什麼是雷電 4？ 為什麼這個新界面在 2021 年對 PC 很重要
已發表: 2022-01-29對於近年來使用過 Mac 筆記本電腦或高端 Windows 筆記本電腦的任何人來說，Thunderbolt 3 可能已經引起了他們的注意——而且可能讓他們對它的功能摸不著頭腦。 這個端口看起來像是一種新型的橢圓形 USB Type-C 連接器，但它還有更多功能：它可以使用 DisplayPort 協議傳輸視頻信號，為連接的設備充電，並允許以超出簡單速度的數據傳輸USB可以管理。 （請參閱我們的解釋器，Thunderbolt 3 與 USB-C：有什麼區別？）
然而，最新版本的 Thunderbolt 接口——Thunderbolt 4——的故事始於方向的改變。 英特爾向 USB 的控制聯盟 (USB-IF) 開放了 Thunderbolt 3 協議，以便在下一代 USB4 的開發中免版稅使用，從而為 USB4 設備提供更快的速度和互操作性。 事實上，兩個新的“4”規格的命運和方向是交織在一起的。 （是的，USB 團隊刪除了“USB4”中的空格。這不是錯字。）
然而，向開源邁進並不意味著英特爾停止開發其傳統專有的 Thunderbolt 規範。 英特爾一直在推動 Thunderbolt 的發展，並在一年前在 CES 2020 上宣布了 Thunderbolt 4，而基於英特爾第 11 代（“Tiger Lake”）核心處理器的配備 Thunderbolt 4 的新 PC 剛剛開始推出。 這些基於 Tiger Lake 的計算機也迎來了 USB4 連接，因此必然會出現一些混淆，即 Thunderbolt 4 和 USB4 同時到達……有時，在相同的實際端口上。
同樣令人困惑的是，Thunderbolt 4 缺乏一個引人注目的功能——例如比其前身更快的高端速度。 Thunderbolt 4 不是速度遊戲。 它更多的是關於最低要求而不是最高速度。 為了幫助您了解 Thunderbolt 4 與 Thunderbolt 3 以及 USB4 的不同之處，我們準備了一些關於遊戲狀態的入門知識。
霹靂：一段歷史
在我們深入了解新的 Thunderbolt 4 協議的細節之前，讓我們先備份並解釋一下 Thunderbolt 是什麼，做什麼，以及我們是如何到達這裡的。
Thunderbolt 由 Intel 和 Apple 推出，於 2011 年首次出現在 MacBook Pro 上。端口的物理形式是一個 mini DisplayPort 連接器，旁邊有一個小雷擊圖標。 它將 DisplayPort 和 PCI Express 技術結合在一根電纜中，以驅動高分辨率顯示器和最高 10Gbps 的高速數據傳輸。 使用相同的物理端口，Thunderbolt 2 將帶寬翻倍至 20Gbps，並增加了 DisplayPort 1.2 支持，使接口能夠將視頻信號驅動到 4K 顯示器。
Thunderbolt 3 再次將數據速率翻了一番，達到 40Gbps。 另一個重大變化：Thunderbolt 3 不再使用 mini DisplayPort 連接器作為其物理接口，將其棄用 USB Type-C 端口，技術搭載在該接口上，就像 Thunderbolt 1 和 2 搭載在 mini 上一樣顯示端口。 它還通過 USB Power Delivery (USB PD) 增加了高達 100 瓦的功率，因此您可以使用 PC 為手機和其他 USB 設備充電，甚至可以通過端口為筆記本電腦充電。 Thunderbolt 3 規範還引入了具有 10Gbps 以太網的 Thunderbolt 網絡。 Thunderbolt 3 提供了足夠的視頻帶寬，可用於各種應用程序，從也可以為您的設備充電的單電纜塢站，到可增強筆記本電腦圖形功能的外部 GPU。
Thunderbolt 4 與 Thunderbolt 3：有什麼區別？
與 Thunderbolt 3 相比，Thunderbolt 4 沒有提供任何引人注目的改進。從表面上看，這兩種協議看起來非常相似。 兩者都使用 USB Type-C 物理連接器。 兩者都提供 40Gbps 的最大吞吐量。 兩者都提供至少 15 瓦和高達 100 瓦的充電功率。 兩者都提供對 10Gbps 網絡的支持。
然而，在表面之下，Thunderbolt 4 具有許多顯著優勢。 首先，它將 Thunderbolt 3 的最低視頻和數據要求提高了一倍。Thunderbolt 4 將支持將視頻信號發送到兩台 4K 顯示器或一台 8K 顯示器，而 Thunderbolt 3 只需要支持一台 4K 顯示器。 在 Thunderbolt 3 系統必須通過 PCI Express 僅支持 16Gbps 數據速率的情況下，Thunderbolt 4 將把該要求翻倍至 32Gbps。 任何定期將高分辨率視頻和其他大型數據集的巨大文件從存儲驅動器傳輸到 PC 進行編輯的人肯定會充分利用增加的帶寬。
Thunderbolt 4 還將帶來更強大的外圍設備。 您會看到帶有四個 Thunderbolt 4 端口的 Thunderbolt 4 塢站和顯示器，這兩個端口最多是 Thunderbolt 3 設備的兩倍。 需要不到 100 瓦充電的新型輕薄筆記本電腦將需要在其至少一個 Thunderbolt 4 端口上提供 USB Type-C 充電。 而且，當 Thunderbolt 4 筆記本電腦連接到 Thunderbolt 4 擴展塢時，它必須能夠從連接的鍵盤或鼠標從睡眠中喚醒。 Thunderbolt 4 電纜還將支持長達 2 米的 40Gbps 吞吐量，高於無源 Thunderbolt 3 電纜的最大 0.5 米。
由於能夠以菊花鏈方式連接多達六個 Thunderbolt 設備，您可以連接多個設備，而無需將每個設備直接連接到您的計算機。 結合 Thunderbolt 4 更強大的充電和從睡眠喚醒功能以及更長的線纜，您可以更靈活地設置工作空間，讓您的辦公室減少電線雜亂，讓您的辦公生活更輕鬆。
Thunderbolt 4 與 USB4：主要區別
現在，實際上，很容易混淆 Thunderbolt 4 和 USB4。 它們都使用 USB Type-C 連接器。 它們都提供 40Gbps 的最大帶寬。 它們都被引入了英特爾新的第 11 代“Tiger Lake”核心處理器。 Thunderbolt 4 支持 USB4，這意味著您可以將 USB 設備連接到筆記本電腦的 Thunderbolt 端口。 Thunderbolt 4 也向後兼容 Thunderbolt 3。但是，在這兩種情況下，連接將默認為 USB4 或 Thunderbolt 3 的較慢速度。
Thunderbolt 4 基本上可以保證您獲得最佳版本的 USB4。 雖然 USB4 提供與 Thunderbolt 4 相同的 40Gbps 速度，但 USB4 也有較慢的 20Gbps 版本。 Thunderbolt 4 還保證您至少可以運行一對 4K 顯示器並以高達 32Gbps 的速度傳輸數據。 使用 USB4，您只能保證最低限度地運行單個顯示器和 16Gbps 的數據速率。 USB4 集線器也缺乏 Thunderbolt 4 的強制充電和從睡眠中喚醒的要求，以及 10Gbps 網絡。
與 Thunderbolt 4 相比，USB4確實有一個優勢：提供更多信息的徽標。 對於 USB4，您應該會在 USB Type-C 端口旁邊看到“USB 20Gbps”和“USB 40Gbps”徽標，這將告訴您正在處理哪種類型的 USB4。 不幸的是，英特爾並未通過其 Thunderbolt 徽標提供此類細節。 Thunderbolt 徽標是 Thunderbolt 徽標是一道閃電，無法僅通過查看筆記本電腦側面或台式 PC 的 I/O 面板來判斷端口是 Thunderbolt 版本 1、2、3 還是 4。 （連接器會告訴您它是 Thunderbolt 1 或 2 還是 Thunderbolt 3 或 4，但這就是您可以假設的全部。）您需要查閱您的用戶手冊或規格表以了解設備提供的 Thunderbolt 版本. （一些 Thunderbolt 4電纜可能在 Thunderbolt 4 標誌旁邊包含一個“4”，但筆記本電腦通常不提供這種特殊性。）
對 Thunderspy 的安全保護
與 Thunderbolt 3 相比，Thunderbolt 4 提供的最後一個優勢是更好地抵禦 Thunderspy 攻擊。 在這種潛在的攻擊中，黑客可以通過 Thunderbolt 端口的漏洞竊取您的數據。 這種攻擊需要對您的設備進行物理訪問，但它只需要五分鐘，即使您的筆記本電腦處於鎖定或睡眠狀態，或者您的硬盤驅動器已加密，也仍然有效。
我們的編輯推薦
Thunderspy 攻擊可以通過利用 Thunderbolt 的 PCI Express 部分及其直接內存訪問 (DMA) 來實現，該直接內存訪問 (DMA) 繞過 CPU 以實現對系統內存的快速訪問。 Thunderbolt 4 需要 Intel 的 Directed I/O 虛擬化技術 (VT-d)，以防止 DMA 攻擊。
工作原理：VT-d 提供 DMA 重新映射，它為連接的設備隔離一部分系統內存，以便設備無法讀取或寫入內存的其他區域。 它基本上為 Thunderbolt 設備隔離了一部分系統內存，因此它無法訪問內存中的其他位置來覆蓋您設備的密碼保護。
可以肯定的是，這個漏洞對大多數人來說是一個非常遙遠的威脅。 這主要是公司筆記本電腦的一個問題，這些筆記本電腦可能會經常出差，被留在不安全的地方，並且包含極其敏感的財務或其他業務數據。
Thunderbolt 4 的到來：滾雷
基於英特爾第 11 代“Tiger Lake”酷睿處理器的 Thunderbolt 4 筆記本電腦現在才剛剛開始推出。 去年秋天，我們在華碩 ZenBook 13 (UX325EA) 和戴爾 XPS 13 (9310) 的最新版本中看到了第一款支持 Thunderbolt 4 的 Tiger Lake 筆記本電腦。 肯定會有更多，但並非每台配備 USB-C 端口的 Tiger Lake 筆記本電腦都會提供 Thunderbolt 4 支持。 仔細查看規格表以及 Thunderbolt 徽標，因為沒有它，您可能會盯著一個普通的 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 於 2020 年底發布，雖然這些新系統具有 USB4 端口，但它們不提供正式的 Thunderbolt 4 支持（僅支持 Thunderbolt 3）。 第一台配備 Thunderbolt 4 的 Mac 何時到貨還有待觀察，它是否會出現在配備 Apple 自己的 M1 芯片的 Mac 或基於 Intel Tiger Lake CPU 的 Mac 上。
在圍欄的外圍，第一個 Thunderbolt 4 擴展塢開始在 CES 2021 上發佈公告（參見 Kensington 的這個例子和 OWC 的另一個例子），而集線器、外部驅動器、外部 GPU 和顯示器似乎迫在眉睫. 您可以肯定，隨著更多配備 Thunderbolt 4 的 PC 和筆記本電腦發布，它們將在今年晚些時候開始推出。