Systèmes d'exploitation et réseaux
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Architectures matérielles et systèmes
Le système d'exploitation : chef d'orchestre de la machine
Entre le matériel (processeur, mémoire, disque, clavier) et tes applications (navigateur, éditeur de texte), il y a un intermédiaire indispensable : le système d'exploitation, souvent abrégé SE (ou OS en anglais). Sans lui, chaque programme devrait savoir piloter lui-même ton disque dur et ta carte réseau. Autant dire que rien ne fonctionnerait.
Un empilement de couches
On représente une machine comme un empilement : le matériel tout en bas, puis le noyau du système (en anglais kernel) qui parle directement au matériel via les pilotes (drivers), puis les bibliothèques et utilitaires, et enfin les applications de l'utilisateur tout en haut. Chaque couche ne dialogue qu'avec ses voisines : c'est ce qui rend le système modulaire et réparable.
| Famille de SE | Exemples | Particularité |
|---|---|---|
| Systèmes de type UNIX | GNU/Linux (Ubuntu, Debian), macOS | Noyau UNIX ou proche, ligne de commande très puissante, gestion fine des droits |
| Windows | Windows 10, Windows 11 | Très répandu sur les ordinateurs personnels, interface graphique historique |
| Systèmes mobiles | Android, iOS | Conçus pour l'écran tactile et l'économie de batterie ; Android repose sur un noyau Linux |
| Systèmes embarqués et libres | Raspberry Pi OS, FreeRTOS | Adaptés à des machines peu puissantes ou à des objets connectés |
Un mot sur les logiciels libres : GNU/Linux est distribué sous une licence qui garantit quatre libertés (utiliser, étudier, modifier, redistribuer le programme). C'est pour cette raison qu'il en existe des dizaines de distributions, toutes construites autour du même noyau.
Le système de fichiers et l'arborescence
Le SE organise les données en fichiers rangés dans des répertoires (ou dossiers), eux-mêmes emboîtés : cela forme une arborescence. Sous UNIX, tout part d'une unique racine notée /. On désigne un fichier par son chemin :
— un chemin absolu part de la racine : /home/lea/nsi/tp1.py
— un chemin relatif part du répertoire courant : nsi/tp1.py
Deux raccourcis universels : . désigne le répertoire courant et .. le répertoire parent.
Les droits d'accès sous UNIX
Chaque fichier appartient à un propriétaire et à un groupe. Trois catégories d'utilisateurs sont distinguées : le propriétaire (user), le groupe (group) et les autres (others). Pour chacune, trois droits sont accordés ou refusés : r (lecture), w (écriture) et x (exécution). D'où la notation en neuf caractères affichée par ls -l, par exemple rwxr-x---.
Architectures matérielles et systèmes
Les réseaux : faire dialoguer les machines
Un réseau informatique, c'est un ensemble de machines reliées entre elles pour échanger des données. Internet est le plus grand d'entre eux : un réseau de réseaux, sans chef, où des milliards de machines se comprennent parce qu'elles respectent les mêmes protocoles.
La commutation de paquets
Pour transmettre un fichier, le réseau ne l'envoie pas d'un bloc : il le découpe en petits morceaux appelés paquets. Chaque paquet voyage indépendamment, avec sa propre en-tête contenant l'adresse de départ, l'adresse d'arrivée et son numéro d'ordre. À l'arrivée, la machine destinataire les remet dans l'ordre et reconstitue le fichier.
| Commutation de circuits | Commutation de paquets | |
|---|---|---|
| Principe | Un chemin est réservé pendant toute la communication (le téléphone d'autrefois) | Le message est découpé en paquets qui circulent chacun de leur côté |
| Occupation des liens | Le chemin reste bloqué même pendant les silences | Les liens sont partagés entre toutes les communications |
| Si un lien tombe en panne | La communication est coupée | Les paquets suivants empruntent un autre chemin |
| Ordre d'arrivée | Toujours respecté | Non garanti : il faut renuméroter les paquets à l'arrivée |
La commutation de paquets a deux avantages décisifs : elle utilise beaucoup mieux la capacité des liaisons, et elle rend le réseau résistant aux pannes. C'est exactement pour cette raison qu'elle a été choisie pour Internet.
Le modèle en couches TCP/IP
Plutôt qu'un protocole géant, on empile quatre couches, chacune avec un rôle précis. Une couche rend un service à celle du dessus sans lui expliquer comment elle s'y prend : c'est le principe d'abstraction.
| Couche | Rôle | Protocoles typiques |
|---|---|---|
| Application | Dialogue avec le logiciel de l'utilisateur | HTTP, HTTPS, DNS, SMTP, FTP |
| Transport | Découpe en segments, gère les ports et la fiabilité | TCP, UDP |
| Internet (réseau) | Adresse les paquets et choisit la route de proche en proche | IP |
| Accès réseau | Transmet les bits sur le support physique (câble, Wi-Fi) | Ethernet, Wi-Fi |
À l'émission, chaque couche ajoute son en-tête devant les données reçues de la couche supérieure : c'est l'encapsulation. À la réception, chaque couche retire son en-tête et transmet le reste au-dessus : c'est la décapsulation. Une image utile : ta lettre est mise dans une enveloppe, puis dans un colis, puis dans un conteneur.
- TCP est un protocole fiable et connecté : il numérote les segments, réclame ceux qui manquent et vérifie l'arrivée. On l'utilise pour le Web, les courriels, les transferts de fichiers.
- UDP est non fiable et non connecté : il envoie sans accuser réception, donc plus vite et sans attente. On l'utilise pour la visioconférence, le jeu en ligne, la voix sur IP.
- IP se charge de l'adressage et de l'acheminement, mais ne garantit ni l'ordre ni l'arrivée : c'est TCP qui répare au-dessus.
- DNS traduit un nom de domaine lisible (par exemple education.gouv.fr) en adresse IP utilisable par les machines.
Adresses IP et masque de sous-réseau
Une adresse IPv4 est codée sur 32 bits, notée sous forme de quatre nombres de 0 à 255 séparés par des points : 192.168.1.10. Chaque nombre représente un octet (8 bits), et 8 bits permettent bien de coder 2 puissance 8 = 256 valeurs, de 0 à 255.
Le masque de sous-réseau indique combien de bits de gauche constituent la partie réseau ; les bits restants forment la partie machine. On le note souvent en notation CIDR, après une barre oblique : 192.168.1.10/24 signifie 24 bits de réseau et 32 − 24 = 8 bits de machine.
Le routeur est justement la machine qui relie plusieurs réseaux. Il consulte sa table de routage et transmet chaque paquet au voisin le plus proche du but, de proche en proche, sans jamais connaître le trajet complet. Certaines plages d'adresses, dites privées (comme 192.168.0.0 à 192.168.255.255), ne circulent que dans les réseaux locaux et ne sont pas routées sur Internet.
Exercices corrigés
Quel est le rôle principal d'un système d'exploitation ?
- A.Compiler le code source des programmes en langage machine
- B.Gérer les ressources matérielles et les mettre à disposition des applicationsBonne réponse
- C.Afficher les pages web demandées par l'utilisateur
- D.Stocker physiquement les données sur le disque dur
Réponse : B — Gérer les ressources matérielles et les mettre à disposition des applications
Le système d'exploitation est l'intermédiaire entre le matériel et les applications : il gère les processus, la mémoire, les fichiers, les périphériques et les droits. Compiler est le travail d'un compilateur, pas du SE. Afficher des pages web est le travail du navigateur, une simple application. Et stocker physiquement les données est le rôle du disque lui-même : le SE se contente de l'organiser en système de fichiers.
Sur combien de bits une adresse IPv4 est-elle codée ?
- A.8 bits
- B.16 bits
- C.32 bitsBonne réponse
- D.64 bits
Réponse : C — 32 bits
Une adresse IPv4 s'écrit avec quatre nombres séparés par des points, chacun codant un octet, c'est-à-dire 8 bits. Au total : 4 × 8 = 32 bits. Répondre 8 bits, c'est ne compter qu'un seul des quatre nombres. 64 bits ne correspond à rien ici : c'est IPv6 qui utilise 128 bits, précisément parce que les 32 bits d'IPv4 ne suffisent plus.
Qu'est-ce qu'un protocole de communication ?
- A.Un ensemble de règles communes définissant le format et l'ordre des messages échangésBonne réponse
- B.Un câble physique reliant deux machines d'un même réseau
- C.Un logiciel installé sur le serveur pour compter les visiteurs
- D.Le numéro d'identification unique attribué à une carte réseau
Réponse : A — Un ensemble de règles communes définissant le format et l'ordre des messages échangés
Un protocole est une convention : des règles acceptées par les deux machines sur la façon de formuler et d'enchaîner les messages. C'est ce qui permet à un PC sous Windows et à un serveur sous Linux de se comprendre. Le câble relève du support physique, pas du protocole. Et le numéro identifiant une carte réseau est son adresse MAC, qui est une adresse, pas un ensemble de règles.
Parmi ces propositions, laquelle ne contient QUE des systèmes d'exploitation ?
- A.Windows, Firefox, Android
- B.Linux, Python, iOS
- C.Linux, Windows, macOSBonne réponse
- D.macOS, HTML, Android
Réponse : C — Linux, Windows, macOS
Linux, Windows et macOS sont bien trois systèmes d'exploitation. Dans les autres listes, un intrus se cache à chaque fois : Firefox est un navigateur (une application), Python est un langage de programmation, et HTML est un langage de description de pages web. Retiens la distinction : le SE gère la machine, les applications tournent au-dessus de lui.
Après la commande chmod 644 notes.txt, quels sont les droits sur le fichier notes.txt ?
- A.rwxr--r--
- B.rw-r--r--Bonne réponse
- C.r--rw-rw-
- D.rw-rw-r--
Réponse : B — rw-r--r--
On traduit chaque chiffre en trois droits avec r = 4, w = 2, x = 1. Le 6 vaut 4 + 2 = r et w, donc rw- pour le propriétaire. Les deux 4 valent r seul, donc r-- pour le groupe et r-- pour les autres. Résultat : rw-r--r--. Le propriétaire peut lire et modifier, les autres peuvent seulement lire. Attention, aucun 6 ne peut donner un x : il faudrait un chiffre impair (1, 3, 5 ou 7) pour cela.
À quelle couche du modèle TCP/IP appartient le protocole HTTP ?
- A.ApplicationBonne réponse
- B.Transport
- C.Internet
- D.Accès réseau
Réponse : A — Application
HTTP sert à dialoguer avec le logiciel de l'utilisateur (le navigateur) : il est donc dans la couche application, comme DNS, SMTP ou FTP. La couche transport, c'est TCP et UDP. La couche internet, c'est IP. La couche accès réseau, ce sont Ethernet et le Wi-Fi. Astuce : une requête HTTP est transportée PAR TCP, donc HTTP est forcément au-dessus de lui.
Une machine a pour adresse 192.168.1.10 avec le masque /24. Quelle est l'adresse de son réseau ?
- A.192.168.1.0Bonne réponse
- B.192.168.1.1
- C.192.168.0.0
- D.192.168.1.255
Réponse : A — 192.168.1.0
Un masque /24 signifie que les 24 premiers bits, soit les trois premiers octets, forment la partie réseau : ici 192.168.1. L'adresse du réseau s'obtient en mettant tous les bits machine à 0, ce qui donne 192.168.1.0. L'adresse 192.168.1.255 est celle de diffusion (bits machine tous à 1). 192.168.1.1 est une adresse de machine, souvent celle de la box, mais ce n'est pas l'adresse du réseau. Et 192.168.0.0 correspondrait à un masque /16.
Combien de machines peut-on adresser dans un réseau de masque /24 ?
- A.24
- B.256
- C.254Bonne réponse
- D.255
Réponse : C — 254
Avec un masque /24, il reste 32 − 24 = 8 bits pour la partie machine, soit 2 puissance 8 = 256 adresses possibles. Mais deux d'entre elles sont réservées : l'adresse du réseau (bits machine tous à 0) et l'adresse de diffusion (bits machine tous à 1). Il reste donc 256 − 2 = 254 machines adressables. Répondre 256 est l'erreur classique : c'est le nombre d'adresses, pas de machines. Et 24 est le nombre de bits du masque, pas un nombre de machines.
Quelle commande donne au propriétaire tous les droits, au groupe la lecture et l'exécution, et aucun droit aux autres ?
- A.chmod 755 script.sh
- B.chmod 750 script.shBonne réponse
- C.chmod 700 script.sh
- D.chmod 570 script.sh
Réponse : B — chmod 750 script.sh
On traduit chaque catégorie : tous les droits = rwx = 4 + 2 + 1 = 7 ; lecture et exécution = r-x = 4 + 1 = 5 ; aucun droit = --- = 0. La commande est donc chmod 750. Le 755 donnerait aussi r-x aux autres, ce que l'énoncé interdit. Le 700 ne donnerait rien au groupe. Et 570 inverse les catégories : l'ordre est toujours propriétaire, puis groupe, puis autres.
Les machines A (192.168.1.50/24) et B (192.168.2.50/24) sont reliées au même commutateur. Peuvent-elles communiquer directement, sans routeur ?
- A.Oui, car elles sont branchées sur le même équipement
- B.Oui, car leurs deux premiers octets sont identiques
- C.Oui, car elles ont le même masque de sous-réseau
- D.Non, car leurs parties réseau diffèrent : 192.168.1.0 et 192.168.2.0Bonne réponse
Réponse : D — Non, car leurs parties réseau diffèrent : 192.168.1.0 et 192.168.2.0
Avec un masque /24, la partie réseau est constituée des trois premiers octets. Pour A : 192.168.1.0. Pour B : 192.168.2.0. Les troisièmes octets diffèrent, donc les deux machines appartiennent à deux réseaux logiques distincts et il faut un routeur pour les faire dialoguer. Être branché sur le même commutateur ne suffit pas : le câblage physique ne définit pas le réseau logique. Avoir deux octets en commun ou le même masque ne prouve rien non plus, puisque le /24 impose de comparer TROIS octets.
Lorsqu'un navigateur envoie une requête HTTP, dans quel ordre les en-têtes sont-elles ajoutées lors de l'encapsulation ?
- A.En-tête HTTP, puis TCP, puis IP, puis EthernetBonne réponse
- B.En-tête Ethernet, puis IP, puis TCP, puis HTTP
- C.En-tête IP, puis TCP, puis HTTP, puis Ethernet
- D.En-tête TCP, puis HTTP, puis Ethernet, puis IP
Réponse : A — En-tête HTTP, puis TCP, puis IP, puis Ethernet
À l'émission, on descend les couches de haut en bas : la couche application produit le message HTTP, la couche transport y ajoute son en-tête TCP, la couche internet ajoute l'en-tête IP, et la couche accès réseau ajoute l'en-tête Ethernet. Chaque couche traite ce qu'elle reçoit du dessus comme de simples données à emballer. La deuxième option décrit exactement l'inverse : c'est la décapsulation, qui se produit à la réception.
Un répertoire projets porte les droits r--r--r--. Que se passe-t-il si son propriétaire tape cd projets ?
- A.La commande fonctionne, car le droit r suffit pour entrer dans un répertoire
- B.La commande fonctionne, mais le contenu apparaît vide
- C.La commande échoue, car il manque le droit x qui autorise à traverser un répertoireBonne réponse
- D.La commande échoue, car il manque le droit w qui autorise à ouvrir un répertoire
Réponse : C — La commande échoue, car il manque le droit x qui autorise à traverser un répertoire
Sur un répertoire, les trois droits changent de sens : r autorise à lister les noms qu'il contient, w à y créer ou supprimer des fichiers, et x à le traverser, c'est-à-dire à entrer dedans avec cd ou à accéder aux fichiers situés en dessous. Ici, le x manque pour tout le monde : cd échoue avec une erreur de permission, même pour le propriétaire. Le droit w ne joue aucun rôle dans le fait d'entrer : c'est le piège de la dernière option.
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