Pour ce premier article du site, je pense qu’il est approprié de commencer par une présentation succincte de ce qu’est l’informatique. Il s’agit d’une vision très macro, et non exhaustive mais qui pose certains concepts fondamentaux qui aideront le visiteur n’ayant aucune notion de l’informatique à mieux comprendre les sujets traités dans les articles à venir.
Bonne lecture !
Principales composantes matérielles d’un terminal informatique
L’ordinateur, la tablette, le smartphone… tout le monde utilise ces équipements, mais tout le monde ne connaît pas nécessairement leur fonctionnement. Ce qui suit pourrait donc vous intéresser…
Ils ont leurs différences facilement observables, néanmoins les équipements que j’ai cité plus haut, n’en restent pas moins conçus sur la même base, et embarquent les mêmes composants fondamentaux.
Le tronc commun
La carte mère
MBU – Mother Board Unit
Il s’agit du centre névralgique, de l’épine dorsale de l’ensemble. Tous les autres composants y sont connectés. Elle embarque une mémoire EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) qui héberge l’UEFI (Unified Extensible Firmware Interface).
L’UEFI permet à la carte mère de détecter les autres périphériques qui lui sont rattachés. Sur un ordinateur, il est possible d’accéder au menu de l’UEFI pour modifier certains paramètres.
L’UEFI a remplacé le BIOS (Basic Input Output System), dont il étend les fonctionnalités.
Le processeur
CPU – Central Processor Unit
Comparable à un cerveau, il s’agit d’une unité de calcul qui permet d’exécuter des instructions (traitements réalisés lorsque l’on lance une application par exemple), mais son rôle ne s’arrête pas là ; il gère, entre autres, l’échange des données entres les différents composants.
Le disque dur
HDD – Hard Disk Drive
Espace de stockage pour vos données, vos applications, pour le système d’exploitation. Je parle de disque dur, mais il existe d’autres supports de stockage pouvant être utilisés tels qu’une clé usb, une carte sd …
Les informations qui y sont déposées le restent même après la mise hors tension de l’appareil.
La mémoire vive
RAM – Read Only Memory
Mémoire volatile, non permanente, son contenu est perdu lors de la mise hors tension de l’appareil.
Elle est extrêmement rapide (bien plus rapide qu’un disque dur). Elle est utilisée lorsque vous lancez une application ou un jeu vidéo par exemple.
La carte vidéo
Gérer l’affichage à l’écran, effectue les tâches graphiques lourdes en complément du processeur (la 3D par exemple). Elle est équipé d’un GPU (Graphical processor unit). Elle est parfois intégrée à la carte mère. En raison de leur capacité de calcul, Les GPU peuvent également être utilisé pour des fonctions tierces (IA par exemple)
La carte réseau
NIC – Network Interface Card
Il s’agit du périphérique vous permettant d’accéder à un réseau, filaire, sans fil … Généralement intégré à la carte mère. Les interfaces réseaux disposent d’une adresse MAC (Media Access Control) unique à travers le monde.
Le Bloc d’’alimentation
PSU – Power Supply Unit
Couplée à la batterie sur les pc portables et smartphones, elle assure la transformation et l’apport en électricité des différents composants.
Les périphériques d’entrée permettent d’envoyer des informations au terminal, cela peut être un clavier, une souris, un scanner, une manette de jeu, ou bien la partie tactile de votre smartphone… Les périphériques d’entrées sont nombreux.
Les périphériques de sortie : écran de l’ordinateur ou du smartphone, imprimante etc..
Le cas des serveurs informatiques
Les serveurs répondent eux aussi aux mêmes principes que ceux évoqués plus hauts. Ce sont de « super »ordinateur, bien plus puissants en terme de mémoire, de processeur etc…
Ce dimensionnement de ressources vise à supporter des charges importantes et répondent généralement à des impératifs de haute disponibilité et de sécurité avec des fonctionnalités telles que la redondance de l’alimentation, des disques durs organisés en grappes RAID (Redundant Array of Independent Disks) assurant la conservation des données en cas de perte d’un disque, un système d’administration type IDRAC (Integrated Dell Remote Access Controller)ou ILO (HP Integrated Lights-Out) par exemple permettant l’administration, le démarrage et l’arrêt électrique ainsi que la supervision de l’état matériel des différents composants ….
Ils se présentent généralement sous forme de ‘lames’, ce qui permet de les enchâsser dans des baies informatiques (des armoires qui peuvent être réfrigérées et délivrent l’alimentation électrique au travers de psu (power supply unit).
Dans une baie informatique, on retrouvera plusieurs serveurs, ainsi que des équipements permettant leur mise en réseau (des Switchs, des routeurs…), et parfois des systèmes de stockage mutualisés (que l’on appelle des baies de disques). On disposera également d’un combiné écran/clavier/trackpad appellé KVM (keyboard-video-mouse switch), et relié aux serveurs afin de permettre à un administrateur de se connecter sur les serveurs. Le KVM est rétractable (on peut replier l’écran sur le clavier et ainsi le repousser dans la baie lorsque l’on ne l’utilise pas.
Les serveurs sont généralement installés dans des salles serveurs qui regroupent des tas de baies informatiques, ce sont les data center.
Le cloud, l’informatique dans les nuages, quel joli nom, très visuel, mais qui cache une réalité bien terrestre beaucoup moins glamour.. Le cloud, c’est en réalité une série de data center, on peut même dire dans certains cas de véritables fermes de serveurs, c’est à dire des hangars entiers s’étendant quasi à perte de vue… ça fait tout de suite moins rêver non ?
Autant dire tout de suite que le écologique de ce genre d’installation n’est pas super écologique.
Les serveurs hébergent des solutions logicielles visant à fournir un ou plusieurs services d’infrastructure (messagerie, stockage, web, résolution de nom, virtualisation, la liste est très longue). Tous ces services peuvent et doivent parfois interagir ensemble pour former une solution d’infrastructure fonctionnelle.
Afin de ne pas alourdir cette présentation qui s’annonce déjà probablement assez longue, j’ai décidé de présenter sous le même format (très macro), quelques un de ces services dans un autre article sur lequel je reviendrai régulièrement pour y ajouter du contenu.
Les clusters de calcul
Les clusters de calcul et les super calculateurs : Alors là, on entre dans un véritable univers. Pour simplifier à l’extrême le concept, il s’agit d’un tas de serveurs interconnectés (cela peu être plusieurs centaines !) entre eux de telle sorte qu’ils constituent une seule machine finale. Ils permettent d’effectuer des traitements très lourds, des calculs, des simulations, typiquement utilisés dans le domaine de la recherche scientifique, l’armée, la météorologie, la prévision des phénomènes naturels ou l’analyse des catastrophes climatique ou des séismes, ce genre de choses …
On y retrouve des machines spécialisées. Les disques durs sont réunis au sein de baies de disques. Les contrôleurs de disques sont des équipements encore à part, on y retrouve également des nœuds de calculs qui sont les machines dédiés au calcul, et des nœuds de services qui permettent aux utilisateurs d’interagir avec le système à fin d’y soumettre des jobs.
La chaleur produite par le super-calculateur doit être dissipée avec des moyens adaptés, via un système de refroidissement liquide par exemple.
Composantes Logicielles
Le système d’exploitation …
…permet de.. exploiter votre terminal:)
O.S – Operating System
Plus sérieusement, il s’agit du premier socle logiciel, permettant à l’utilisateur de bénéficier des fonctionnalités offerte par le matériel. C’est votre interface avec l’ordinateur. cette interface peut être graphique (typiquement, je navigue avec une souris et je clic sur des icônes) ou bien en mode texte (je saisie des lignes de commandes à l’aide de mon clavier).
Le système d’exploitation utiliser des pilotes (drivers) pour piloter les composants matériels.
Les programmes (applications) que vous installerez et utiliserez s’appuient sur le système d’exploitation pour accéder au matériel.
J’ai prévu de vous proposer une présentation du fonctionnement d’un système d’exploitation Linux
Une histoire de compatibilité :
Les programmes (applications) sont conçus spécifiquement pour un système d’exploitation donné, c’est-à-dire qu’un programme pour un système d’exploitation de type Windows de Microsoft ne fonctionnera par pour un système d’exploitation de type mac Os de Apple.
Certains programmes (exemple des jeux vidéos) demandent des pré-requis quant au matériel compatible pour s’exécuter correctement : puissance du processeur, quantité de mémoire vive, capacités de la carte graphique, espace disque disponible pour l’installation.
De même, le système d’exploitation prend un charge un certains type d’architecture matérielle (ex tel type de processeur), et ne pourra être installé sur un matériel non compatible : Un système d’exploitation solaris X86 ne pourra être déployé sur un serveur à architecture Sparc ( heureusement, dans ce cas précis, le système solaris propose également une autre version de son système d’exploitation, conçu pour l’architecture Sparc)
Les Programmes
Compilés ou interprétés
L’ordinateur, ne comprend que le langage binaire, c’est à dire une série de 0 et de 1.
Les logiciels sont généralement fournit sous forme de binaire: Les programmeurs développent leur logiciel à l’aide d’un langage de programmation, c’est à dire une langue facilement compréhensible pour un humain, puis, à l’aide d’un compilateur, transforme le logiciel jusque là composé d’une série d’instructions lisibles, en un binaire, c’est à dire un fichier composé de 0 et de 1 que l’ordinateur sera en mesure de comprendre. Ce processus s’appelle la compilation.
On parlera de code source, ou encore de sources, le code du logiciel avant compilation.
Un logiciel open source ne veut pas dire qu’il n’est pas compilé, cela veut dire que son code source est librement accessible, chacun peut le lire (cela ne veut pas dire le comprendre 🙂 ), et partant de là, le modifier en fonction de ses besoins.
A titre d’exemple, le système d’exploitation Linux est un logiciel open source, tandis que le système d’exploitation Windows ne l’est pas.
A l’inverse, les scripts par exemple, sont des programme dits interprétés. C’est à dire que le programme est directement lisible par un humain.
Ici, c’est un interpréteur qui se chargera de le transformer, lors de son exécution, les instructions contenues dans le fichier au format binaire. C’est le cas typiquement des programmes développés en bash (un shell issu de l’environnement Unix), en perl, en python, c’est également le cas des pages web (html, php, javascript ect …).
Communications des programmes
Pour communiquer en réseau, les programmes ont besoin d’avoir accès à un ou plusieurs ports de l’ordinateur.
On peut comparer un port à une porte que l’on ouvre pour laisser entrer un invité, et que l’on referme.
Lorsqu’un programme est en cours d’exécution, on dit qu’il est en écoute sur le port numéro X, ou X représente un numéro. Il existe 65536 ports…
Par exemple, un serveur web sera à l’écoute sur le port 80 pour le http, et sur le port 443 pour l’https (une sécurisation du protocole http).
http – Hypertext Transfer Protocol
Il existe des conventions, des normes, qui définissent quel port doit être utilisé par tel type de service, comme évoqué plus haut, le standard pour un site internet, c’est 80 et 443, mais sachez qu’il est possible de modifier le port d’écoute d’un programme.
C’est le système d’exploitation qui gère les ports.
Le firewall (pare-feu) permet de filtrer les ports. Si le port est fermé au niveau du firewall, alors, même si le port est ouvert au niveau du système d’exploitation (c’est à dire que le programme est à l’écoute), personne ne pourra accéder. Il est bien sur possible de personnaliser au niveau du firewall qui peut avoir accès et qui ne peut pas, en fonction de différents critères. Sur le firewall, nous définissons des règles de flux (les policies) qui permettent de gérer les communications, les accès.
Le firewall peut être un matériel ou logiciel (directement installé sur l’ordinateur). Il existe des firewalls spécialisés tels que les WAF (Web application firewall
)qui se concentrent sur les accès web. J’ai prévu de vous expliquer le fonctionnement du firewall logiciel firewalld présent sur bon nombre de distributions Linux.
Processus de démarrage d’un terminal informatique
A la mise sous tension, le terminal informatique initialise l’UEFI, qui réalise des vérifications sur le matériel et lance à son tour ce que l’on appelle le boot loader, présent sur le secteur d’amorçage du disque dur.
Ce boot loader charge à son tour le système d’exploitation. Une fois le système d’exploitation démarré, l’utilisateur est invité à se connecter au système, et peut utiliser les programmes afin d’effectuer ses tâches administratives ou de loisir.
Il s’agit ici d’un présentation très sommaire (chaque étape peut être beaucoup plus détaillée, mais introduit des notions qui, pour l’heure, me semblent trop complexes et sortent de l’objectif affiché de cette publication).
Internet et la notion de réseau
Définition et fonctionnement
C’est le réseau des réseaux, ou plutôt le réseau qui relie les autres réseaux entre eux.
Qu’est ce qu’un réseau ? Je dirai qu’un réseau est constitué à partir du moment où deux équipements ou plus sont en mesure de communiquer entre eux.
Chez vous, à la maison, vous avez probablement une box internet. Vous avec donc un réseau domestique qui est, à minima constitué de votre ordinateur et de votre box, et probablement de votre smartphone connecté en wifi…
Cette box, reliée physiquement ou sans fil à votre ordinateur, vous raccorde aux équipements de votre fournisseur d’accès Internet (le FAI). Le FAI est lui-même relié aux autres fournisseurs d’accès Internet, et à d’autres institutions ayant leur propres réseaux tels que certaines universités, l’armée, les gouvernements etc.. Si bien qu’un utilisateur d’un fournisseur d’accès Free sera en mesure de communiquer à un utilisateur du fournisseur d’accès orange par exemple, ou bien se rendre sur le site internet du gouvernement.
Le FAI assure la jonction entre vous et internet.
Internet vous le savez déjà, est un réseau mondial, une véritable nébuleuse.
Lorsque vous utilisez une application sur votre smartphone telle que tiktok ou what’sapp, vous vous connectez en réalité sur les serveurs de la société qui offre ce service, à travers Internet.
Lorsque l’ordinateur (ou n’importe quel objet connecté) est relié à un réseau de type TCP/IP (comme Internet), une adresse IP lui est attribué. L’adresse IP est unique à cette appareil sur le réseau auquel il est rattaché.
Deux appareils, sur le même réseau, ne doivent pas avoir la même adresse IP, autrement, il y aura conflit.
Pour reprendre le cas de votre box internet, c’est elle qui attribue l’adresse IP à votre ordinateur (nous verrons tout cela dans un article dédié sur le service rendant cela possible, le DHCP – Dynamic Host Configuration Protocol
).
Tout équipement actif dispose d’une adresse IP. Votre Box Internet, si configurée en mode routeur, ce qui est le cas la plupart du temps, dispose de deux adresses IP : une adresse IP dans le même réseau que votre ordinateur, et une adresse IP différente dans le réseau du fournisseur d’accès internet, cette adresse-ci est joignable directement depuis internet.
Votre box ayant une pâte sur votre propre réseau personnel et une pâte sur internet, se charge de faire l’intermédiaire entre votre ordinateur et internet
Toutes les données qui transitent à travers un réseau sont appelées paquets.
Des équipements spécialisés
Les concentrateurs, nommés hubs, permettent de raccorder les différents équipements d’un même réseau. Ils « concentrent » les connexions du réseau en question, c’est le point de rencontre.
Les commutateurs, nommés switchs, sont des boîtiers qui assurent, en plus du hub, la liaison des réseaux entre eux. Ils commutent les paquets qui transitent d’un réseau à un autre réseau.
Les routeurs sont des switchs intelligents, capables d’effectuer ce que l’on appelle du routage, c’est-à-dire choisir le chemin adéquate pour faire transiter les paquets réseaux jusqu’au destinataire.
Les pare-feux (nommés firewalls) offrent des services de filtrage afin de restreindre les accès en entrée, ou en sortie du réseau auquel il est connecté. Comme les routeurs, Il offre également des fonctionnalités de Natage (translation d’adresse IP) permettant la création de MIP (natage d’une ip vers une autre ip) et de VIP (similaire à MIP mais permettant également le natage de ports). Ils constituent un organe de sécurité indispensable visant à se prémunir des actions malveillantes (vol ou destruction de données).
Le monde du réseau est fascinant mais également très complexe, il existe d’autres équipements réseaux tels que les cœurs de réseau par exemple, des tas de protocoles et de technologies…
En bref …
Nous avons rapidement décrit la notion de réseau et on commence à distinguer ce qu’est en réalité Internet, mais cette description est encore très incomplète, nous essaierons, au fur et à mesure de mes futurs publications sur le sujet, d’en apprendre d’avantage, via articles plus ciblés sur telle ou telle notion.
A la lumière de ce que l’on vient d’étudier, si l’on devait résumer ce qu’est le réseau :
Le réseau est donc le support de tout un tas de services que nous utilisons au quotidien sur internet et au travail au sein du réseau de notre entreprise, et cela parfois sans même en avoir conscience.
Nous verrons prochainement les services d’infrastructure les plus courants, tel que le fonctionnement d’une messagerie, d’un site internet, la notion de nom de domaine (vous savez, le www.quelquechose.fr) et les serveurs de domaine (les DNS – Domain Name Server), le mécanisme DHCP d’attribution d’adresse IP (Internet Protocol)…
Et maintenant ?
Il y a tellement à dire sur l’informatique (où plutôt sur le numérique, ou plutôt sur le digital vu que le terme était en vogue il n’y a encore pas si longtemps ;p ); c’est un sujet inépuisable et tellement vaste que l’on pourrait remplir des bibliotèques entières, c’est un monde fascinant, en tout cas, qui me fascine.
Vous avez lu l’ensemble de cette article ? Félicitations !
J’ai essyé autant que possible de rendre ceci digeste et compréhensible.
N’hésitez pas à me faire un retour via les commentaires si vous avez apprécié ce post (cela fait toujours plaisir), ou si vous voyez des choses à ajouter, des remarques ect.., je vous remercie d’avance !
