USB Stick kapot – Gegevens redden

By | July 10, 2021

Ze zijn zo handig maar ook zo kwetsbaar, USB sticks. Om gegevens uit wisselen, de delen, op te sturen. Om je gegevens altijd bij je te hebben ongeacht op welke PC je werkt. Maar zoals gezegd ook kwetsbaar!

Kwetsbaarheid USB Sticks

USB Sticks zijn kwetsbaar juist als je ze veel gebruikt (maar het tegenovergestelde is ook een risico, daarover later meer!), en meedraagt. De connector namelijk is slechts bevestigd via een paar soldeer verbindingen. Maar zelfs robuustere verbindingen bieden risico op schade, het doelgebied verplaatst zich slechts. Als de soldeer bevestiging breekt is opnieuw solderen vaak de eenvoudige oplossing. Als de breuk niet daar zit, zit hij vaak verder op de PCB en is er het gevaar dat zgn. traces los komen.

Het komt ook voor dat de gehele PCB buigt. Een PCB is niets anders dan een dun plaatje waarop de controller and NAND flash chip vast gesoldeerd zitten. Door buiging van de PCB komen contacten naar bijvoorbeeld de NAND chip eenvoudig los. Verder zijn deze solder-on (surface mounted technology of SMT) PCB’s kwetsbaar voor vuil en vocht, ze zijn daar vaak nauwelijks tegen beschermd en je ziet vaak ook corrosie.

Hier zijn USB sticks kwetsbaar

Hoe goedkoper de USB stick, de minder aandacht er is voor kwaliteit en kwaliteitscontrole. Logisch dat er dan sneller soldeer verbindingen breken of een ultra dunne PCB doorbuigt die ook tot gevolg hebben dat verbindingen breken.

Even terugkomend op de gevaren van weinig gebruik: Het is me een aantal keer overkomen dat ik een USB key in handen kreeg waarop foto’s waren weggeschreven en in een la werd gestopt. Jaren later bleken de foto’s onleesbaar! NAND geheugen lekt data. Langzaam, maar zeker. Je kunt het vergelijken met een batterij die langzaam ‘leegloopt’. NAND geheugen is niet bijzonder geschikt als lange termijn data opslag.

Symptomen fysieke schade

Over het algemeen zal fysieke schade dit soort symptomen geven:

  • USB stick wordt niet gedetecteerd
  • USB stick wordt gedetecteerd met verkeerde capaciteit in Windows Disk Management

Windows Disk Management

Beschadigd NAND geheugen

NAND geheugen wordt gebruikt op SSD drives, geheugen kaarten en USB sticks. Over het algemeen wordt op USB sticks het goedkoopste geheugen gebruikt, iets beter op geheugen kaarten en best gelukte NAND chips gaan naar SSD ‘schijven’. Een redelijk vaak voorkomend probleem is dan ook dat bepaalde delen van de NAND chip onleesbaar worden. Noem het ‘bad sectors‘. In tegenstelling tot conventionele disks leiden dit soort fouten op NAND chips vaak tot een totaal niet reagerende drive. Dus in plaats van reageren met een foutmelding naar het O.S. (Windows) hangt het process, vaak met gevolg dat Windows de drive ‘verwijdert’.

Je ziet dan in Disk Management vaak de USB stick verdwijnen en weer terug komen, verdwijnen en weer verschijnen, etc..

Beschadigde controller

Indien de controller niet functioneert heb je kans dat de USB stick in het geheel niet wordt gedetecteerd. Mogelijk is hij niet daadwerkelijk stuk maar is er een pin losgeraakt.

Beschadigde firmware

Elk NAND geheugen werkt met virtuele adressen. D.w.z., als dat wordt geschreven naar sector 100 wil dit niet zeggen dat deze data fysiek op deze plek op de NAND chip wordt weggeschreven. Het wordt daar weggeschreven waar de controller een plekje ‘erased’ geheugen vrij heeft, en dit plekje wordt bijgehouden in een tabel, de ‘translator’. Als je nu nieuwe data naar sector 100 schrijft wordt er wederom een vrije (erased) page gevonden en wordt de data daar opgeslagen. En wederom wordt de translator bijgewerkt.

Als deze translator beschadigd raakt door bijvoorbeeld een spike in de stroomtoevoer of juist een plotselinge onderbreking hiervan zie je een verscheidenheid aan symptomen die soms doen denken aan een controller probleem.

  • Controller raakt dusdanig in de war dat hij in het geheel niet reageert
  • Controller rapporteert foute capaciteit, bijvoorbeeld slecht een aantal MB in plaats van GB

Het verschil tussen een controller die cht kapot is en een firmware probleem kun je bijvoorbeeld afleiden a.d.h.v. de stroom opname.

Gegevens redden van de USB Stick

Allereerst een waarschuwing! Op het internet zal je allerlei adviezen aantreffen. Vaak inclusief allerlei gevaarlijke suggesties, zoals het uitvoeren van chkdsk, format of allerlei handelingen met DiskPart. Vooral websites die data recovery software verkopen posten allerlei onzin met als enig uiteindelijk doel het verkopen van hun product.

Ik neem aan dat je, voordat je deze post vond, al geprobeerd is of het mogelijk is de data terug te halen met een software tool. Bij fouten zoals boven beschreven maken deze tools geen schijn van kans echter. Vaak is het echter wel mogelijk gegevens te redden!

zelf gesoldeerd!

Broddel werk!

Als je zelf handig bent met een soldeerbout is het soms zelfs iets dat je zelf kunt. Maar, let op! Denk nu niet dat snel even een soldeerbout bestellen een goed idee is. Als je nog nooit zo’n ding gebruikt hebt is het vragen om moeilijkheden. Het is niet heel moeilijk om sluitingen te veroorzaken die bijvoorbeeld een goed werkende controller of nog erger, NAND chip ‘opblazen’. Bovendien is het vaak, tenzij de connector overduidelijk afgebroken is, niet direct duidelijk te zien wat er kapot is, en of er iets kapot is dat ‘repareer-baar’ is.

En ook al begint het ogenschijnlijk simpel zoals in onderstaande video, later blijkt met name doordat de USB Flash Drive jaren in een la had gelegen het NAND geheugen verre van optimaal (NAND geheugen ‘lekt’ data). En dan is er toch weer dure hardware nodig om de Stick uit te lezen.

Laten we een paar van de oorzaken en symptomen aflopen:

USB stick wordt gedetecteerd maar steeds weer ‘verwijderd’ door Windows

Dit kan meerdere oorzaken hebben, van een corrupt bestandssysteem tot leesfouten in NAND geheugen. Met speciale data recovery hardware die dient als buffer tussen the USB stick en Windows is het vaak mogelijk de gegevens te redden. Deze hardware maakt het ook mogelijk het lezen van de USB stick te ‘tweaken’.

DeepSpar USB Stabilizer helpt bij het lezen van onstabiele USB sticks

DeepSpar USB Stabilizer helpt bij het lezen van onstabiele USB sticks

USB Stick wordt gedetecteerd met foute capaciteit

Het komt voor dat dit het gevolg is van een NAND chip die niet goed contact maakt. Dat kan dan weer veroorzaakt worden door losgeraakte pinnen waarmee de NAND chip aan het board gesoldeerd zit, maar ook aan traces van bijvoorbeeld de controller naar de chip. Je kunt dit vaak met het blote oog niet waarnemen. Een visuele inspectie onder de microscope en eventueel gebruik van een multimeter zijn vereist. Ook een spanningsmeter tussen de USB Stick en de PC kan een aanwijzing geven (te weinig stroomopname > niet alle componenten vragen of krijgen stroom).

Eventuele losse pins van een TSOP48 chip kunnen worden vast gesoldeerd, een BGA chip kun je soms ‘re-flowen’ of anders ‘re-ballen’. Kapotte traces kunnen worden overbrugd middels geëmailleerd 0.1 mm koper draad. Benodigd zijn soldeer apparaat, rework station, microscoop en een vaste hand (niet teveel koffie). Na reparatie meet je dan weer alles door om er zeker van te zijn dat de oplossing werkt en dat je geen nieuwe sluitingen hebt veroorzaakt.

Zoals we hebben gezien kunnen firmware problemen ook resulteren in een foute capaciteit!

Firmware problemen, kapotte controller.

Wanneer het zo is dat er niets te repareren is, of dat de problemen worden veroorzaakt door corrupte firmware of een kapotte controller, dan zit er vaak niets anders op dan data direct van de chip lezen. Binnen de data recovery industrie wordt dit ‘chip-off’ genoemd.

Het is trouwens vaak mogelijk om een kapotte controller te vervangen door een donor als er een identieke, werkende USB stick voorhanden is, maar dit is vrij zeldzaam. Je kunt er helaas niet vanuit gaan dat USB Stick van een bepaald merk van een jaar geleden dezelfde componenten bevat als hetzelfde model een jaar later. Als je nu heel toevallig meerdere exemplaren van hetzelfde model op hetzelfde moment kocht, dan heb je misschien geluk. In dat geval doe je er goed aan de kapotte en een intacte stick op te sturen naar een data recovery service.

Chip-off is de meest bewerkelijke en tijdrovende optie! Als een USB Flash stick kan worden gerepareerd is dat altijd goedkoper. Chip-off behelst het verwijderen van de NAND chip (of chips) en ze klaar maken voor de reader: Overtollige soldeer en flux verwijderen.

Op laptop aangesloten reader waarop software draait voor NAND chip analyse.

Op laptop aangesloten reader waarop software draait voor NAND chip analyse.

Eerste stap nu is NAND chip ‘dumpen’ middels een speciale reader. Voor verschillende type NAND chips zijn adapters nodig. Dit dumpen resulteert in een binair bestand dat nog verre van klaar is. Omdat de controller omzeild wordt moet ECC error correctie toegepast worden via software. Ook wordt data op NAND chips ‘ge-scrambled’ en moet dus worden ont-sleuteld. Block en page grootte moeten worden achterhaald, en ook hoe deze gecombineerd werden. Blokken met gebruikers-data kunnen over heel de chip verspreid staan en dus moet ook de volgorde worden bepaald. Eind product is een logisch disk image zoals dat eruit zou zien als we een gezonde USB drive sector voor sector naar een bestand zouden dumpen.

Adapters voor verschillende NAND chips. Monolith adapter kan i principe elke NAND chip aan mits pin-out bekend is.

Adapters voor verschillende NAND chips. Monolith adapter kan in principe elke NAND chip aan mits pin-out bekend is. Pins worden met 0.1 mm draad aan adapter vast gesoldeerd.

Het is dit proces dat NAND flash data recovery zo duur maakt, er gaat heel veel tijd in moeite zitten in deze reconstructie, en de apparatuur en bijbehorende software is duur.

Nog lastiger: Monoliths

Bij een monolith zijn alle componenten geïntegreerd in een ‘package’. Afgezien van een gebroken connector is reparatie dan ook vrijwel altijd uitgesloten. Het is soms wel mogelijk middels een multimeter vast te stellen of de chip nog te redden is, dat kan een hoop moeite besparen!

Bij onstabiele op monolith gebaseerde USB drives of USB sticks kan wederom de DeepSpar USB Stabilizer heel nuttig zijn. Ik heb met dit apparaat nagenoeg onleesbare monoliths kunnen uitlezen.

Chip-off of eigenlijk off-chip is vaak een uitdaging. In tegenstelling tot bij TSOP en BGA chips is de pinout vaak verborgen en onbekend. Dus eerst moet een laagje van het omhulsel worden verwijderd om de pins bloot te leggen. Daarna moet worden bepaald wat elke pin doet. Hiervoor wordt 0.1 mm koperdraad aan de pins gesoldeerd en verbonden met een logic analyzer. En pas wanneer we alle benodigde pins hebben bepaald kan via de 0.1 mm draadjes de NAND worden gedumpt. Al met al kan in het redden van data van een monolith uren maar soms ook dagen werk gemoeid zijn. Het is daarom vaak niet mogelijk om vooraf een prijs opgave te doen in geval van monoliths. Maar reken erop dat dit zeker in de 600 – 1200 Euro range zit, zeker voor onbekende monoliths.

Monoliths outer layer removed

Ik heb al eerder opgemerkt dat een USB stick van hetzelfde merk, zelfde model niet altijd hetzelfde bevat. Hier een USB Sandisk Cruzer 128 Gb zoals ik die ontving en zoals een collega die ontving:

Sandisk Cruzer 128 MB

Sandisk Cruzer 128 MB.

Ook een Sandisk Cruzer 128 MB!!

Ook een Sandisk Cruzer 128 MB!! Deze bevat een monolith.

Logische schade

Zelfs al is de USB stick zelf geheel intact, ik krijg ook regelmatig drives binnen waarbij mensen reeds zelf geprobeerd hebben bestanden te redden zonder succes. Belangrijkste factor is hier het op FAT gebaseerde bestandssysteem: Wanneer bestanden gewist worden, of de hele drive geformatteerd, gaat de file allocation table verloren. Zonder deze tabel kunnen alleen niet gefragmenteerde bestanden gered worden. Gefragmenteerde bestanden zijn dan corrupt na recovery. M.b.v. speciale software kunnen de afzonderlijke stukjes van een bestand worden samen gevoegd tot een geheel.

In een ander geval dat ik me bijvoorbeeld herinner begon met corrupte bestanden en dankzij verschillende acties waaronder het formatteren van de USB stick door de gebruiker was het onmogelijk nog bestanden te detecteren zowel via een file systeem scan als een raw scan. Met custom software werden in elk geval door mij nog de full resolution JPEGs gered.

Wat kost dat?

Voor mij is data herstel van USB sticks deels een uit de hand gelopen hobby. Ik probeer hier, op www.usb-stick-recovery.info, een blogje bij te houden met reparaties/recovery’s. Ik heb lage overhead want ik hoef geen lab te onderhouden met een clean room en dure zaken voor harde schijf herstel. De gespecialiseerde apparatuur die ik wel heb kost echter veel geld, en ook gaat er vaak veel tijd in zitten. Betaling verloopt via een payment processor die er ook voor zorgt dat B.T.W. wordt afgedragen zodat administratieve last voor mij beperkt is.

Indien je wilt dat ik je data herstel, neem contact op middels het contact formulier op deze pagina. Ik neem dan contact op en als ik denk dat je gegevens terug kan halen geef ik je een adres om de stick naar op te sturen. Je betaalt achteraf na een geslaagde recovery. De herstelde bestanden worden na betaling ter download beschikbaar gesteld. Kapotte sticks stuur ik niet terug, tenzij ik de gegevens niet kan herstellen en je de stick nog ergens anders wilt aanbieden. Je betaalt dan alleen verzendkosten.

Ik neem geen ‘rush-jobs’ aan, zelfs niet tegen extra betaling. In een gunstig geval heb je je bestanden na een paar dagen terug, maar het kan ook weken duren. Het hangt er helemaal vanaf wat er aan de hand is. Het uitzoeken van de layout van de gedumpte chips kan erg tijdrovend zijn. Maar ook zoiets als het ECC corrigeren van data kan lang duren, en dat moet gebeuren voor ik weer verder kan.

Recovery type Prijs Totaal (ex BTW)
Basis tarief (logical recovery, minimal NAND degradation) $50 $50
Complex (Severe fragmentation, requires disk editing, special hardware) + $50 $100
Reparatie (broken connector, reflowing, board repair) + $50 $100
Off chip (chips kunnen worden verwijderd, supported model) + $150 $250*
Complex chip (non supported, monolith) To be quoted To be quoted

* $50 in advance, non refundable attempt fee

4 thoughts on “USB Stick kapot – Gegevens redden

  1. Tom krijnen

    Ik heb de usb gebruikt omdat ik laptop moet inleveren en deze gegevens wil bewaren
    Nadat ik diverse bestanden heb gecopieerd naar de usb zie ik de usb niet meer terug als hem inplug.
    Content zijn bestanden en wat foto’s

    Reply
    1. Joep Post author

      Hallo,

      Je ziet hem helemaal niet, ook niet in disk management (zie: disk management).

      Ik kan er wel naar kijken. Als je dat wilt mail me dan a.u.b. even (joep@disktuna.com)

      Reply
  2. Leo van Stiphout

    Hallo Joep,
    We hebben een USB stick waarop eigenlijk heel veel foto’s horen te staan.
    Als we hem aansluiten geeft de stick echter aan dat er geen bestanden opstaan.
    Is het mogelijk om deze bestanden terug te halen?
    We hebben deze mogelijkheid al geprobeerd bij onze lokale computer reparatie winkel.
    Hun is het niet gelukt
    Zou jij hier naar kunnen kijken?
    gr Leo van Stiphout

    Reply
    1. Joep Post author

      Hallo Leo,

      Ja hoor, ik wil daar best naar kijken en mijn best doen. Ik zal je een email sturen.

      Groetjes, Joep

      Reply

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *