Chapitre 4 – Le système d'exploitation – Partie 2

Introduction

Dans la première partie, vous avez vu, à haut niveau, ce qu'est un système d'exploitation et comment Windows est organisé : le noyau, les pilotes, le Registre, le système de fichiers et les outils de sécurité. Cette deuxième partie approfondit plusieurs de ces concepts en les appliquant à Windows 11.

Windows est, de loin, le système d'exploitation le plus présent sur les ordinateurs de bureau et les portables, à la maison comme en entreprise. Les mêmes concepts sont abordés pour Linux dans un autre cours. Windows n'est toutefois plus le plus répandu tous appareils confondus : ce titre revient depuis plusieurs années au noyau Linux, qui fait fonctionner Android, la grande majorité des serveurs et une foule d'appareils embarqués. Des trois grandes familles de systèmes d'exploitation, le noyau de Windows, appelé NT, est aussi le seul dont le code source reste fermé : ceux de Linux et de macOS (XNU) sont publics.

Édition de Windows 11

Microsoft Windows 11 est offert en une variété d'édition différentes, répondant à un large éventail de clients aux besoins différents.

Édition Familiale

La version la plus utilisée, surtout à la maison, est la version Familiale (Home). Il s'agit de la version de base offrant le moins de fonctionnalités avancées et devrait répondre aux besoins généralement limité que l'on retrouve dans une maison familiale ou un appartement. Un ordinateur utilisant cette édition sera limité à un maximum d'un processeur et jusqu'à 128 Gio de mémoire vive.

Édition Profesionnel

Lorsque l'utilisateur désire avoir un peu plus de liberté et de fonctionnalité permettant de gérer un parc informatique plus important, tel un homelab ou une entreprise, la version Professionnel est généralement le choix le plus approprié. Il offre une panoplie de fonctionnalité avancé tel le support pour la virtualisation, avoir un système avec deux processeurs et jusqu'à 2 Tio de mémoire vive, ainsi que des fonctionnalités réseaux tel pouvoir se connecté à un contrôlleur de domaine Microsoft (vous aurez la chance de voir ce que cela fait dans votre cours sur Windows Server).

Édition Éducation

Une édition Éducation est également disponible, offrant les mêmes fonctionnalités que la version pro en plus de fonctionnalité lié à la gestion d'un parc informatique dans un contexte académique tel intégration OneNote, tableau blanc, outils d'évaluation, etc.

Édition Professional pour Station de travail

De plus, nous avons une version Pro pour station de travail (Pro for Workstations) qui supporte quatre réceptacle ainsi qu'une limite de 6 Tio de mémoire vive. Elle inclut également des fonctionnalités de niveau serveurs tel le support de système de fichier ReFS qui offre des fonctionnalités nettemment suppérieur à NTFS.

Édition Entreprise

Nous avons également la version Entreprise, qui est fortement similaire à la version Pro mais qui ajoute des fonctionnalités encore plus avancées, généralement réservé au très grandes entreprises. Ses fonctionnalités sont souvent en lien avec un meilleur outillage en virtualisation, en sécurité et support sur le long terme.

Édition SE

Il existe également la version SE, une version axé sur un client léger, orienté infonuagique. Utilisé principalement comme concurent aux Chromebook en éducation par exemple.

Édition IoT

Enfin, la vertion IoT (Internet of Things) est une version simplifié pour différents cas d'utilisation tel une terminal de point de vente, un kiosque ainsi que des machines automatisées.

Version de Windows 11

Depuis sa mise en marché en octobre 2021, Windows 11 est déjà rendu à ça 7^e version majeure. On compte en générale une version par année, toutefois 2026 à vu sortir 2 version.

Version 21h2 (10.0.22000)

La version initiale de Windows 11 est sortie en octobre 2021 et founissait très peu de nouvelle fonctionnalité comparativement à Windows 10. Un nouvel interface graphique, et exige une puce TPM 2.0 pour s'installer, en plus du Secure boot.

Version 22H2 (10.0.22621)

Disponible en Septembre 2022, elle contient elle-même cinq sous-version (mise à jour mineure), dont la plus notable est l'intégration de CoPilot en septembre 2023. Toutefois, la réception fut fortement mitigé.

Version 23H2 (10.0.22631)

Cette version apporte des changements mineures, par exemple sur le système de fenêtre et l'intégration CoPilot.

Version 24H2 (10.0.26100)

Microsoft ont essayé d'aller all-in avec l'IA en intégrant Recall, une fonction fortement controversé qui utilisait l'IA pour fouiller dans des screenshot qu'il prenant à interval régulier. La réception fut fortement négative, car le système de screenshot pouvait donc voir des informations importantes tel vos numéro de compte bancaire et leur solde, un mot de passe inscrit dans un gestionnaire de mot de passe, une clé SSH, etc.

Cette version fut très difficile, plusieurs machines ont eu des problèmes importants nécessaitant de revenir en arrière, voir réinstaller une version précédente de Windows.

Version 25H2 (10.0.26200)

Il s'agit d'une version somme toute pauvre en nouvelle fonctionnalité, la grande majorité des fonctionnalités provenant de mise-à-jour mineure de 24H2.

Version 26H2 (10.0.26300)

Il s'agit de la dernière version, sortie il y a à peine une semaine. Entre autre, certaine optimisation ont été apporté pour permettre aux ordinateurs équipés de seulement 8 Gio de mémoire vive puisse fonctionner adéquatement. De plus, Microsoft à reculé sur l'intégration de CoPilot dans sont système d'exploitation.

Installation de Windows 11

Il existe un bon nombre de méthode afin d'installer Windows 11.

Via une clé USB

Une des manières populaires de nos jours pour installer Windows 11 est l'utilisation d'une clé d'installation USB que l'on peut faire en utilisant un outil de préparation de la clé fournit par microsoft, ou encore en utilisant un fichier iso et un outil de création de clé bootable tel Rufus. La personne utilisatrice pourra insérer la clé USB sur le poste sur lequelle elle désire faire l'intallation et la sélectionner comme disque d'amorçage principale.

Via DVD

De moins en moins utilisé, considérant que les disques optiques sont en voie de disparition, et que la taille de l'ISO étant très large, vous devez utiliser un DVD double couche. Une fois le DVD gravé, c'est très similaire à une clé USB. Il suffit de boot sur le lecteur optique en question.

Via PXE

La technologie PXE permet d'utiliser la carte réseau pour ce connecter à un serveur qui possède un installateur d'un système d'exploitation quelconque. Dans une entreprise, il est très possible qu'une tel image a été créé pour les postes Windows. Pour y accéder, l'utilisateur doit faire un amorçage selon les configurations PXE (en IPv4 ou IPv6), puis naviguer jusqu'à l'outil d'installation de Windows. Généralement, l'installation est complètement automatisé et nécessite très peu, voir aucune intervention de la personne utilisatrice.

Type d'installation

Vous devez également savoir qu'il existe plusieurs types d'installation, peu importe la méthode utilisée pour le faire.

Installation complète

L'objectif de cette opération est d'installer une nouvelle version de Windows à neuf, dans laquelle nous ne gardons aucune information de l'ancienne installation le cas échéant.

Mise à niveau

L'objectif de cette opération est de passé à un nouveau produit microsoft, par exemple de Windows 7 vers Windows 8. Cette mise à niveau n'est généralement pas destructive, c'est à dire que vos données devraient théoriquement y resté, toutefois il est fortement recommender de faire une copie de sauvegarde de vos fichiers importants.

Installation sans assistance

L'objectif de cette approche est de simplifier grandement l'installation en répondant aux différentes questions au préalable à travers un fichier de configuration. On va généralement développer cette approche pour les entreprises qui ont besoins d'installer rapidement un système d'exploitation sur un poste.

Image et clone

L'objectif est de prendre le contenue littérale d'un disque avec une version de Windows d'installé puis le recopier sur un autre disque. Si jamais un problème survient, nous pouvons revenir aux mêmes points que lorsque l'image a été fait. L'avantage important est qu'il peut inclure un ensemble de configuration et de logiciel pré-installé, qui accèlere grandement l'installation globale du système.

Multiboot

Il peut arriver qu'une personne désire avoir plus qu'un système d'exploitation sur son appareil. Plusieurs approche existe, dont le multiboot : vous installer deux ou plusieurs système d'exploitation sur deux ou plusieurs partitions distinctes. Vous pouvez donc démarrer votre ordinateur et sélectionner, selon vos besoins du moment, quelle système d'exploitation vous voulez utiliser. Toutefois, cette solution ne permet pas de démarrer les deux systèmes d'exploitation en même temps.

Restauration du système

L'objectif de cette procédure est de réinitialiser les configuration de Windows, et vous avez une certaines libertés jusqu'à quelle niveau vous souhaiter le faire. Par exemple, il est possible de faire une réinitialisation sans affecté vos fichiers personnels.

Quoi faire après une installation ?

On vous invite fortement a consulter le chapitre 0 pour implémenter les bonnes pratiques quant à la

Le processus

Les systèmes d'exploitations doivent généralement permettre a ses personnes utilisatrices de démarrer des programmes pour effectuer divers tâches. Lorsqu'une personne utilisatrice double clique sur son navigateur Web préféré, le système d'exploitation devra démarrer un processus qui exécutera ce programme.

Un processus sous Windows 11 possède un numéro d'identification qui permet de l'identifier. De plus, les processus utilisateurs ont tous un processus parent qui les a démarrés. Dans Windows, il n'y a qu'une seule étape de création d'un processus alors que les systèmes POSIX (Linux, MacOS, Unix) en on deux.

Windows utilise le format de fichier exécutable avec l'extension .exe qui implémente un standard PE/COFF (Portable Executable/Common Object File Format).

De plus, le processus Windows aura, au minimum, un fil d'exécution thread qui représente le code du programmer a exécuter. Le processus aura un espace de mémoire virtuelle dédiée ainsi qu'une pile stack pour ses variables locales.

Le fil d'exécution

Dans tout ce qu'un système d'exploitation possède, la seule chose qui passe par le processeur est le fil d'exécution. Dans Windows, il y en a deux types : le fil d'exécution système, qui s'exécute purement en mode noyau, et les fils d'exécution standard, qui eux possède une section noyau et une section utilisateur.

Les utilisateurs

C'est bien beau avoir des processus pour exécuter nos programmes à travers des fils d'exécutions, mais cela devient rapidement inutile si nous n'avons pas de personnes utilisatrices pouvant les démarrer. Il existe deux types d'utilisateurs pour une utilisation que l'on pourrait caractérisé comme ponctuel, c'est-à-dire à l'extérieur d'une entreprise ou une école.

L'utilisateur local

Lorsque la personne utilisatrice du système désire avoir un ordinateur conventionnel dans laquelle les données y résides de manière permanente, on parle alors d'un utilisateur local. Ce type de personne utilisatrice n'est pas lié à un composant infonuagique et ne nécessite pas d'avoir de connexion Internet. Windows 11 travail très fort pour vous empêcher de créer un tel compte.

L'utilisateur avec compte Microsoft

Avec Windows 11, si vous avez une connection Internet durant l'installation de celui-ci, il vous proposera de créer ou utiliser un compte Microsoft. Se compte est lié aux technologies infonuagique de Microsoft et offre des solutions gratuites tel Microsoft 365 (inclut Office, Teams, OneNote, etc.). L'objectif premier est de permettre d'avoir une meilleure expérience en incluant des gratuités, toutefois cela à un prix : vos données personnels se retrouve donc entre les mains de Microsoft qui peut les vendres a leurs partenaires.

Paramètres de compte

Peu importe le type de compte, vous pouvez aller modifier vos paramètres en cliquant sur le menu démarrer, puis vous cliquez sur votre badge (votre nom). Les paramètres disponibles peuvent bien sur être différents selon le type d'utilisateur que vous êtes (compte local ou compte Microsoft).

Niveau de compte utilisateur

En plus de déterminer si votre utilisateur est local ou non, il existe deux niveau d'accès différents intégrer a Windows 11.

Administrateur

Un compte avec ce niveau d'accès est en mesure d'effectuer des tâches administratives sur son poste de travail, entre autre installer et désinstaller des programmes, créer ou supprimer des utilisateurs. Le premier utilisateur créer lors de l'installation de Windows sur l'ordinateur est un compte administrateur car il va de soit qu'il doit y en avoir toujours un en tout temps.

Standard

Une personne utilisatrice qui devrait simplement l'utilisé devrait être de type standard. Comme vous l'avez probablement déduit, cette personne ne pourra pas faire des modifications pouvant mener a des problèmes tel désinstaller ou supprimer des éléments qu'elle ne devrait pas avoir accès.

Le système de fichiers

Un programme, un devoir, un code source en C++, un vidéo, une piste sonore, un pilote de périphérique, tous ses éléments ont tous un point en commun : ils existent tous dans un fichier. Nous savons que le processeur peut seulement communiquer avec la mémoire vive, et que cette mémoire est volatile. Comment pouvons-nous faire pour garder l'information dans notre devoir de philosophie : on utilise un unité de stockage.

Comme nous l'avons introduit plus haut, Windows 11 utilise le format NTFS pour ses partitions. Ce système de fichier propriétaire à Microsoft permet, entre autre :

• Une gestion granulaire des droits d'accès
• Journalisation, c'est-à-dire que chaque modification est préalablement enregistrer dans un journal qui permet de faire un replay en cas d'erreur
• En mesure de gérer des disques avec une taille maximale de 8 Pio
• Supporte la compression et le chiffrement

L'explorateur de fichier

L'explorateur permet de naviguer dans l'ensemble du système de fichier, que se soit les unités de stockage interne et les clé USB. Il peut également données accès aux fichiers OneDrive et d'autre dossier partagé ou réseau.

L'explorateur de fichiers de Windows 11 Source à préciser

Dossier

Un dossier (aussi appelé répertoire) est un contenant qui regroupe des fichiers et d'autres dossiers. En imbriquant les dossiers les uns dans les autres, on obtient une arborescence dont le point de départ est la racine du lecteur, par exemple C:\. L'emplacement exact d'un élément dans cette arborescence s'appelle son chemin d'accès : C:\Users\Alex\Documents\philo.docx indique, de gauche à droite, chaque dossier à traverser pour atteindre le fichier. Sous Windows, les dossiers d'un chemin sont séparés par une barre oblique inversée (\), alors que Linux et macOS utilisent la barre oblique (/).

Créer un nouveau dossier Source à préciser

Pour créer un dossier à l'intérieur d'un lecteur ou d'un autre dossier, vous devez tout d'abord naviguer dans le dossier/lecteur de destination avec l'explorateur Windows. Une fois la destination atteintes, faites un clique droit dans la zone de fichier, puis cliquer sur Nouveau puis Dossier. Le dossier va apparaître en surbrillance, indiquant que vous pouvez lui donner un nom.

Fichier

Un fichier est une suite d'octets enregistrée dans l'unité de stockage, à laquelle le système de fichiers associe un nom et des métadonnées : sa taille, sa date de création, sa date de dernière modification et ses attributs (lecture seule, caché, etc.). Le nom se termine habituellement par une extension, comme .docx, .mp4 ou .exe, que Windows utilise pour choisir le programme qui ouvrira le fichier. Par défaut, l'explorateur cache les extensions connues, et nous vous recommandons de les afficher (menu Afficher → Afficher → Extensions de noms de fichiers). Un maliciel nommé facture.pdf.exe n'apparaît que comme facture.pdf lorsque les extensions sont masquées. Enfin, certains caractères sont interdits dans un nom de fichier : \ / : * ? " < > |.

Un fichier peut être créer de plusieurs façon différentes, la plus fréquente est en utilisant un logiciel. Par exemple, lorsque vous utilisez Microsoft Word, vous pouvez sauvegarder votre fichier avec le raccourci clavier CTRL+S.

Lien symbolique

Un lien symbolique est un élément du système de fichiers qui pointe vers un autre fichier ou dossier. Pour les programmes, ouvrir le lien revient exactement à ouvrir la cible : c'est NTFS lui-même qui fait la redirection. Le raccourci (.lnk) que vous créez sur le bureau, lui, est un petit fichier que seul l'explorateur sait interpréter, et un programme qui l'ouvrirait directement ne lirait que ce petit fichier. Les liens symboliques sont pratiques, par exemple, pour déplacer un dossier volumineux vers un autre disque sans que les logiciels qui l'utilisent s'en rendent compte. Ils se créent à l'invite de commandes avec mklink : mklink /D C:\Jeux D:\Jeux crée un dossier C:\Jeux qui mène en fait à D:\Jeux.

Dans votre barre de tâches et votre bureau, l'ensemble des logiciels qui s'y trouve son en réalité des liens symboliques vers le véritable exécutable. La raison est qu'on ne désirerait pas avoir un exécutable à cette endroit et qu'il soit supprimer par erreur, pensant qu'on l'enlève que de la barre des tâches ou du bureau.

Permission NTFS

Chaque fichier et chaque dossier d'une partition NTFS porte une liste de contrôle d'accès (ACL) qui indique quels comptes et quels groupes peuvent faire quoi. Les permissions de base sont Contrôle total, Modification, Lecture et exécution, Affichage du contenu du dossier, Lecture et Écriture. Chacune peut être autorisée ou refusée, et un refus l'emporte toujours sur une autorisation. Par défaut, un élément hérite des permissions du dossier qui le contient : une permission donnée sur un dossier s'applique donc à tout ce qu'il contient. Vous pouvez consulter ces permissions dans les propriétés de l'élément, sous l'onglet Sécurité. C'est ce mécanisme qui empêche une personne utilisatrice standard d'ouvrir le dossier personnel d'une autre ou de modifier C:\Windows.

Partage de fichier

Windows peut rendre un dossier accessible aux autres ordinateurs du réseau grâce au protocole SMB. Une fois partagé, le dossier est accessible avec un chemin réseau de la forme \\NOM-DU-PC\NomDuPartage. Un dossier partagé est soumis à deux couches de permissions : les permissions de partage, qui s'appliquent seulement aux accès par le réseau, et les permissions NTFS, qui s'appliquent toujours. Quand une personne se connecte à distance, c'est la plus restrictive des deux qui l'emporte. En pratique, on laisse souvent les permissions de partage larges et on fait le contrôle fin avec les permissions NTFS.

Chiffrement

Nous avons vu au chapitre 2 que BitLocker chiffre une unité de stockage au complet. NTFS offre aussi un chiffrement plus ciblé, l'EFS (Encrypting File System), qui chiffre des fichiers ou des dossiers précis et les lie au compte qui les a chiffrés. Le chiffrement est transparent pour ce compte : il ouvre ses fichiers comme d'habitude. Un autre compte, même administrateur, ne peut pas les lire. Le revers de la médaille : si le compte est supprimé ou si son certificat est perdu, les fichiers deviennent illisibles pour de bon. Comme BitLocker, l'EFS n'est offert que dans l'édition Pro et les éditions supérieures.

Compression

NTFS peut compresser un fichier ou un dossier directement sur le disque pour qu'il occupe moins d'espace. La compression est transparente : les programmes lisent le fichier normalement, et c'est le système qui le décompresse au vol, au prix d'un peu de travail supplémentaire pour le processeur. Elle s'active dans les propriétés de l'élément (Avancé → Compresser le contenu pour libérer de l'espace disque), et l'explorateur affiche alors deux petites flèches bleues sur son icône. Un même fichier ne peut pas être à la fois compressé et chiffré avec l'EFS. Le gain varie beaucoup selon le contenu : un document texte se compresse bien, alors qu'une vidéo ou une photo JPEG, déjà compressées, ne gagnent pratiquement rien.

Archivage

Contrairement à la compression NTFS, qui agit sur place, l'archivage regroupe plusieurs fichiers et dossiers dans un seul fichier, habituellement compressé. Une archive est plus facile à envoyer par courriel, à téléverser ou à conserver. Windows sait créer et ouvrir les archives .zip depuis longtemps (clic droit → Compresser vers). Depuis la version 23H2, il ouvre aussi les formats .7z, .rar et .tar, et il peut en créer certains depuis la version 24H2. Notez qu'une archive ouverte dans l'explorateur n'est pas extraite : modifier un fichier directement dans l'archive est une source fréquente de travail perdu. Extrayez d'abord son contenu (Extraire tout).

Structure du lecteur C:\

L'installation de Windows crée sur le lecteur C:\ une série de dossiers qu'il vaut la peine de reconnaître :

• Windows : les fichiers du système d'exploitation, dont System32, qui contient le noyau, les pilotes et les outils d'administration. On n'y touche pas.
• Program Files : les logiciels 64 bits installés.
• Program Files (x86) : les logiciels 32 bits.
• Users (affiché « Utilisateurs » dans l'explorateur) : un dossier personnel par compte, avec ses dossiers Bureau, Documents, Téléchargements, etc., et un dossier caché AppData, où les logiciels conservent les paramètres de chaque personne.
• ProgramData (caché) : les paramètres et les données que les logiciels partagent entre tous les comptes.