbit/s (knapp 15 GByte/s). Und die nächste GPU-Generation mit PCIe 5.0 bringt noch höhere Transferraten.

Weil es nur wenige (und teure) Peripheriegeräte gibt, die von mehr als 20 Gbit/s deutlich profitieren, sind USB-C und TB im Lauf der Zeit enger zusammengerückt.

USB4 versus TB 4

TB 4 ist nicht schneller als USB4 (40 Gbit/s), aber es gibt andere Unterschiede: Bei TB 4 sind mehr Funktionen zwingend vorgeschrieben als bei USB4. So müssen sich an TB-4-Hosts mindestens zwei externe Displays gleichzeitig anschließen lassen, bei TB 3 ist es nur eines und bei USB4 ist es nicht genau festgelegt. Außerdem müssen sich TB-4-Notebooks an mindestens einer USB-C-Buchse laden lassen und zu USB4 kompatibel sein. TB 4 schreibt zudem umfangreiche Kompatibilitätstests vor.

Die strengen Vorgaben für TB 4 erfüllen übrigens die aktuellen Apple-MacBooks mit M1- und M2-Chips nicht, daran kann man jeweils nur ein einziges externes Display anschließen. Daher schreibt Apple USB4/TB 3 in die Datenblätter.

TB 4 hat im Vergleich zu TB 3 einen Sicherheitsvorteil, der sich aber nur auf wenige, sehr spezielle Angriffsszenarien bezieht: Weil TB auch PCIe-Zugriffe und somit Direct Memory Access (DMA) erlaubt, ist es mit Spezialhardware und zugehöriger Malware im Prinzip möglich, per TB auf das RAM des Notebooks zuzugreifen. Deshalb muss man TB-Geräte nach dem ersten Anschluss ausdrücklich per Mausklick freigeben. Bei TB 4 schreibt Intel vor, dass TB-4-Peripheriegeräte über die DMA-Virtualisierung VT-d (IOMMU) eingebunden sein müssen. Reine USB-Geräte können DMA und somit diesen Angriffspfad nicht nutzen. Dennoch gibt es bösartige USB-Geräte, etwa mit manipulierter Firmware.