什么是雷电 4？ 为什么这个新界面在 2021 年对 PC 很重要
已发表: 2022-01-29对于近年来使用过 Mac 笔记本电脑或高端 Windows 笔记本电脑的任何人来说，Thunderbolt 3 可能已经引起了他们的注意——而且可能让他们对它的功能摸不着头脑。 这个端口看起来像是一种新型的椭圆形 USB Type-C 连接器，但它还有更多功能：它可以使用 DisplayPort 协议传输视频信号，为连接的设备充电，并允许以超出简单速度的数据传输USB可以管理。 （请参阅我们的解释器，Thunderbolt 3 与 USB-C：有什么区别？）
然而，最新版本的 Thunderbolt 接口——Thunderbolt 4——的故事始于方向的改变。 英特尔向 USB 的控制联盟 (USB-IF) 开放了 Thunderbolt 3 协议，以便在下一代 USB4 的开发中免版税使用，从而为 USB4 设备提供更快的速度和互操作性。 事实上，两个新的“4”规格的命运和方向是交织在一起的。 （是的，USB 团队删除了“USB4”中的空格。这不是错字。）
然而，向开源迈进并不意味着英特尔停止开发其传统专有的 Thunderbolt 规范。 英特尔一直在推动 Thunderbolt 的发展，并在一年前在 CES 2020 上宣布了 Thunderbolt 4，而基于英特尔第 11 代（“Tiger Lake”）核心处理器的配备 Thunderbolt 4 的新 PC 刚刚开始推出。 这些基于 Tiger Lake 的计算机也迎来了 USB4 连接，因此必然会出现一些混淆，即 Thunderbolt 4 和 USB4 同时到达……有时，在相同的实际端口上。
同样令人困惑的是，Thunderbolt 4 缺乏一个引人注目的功能——例如比其前身更快的高端速度。 Thunderbolt 4 不是速度游戏。 它更多的是关于最低要求而不是最高速度。 为了帮助您了解 Thunderbolt 4 与 Thunderbolt 3 以及 USB4 的不同之处，我们准备了一些关于游戏状态的入门知识。
霹雳：一段历史
在我们深入了解新的 Thunderbolt 4 协议的细节之前，让我们先备份并解释一下 Thunderbolt 是什么，做什么，以及我们是如何到达这里的。
Thunderbolt 由 Intel 和 Apple 推出，于 2011 年首次出现在 MacBook Pro 上。端口的物理形式是一个 mini DisplayPort 连接器，旁边有一个小雷击图标。 它将 DisplayPort 和 PCI Express 技术结合在一根电缆中，以驱动高分辨率显示器和最高 10Gbps 的高速数据传输。 使用相同的物理端口，Thunderbolt 2 将带宽翻倍至 20Gbps，并增加了 DisplayPort 1.2 支持，使接口能够将视频信号驱动到 4K 显示器。
Thunderbolt 3 再次将数据速率翻了一番，达到 40Gbps。 另一个重大变化：Thunderbolt 3 不再使用 mini DisplayPort 连接器作为其物理接口，而是使用 USB Type-C 端口，技术搭载在该连接器上，就像 Thunderbolt 1 和 2 搭载在 mini 上一样显示端口。 它还通过 USB Power Delivery (USB PD) 增加了高达 100 瓦的功率，因此您可以使用 PC 为手机和其他 USB 设备充电，甚至可以通过端口为笔记本电脑充电。 Thunderbolt 3 规范还引入了具有 10Gbps 以太网的 Thunderbolt 网络。 Thunderbolt 3 提供了足够的视频带宽，它导致了广泛的应用程序，从也可以为您的设备充电的单电缆坞站到外部 GPU 以增强笔记本电脑的图形功能。
Thunderbolt 4 与 Thunderbolt 3：有什么区别？
与 Thunderbolt 3 相比，Thunderbolt 4 没有提供任何引人注目的改进。从表面上看，这两种协议看起来非常相似。 两者都使用 USB Type-C 物理连接器。 两者都提供 40Gbps 的最大吞吐量。 两者都提供至少 15 瓦和高达 100 瓦的充电功率。 两者都提供对 10Gbps 网络的支持。
然而，在表面之下，Thunderbolt 4 具有许多显着优势。 首先，它将 Thunderbolt 3 的最低视频和数据要求提高了一倍。Thunderbolt 4 将支持将视频信号发送到两台 4K 显示器或一台 8K 显示器，而 Thunderbolt 3 只需要支持一台 4K 显示器。 在 Thunderbolt 3 系统必须通过 PCI Express 仅支持 16Gbps 数据速率的情况下，Thunderbolt 4 将把该要求翻倍至 32Gbps。 任何定期将高分辨率视频和其他大型数据集的巨大文件从存储驱动器传输到 PC 进行编辑的人肯定会充分利用增加的带宽。
Thunderbolt 4 还将带来更强大的外围设备。 您会看到带有四个 Thunderbolt 4 端口的 Thunderbolt 4 坞站和显示器，这两个端口最多是 Thunderbolt 3 设备的两倍。 需要不到 100 瓦充电的新型轻薄笔记本电脑将需要在其至少一个 Thunderbolt 4 端口上提供 USB Type-C 充电。 而且，当 Thunderbolt 4 笔记本电脑连接到 Thunderbolt 4 扩展坞时，它必须能够从连接的键盘或鼠标从睡眠中唤醒。 Thunderbolt 4 电缆还将支持长达 2 米的 40Gbps 吞吐量，高于无源 Thunderbolt 3 电缆的最大 0.5 米。
由于能够以菊花链方式连接多达六个 Thunderbolt 设备，您可以连接多个设备，而无需将每个设备直接连接到您的计算机。 结合 Thunderbolt 4 更强大的充电和从睡眠唤醒功能以及更长的线缆，您可以更灵活地设置工作空间，让您的办公室减少电线杂乱，让您的办公生活更轻松。
Thunderbolt 4 与 USB4：主要区别
现在，实际上，很容易混淆 Thunderbolt 4 和 USB4。 它们都使用 USB Type-C 连接器。 它们都提供 40Gbps 的最大带宽。 它们都被引入了英特尔新的第 11 代“Tiger Lake”核心处理器。 Thunderbolt 4 支持 USB4，这意味着您可以将 USB 设备连接到笔记本电脑的 Thunderbolt 端口。 Thunderbolt 4 也向后兼容 Thunderbolt 3。但是，在这两种情况下，连接将默认为 USB4 或 Thunderbolt 3 的较慢速度。
Thunderbolt 4 基本上可以保证您获得最佳版本的 USB4。 虽然 USB4 提供与 Thunderbolt 4 相同的 40Gbps 速度，但 USB4 也有较慢的 20Gbps 版本。 Thunderbolt 4 还保证您至少可以运行一对 4K 显示器并以高达 32Gbps 的速度传输数据。 使用 USB4，您只能保证最低限度地运行单个显示器和 16Gbps 的数据速率。 USB4 集线器也缺乏 Thunderbolt 4 的强制充电和从睡眠中唤醒的要求，以及 10Gbps 网络。
与 Thunderbolt 4 相比，USB4确实有一个优势：提供更多信息的徽标。 对于 USB4，您应该会在 USB Type-C 端口旁边看到“USB 20Gbps”和“USB 40Gbps”徽标，这将告诉您正在处理哪种类型的 USB4。 不幸的是，英特尔并未通过其 Thunderbolt 徽标提供此类细节。 Thunderbolt 徽标是 Thunderbolt 徽标是一道闪电，无法仅通过查看笔记本电脑侧面或台式 PC 的 I/O 面板来判断端口是 Thunderbolt 版本 1、2、3 还是 4。 （连接器会告诉您它是 Thunderbolt 1 或 2 还是 Thunderbolt 3 或 4，但这就是您可以假设的全部。）您需要查阅您的用户手册或规格表以了解设备提供的 Thunderbolt 版本. （一些 Thunderbolt 4电缆可能在 Thunderbolt 4 标志旁边包含一个“4”，但笔记本电脑通常不提供这种特殊性。）
对 Thunderspy 的安全保护
与 Thunderbolt 3 相比，Thunderbolt 4 提供的最后一个优势是更好地抵御 Thunderspy 攻击。 在这种潜在的攻击中，黑客可以通过 Thunderbolt 端口的漏洞窃取您的数据。 这种攻击需要对您的设备进行物理访问，但它只需要五分钟，即使您的笔记本电脑处于锁定或睡眠状态，或者您的硬盘驱动器已加密，也仍然有效。
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Thunderspy 攻击可以通过利用 Thunderbolt 的 PCI Express 部分及其直接内存访问 (DMA) 来实现，该直接内存访问 (DMA) 绕过 CPU 以实现对系统内存的快速访问。 Thunderbolt 4 需要 Intel 的 Directed I/O 虚拟化技术 (VT-d)，以防止 DMA 攻击。
工作原理：VT-d 提供 DMA 重新映射，它为连接的设备隔离一部分系统内存，以便设备无法读取或写入内存的其他区域。 它基本上为 Thunderbolt 设备隔离了一部分系统内存，因此它无法访问内存中的其他位置来覆盖您设备的密码保护。
可以肯定的是，这个漏洞对大多数人来说是一个非常遥远的威胁。 这主要是公司笔记本电脑的一个问题，这些笔记本电脑可能会经常出差，被留在不安全的地方，并且包含极其敏感的财务或其他业务数据。
Thunderbolt 4 的到来：滚雷
基于英特尔第 11 代“Tiger Lake”酷睿处理器的 Thunderbolt 4 笔记本电脑现在才刚刚开始推出。 去年秋天，我们在华硕 ZenBook 13 (UX325EA) 和戴尔 XPS 13 (9310) 的最新版本中看到了第一款支持 Thunderbolt 4 的 Tiger Lake 笔记本电脑。 肯定会有更多，但并非每台配备 USB-C 端口的 Tiger Lake 笔记本电脑都会提供 Thunderbolt 4 支持。 仔细查看规格表以及 Thunderbolt 徽标，因为没有它，您可能会盯着一个普通的 USB4 端口，它提供上一代的 Thunderbolt 3 功能。
Apple 的新 M1 MacBook Air、MacBook Pro 和 Mac mini 于 2020 年底发布，虽然这些新系统具有 USB4 端口，但它们不提供正式的 Thunderbolt 4 支持（仅支持 Thunderbolt 3）。 第一台配备 Thunderbolt 4 的 Mac 何时到货还有待观察，它是否会出现在配备 Apple 自己的 M1 芯片的 Mac 或基于 Intel Tiger Lake CPU 的 Mac 上。
在围栏的外围，第一个 Thunderbolt 4 扩展坞开始在 CES 2021 上发布公告（参见 Kensington 的这个例子和 OWC 的另一个例子），而集线器、外部驱动器、外部 GPU 和显示器似乎迫在眉睫. 您可以肯定，随着更多配备 Thunderbolt 4 的 PC 和笔记本电脑发布，它们将在今年晚些时候开始推出。