Il grande inganno dei cavi USB-C: quando l’eMarker promette USB4 ma il rame dice USB 2.0

Chiunque lavori con hardware, storage esterno o semplicemente con una scrivania invasa da cavi USB conosce bene il problema: i cavi si accumulano, sembrano tutti uguali e, soprattutto, non fanno tutti la stessa cosa. Alcuni caricano soltanto, altri trasferiscono dati a velocità minime, altri ancora promettono prestazioni elevate che poi, nella pratica, non si materializzano mai. Il punto critico è uno solo: come si può sapere con certezza cosa supporta davvero un cavo USB?

Durante un tentativo di mettere un po’ di ordine, Martin Seeger ha scoperto una verità piuttosto scomoda: molti cavi USB mentono e i dispositivi elettronici che integrano porte USB sono fin troppo disposti a credergli.

Quando il cavo USB smette di essere passivo

Nel linguaggio comune il cavo USB è ancora percepito come un semplice mezzo fisico, un insieme di conduttori che trasportano alimentazione e dati senza “prendere decisioni”. Si tratta, tuttavia, di una visione è ormai superata.

Con l’evoluzione dello standard USB-C, l’introduzione di Power Delivery avanzato e l’arrivo di USB4/USB4 2.0, il cavo è diventato un elemento attivo nella catena di negoziazione tra host e periferica. Qui nasce un problema tecnico spesso sottovalutato: il sistema può essere indotto a credere che il cavo supporti capacità che, dal punto di vista elettrico e topologico, non corrispondono alla configurazione reale.

La struttura di un cavo USB in poche parole

Un cavo USB-C ad alte prestazioni dovrebbe includere più coppie differenziali dedicate al traffico SuperSpeed. Che poi, oggi, USB-IF ha rimosso l’utilizzo del termine SuperSpeed: come spiegato nell’articolo in cui vediamo come riconoscere porte e dispositivi USB, SuperSpeed corrisponde semplicemente ai prodotti USB marcata come Gen 1 (5 Gbps).

A salire troviamo Gen 2 (2013) a 10 Gbps, precedentemente conosciuto anche come SuperSpeed+ USB; Gen 2×2 (2017) a 20 Gbps; USB4 e USB 2.0 (rispettivamente 2019 e 2022) con 40 e 80 Gbps di banda.

In uno scenario ideale: USB 2.0 utilizza una singola coppia D+/D−; USB 3.x richiede una o due coppie differenziali aggiuntive; USB4 e Thunderbolt si basano su quattro lane ad alta velocità, con requisiti stringenti in termini di impedenza, schermatura e simmetria.

La presenza fisica di queste lane è un requisito non negoziabile. Tuttavia, lo stack USB moderno non verifica direttamente l’esistenza elettrica di ogni coppia: si affida alle informazioni dichiarate dal cavo stesso, tramite un componente integrato chiamato eMarker.

Il ruolo dell’eMarker: identità, non verifica

L’eMarker è un chip obbligatorio per i cavi USB-C che superano determinate soglie di potenza o velocità. Il suo compito è fornire all’host una descrizione delle capacità del cavo, includendo:

• Velocità massima dichiarata (USB 2.0, 5 Gbps, 10 Gbps, 20 Gbps, USB4).
• Supporto Power Delivery e relative correnti nominali.
• Modalità alternative supportate.

Il punto critico è che l’eMarker non misura nulla. Non verifica la qualità del rame, non controlla se le lane sono realmente collegate, non rileva errori di cablaggio. Si limita a presentare un set di attributi memorizzati nel chip. Se tali attributi sono errati, obsoleti o volutamente sovrastimati, l’intero processo di negoziazione parte da un presupposto falso.

I limiti dei test tradizionali

In commercio esistono da anni tester USB basati su LED. Funzionano: si collega il cavo USB è una serie di led indica quali linee sono collegate e, con l’aiuto del manuale, è possibile interpretare il risultato.

La svolta arriva servendosi di un tester USB dotato di schermo a colori da 2,4 pollici capace non solo di verificare continuità e resistenze, ma anche di leggere direttamente il contenuto dell’eMarker nei cavi USB-C. Non parliamo più di un semplice controllo elettrico, ma di una vera ispezione di ciò che il cavo dichiara di essere. L’alimentazione del dispositivo può avvenire tramite una batteria AAA oppure tramite una porta USB-C dedicata.

Dal punto di vista della compatibilità, il tester copre un’ampia gamma di connettori. Sul lato A si possono collegare cavi USB-A o USB-C, mentre sul lato B sono supportati USB-C, Mini-USB, Micro-USB e Micro-B. Una versatilità che lo rende adatto sia a cavi moderni sia a quelli più datati che ancora popolano laboratori e cassetti.

Modalità di analisi: semplice solo in apparenza

L’interfaccia del tester USB dotato di schermo a colori da 2,4 pollici è organizzata in più modalità selezionabili tramite un pulsante. La prima mostra le modalità dati e alimentazione supportate: USB 2.0, USB 3.x, Power Delivery, versioni PD e profili di potenza.

La seconda evidenzia le lane effettivamente collegate, permettendo di capire se il cavo è cablato per SuperSpeed o se mancano coppie differenziali fondamentali.

La terza modalità entra nel dettaglio delle resistenze, utile per individuare problemi di qualità o cavi danneggiati.

L’ultima, forse la più interessante, legge l’eMarker e visualizza ciò che il cavo afferma di supportare in termini di velocità, standard USB e capacità di potenza.

Quando l’eMarker racconta una favola

Seeger racconta di essersi imbattuto in un caso emblematico. Effettuando una verifica con il tester presentato ai paragrafi precedenti, un cavo che il ricercatore si aspettava fosse di fascia alta mostrava, nelle modalità dati e potenza, un profilo limitato a USB 2.0 con supporto PD 3.0. Le lane collegate confermavano il risultato: mancavano le coppie necessarie per velocità superiori.

Eppure, leggendo l’eMarker, lo stesso cavo dichiarava 20 Gbps e supporto USB4 Gen2. Collegato a un SSD, il computer riportava esattamente quelle specifiche, ignorando completamente l’assenza fisica delle lane richieste. In altre parole, il cavo mentiva, e il sistema operativo gli dava fiducia.

Non si tratta di casi isolati. Anche noi abbiamo identificato diversi cavali con lo stesso comportamento, tutti USB-C / USB-C. Come osserva Seeger, quanto emerso conferma una volta di più che il cavo USB non è affatto un elemento passivo, ma un attore attivo nel trasferimento di dati ed energia, capace di fornire informazioni fuorvianti che influenzano il comportamento dell’host.

Usare un tester come quello suggerito cambia radicalmente il modo di valutare i cavi USB e permette di rimuovere una fonte silenziosa di problemi difficili da diagnosticare: prestazioni incoerenti, negoziazioni instabili, aspettative disattese.

Seeger si è poi inventato un sistema di marcatura e organizzazione dei cavi, basato su ciò che fanno davvero e non su ciò che promettono. “Ma questa è una storia che merita un approfondimento a parte“, aggiunge il ricercatore.