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Hardware - Séquence de démarrage

DISCLAIMER : Cette page est en cours de rédaction et son contenu peut être faux ou inexact. Merci de lire cette page avec toutes les précautions nécessaires.

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Difficulté : Débutant


Notions : Systèmes, matériel, séquence de démarrage.


I. Introduction

Entre le moment où l'on presse le bouton 'start' et le moment où l'on arrive sur le bureau, il se passe beaucoup de choses.

Comprendre la séquence de démarrage permet de diagnostiquer les pannes, optimiser les performances, sécuriser le système et mieux comprendre l’architecture matérielle/logicielle. C’est une compétence clé pour tout technicien ou administrateur système.

Mais également pour bien comprendre les aspects matériels de la cybersécurité.

II. Phase matérielle

 

Voici à quoi ressemble la séquence côté matériel :

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2.1 Power On

 

Au moment de l'appui, le bouton d’alimentation ferme un circuit électrique qui envoie un signal à l’alimentation (PSU). Celle-ci fournit une tension stable aux composants (CPU, RAM, chipset, périphériques). Le système passe de l’état S5 (Soft Off) à S0 (Fully On).

La PSU vérifie que les tensions sont stables. Il envoie ensuite le signal Power Good à la carte mère, indiquant que le CPU peut commencer l’exécution. Sans ce signal, aucun démarrage n’est possible.

 

2.2 Init firmware (BIOS / UEFI)

 

Le CPU démarre à une adresse fixe en ROM où se trouve le BIOS/UEFI.

Il charge son microcode interne, puis exécute le firmware.

 

Info : Son microcode peut être mis à jour lors des mises à jour BIOS / UEFI

 

Le firmware initialise alors les composants essentiels : RAM, contrôleurs, bus, clavier, GPU, etc.

 

2.3 Le POST

 

Le POST, pour 'Power On Self Test' (auto diagnostic de démarrage), vérifie l’intégrité minimale du matériel : RAM, CPU, GPU, clavier, stockage. En cas d’erreur, le système émet des bips ou affiche un code. Si tout est correct, le firmware passe à la phase suivante.


2.4 Initialisation périphériques

 

Le firmware détecte les périphériques bootables (SSD, HDD, USB, réseau). Il applique les paramètres UEFI/BIOS (ordre de boot, Secure Boot, mode AHCI/RAID, etc.). Il détecte et initialise également les périphériques spécifiques (cartes RAID, fond de panier, etc...)

 

2.5 optionnel - Vérification d’intégrité via TPM (PCR)

 

C'est à ce moment que TPM (Trusted Platform Module) est chargé.

  • Le TPM stocke des mesures cryptographiques (PCR) sur l’intégrité du système : firmware, configuration UEFI, bootloader, fichiers critiques.

  • Lors du démarrage, l’UEFI interroge le TPM pour vérifier que l’environnement n’a pas été modifié.

  • Si les mesures ne correspondent pas (rootkit, bootkit, modification du firmware), le TPM refuse de libérer les clés de déchiffrement.

Le firmware compare les mesures stockées dans le TPM avec celles calculées au démarrage.
Si elles diffèrent, le système peut bloquer le démarrage ou refuser l’accès aux clés BitLocker.

 

III. Phase de Bootloader

 

3.1 Choix du périphérique de démarrage

 

En fonction des priorités définies dans le BIOS, le firmware va choisir le mode de démarrage et le périphérique concerné.

Le firmware lit le premier secteur du disque (MBR) ou la partition EFI (GPT). Il y trouve le bootloader (Windows Boot Manager, GRUB, etc.).

Le bootloader est un programme minimal chargé en mémoire. Il prépare le lancement du système d’exploitation : sélection du noyau, options de démarrage, gestion du multi-boot.

Si 'secure boot' est activé, Celui-ci vérifie la signature du bootloader. Il empêchera alors les bootkits non signés de démarrer.

 

Conseil : La plupart des BIOS / UEFI ont une fonction de 'boot override' ou 'One Time Boot' permettant de sélectionner un périphérique de démarrage spécifique exceptionnellement. Le système pourra alors démarrer sur ce périphérique en ignorant temporairement sa séquence de démarrage habituelle.

 

Info : Il est également possible de choisir de démarrer sur le réseau. Entamant ainsi une séquence de démarrage spécifique qui ne sera pas couverte ici.

 

3.2  optionnel - Déverrouillage du disque via BitLocker

 

BitLocker intervient juste après le firmware, au moment du chargement du bootloader, et avant le chargement du noyau. Il chiffre le disque système (partition Windows). Pour déchiffrer le disque, il a besoin d’une clé de déverrouillage.

Cette clé est stockée dans le TPM ou protégée par un autre mécanisme (PIN, clé USB, mot de passe).

 

  • Le bootloader tente d’accéder à la partition système.

  • BitLocker demande la clé de déchiffrement.

  • Le TPM libère la clé uniquement si l’intégrité du système est validée.

  • Une fois le disque déchiffré, le bootloader peut charger le noyau.

 

IV. Phase logicielle

 

Voici à quoi ressemble la séquence côté logicielle :

 

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4.1 Chargement du noyaux

 

Le bootloader charge le noyau du système (ntoskrnl.exe pour Windows, vmlinuz pour Linux). Le noyau initialise les pilotes essentiels : gestion mémoire, processus, système de fichiers, drivers basiques.

 

4.2 Initialisation des services

 

Le noyau lance les services critiques :

  • gestion des processus

  • gestion des entrées/sorties

  • pile réseau

  • pilotes matériels

  • sécurité (LSASS, SAM pour Windows)

 

4.53 Initialisation Complète

 

Le système procède ensuite à l'ensemble des composants non essentiels au démarrage.

    L’initialisation des drivers non essentiels

    Le lancement du service manager (systemd, init, Windows SCM)

    La gestion des runlevels (Linux)

    Le chargement des modules du noyau (drivers dynamiques)

     

    4.4 Montage des volumes / Accès au système

     

    Le système monte les partitions nécessaires (C:, /root, /home…). Il charge les pilotes de stockage avancés (NVMe, SATA, RAID).

     

    V. Phase Utilisateur

     

    Voici à quoi ressemble la séquence côté Utilisateur :

     

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    5.1 Écran de connexion

     

    Le système démarre l’environnement graphique (GDM, SDDM, Windows LogonUI). Les services d’authentification sont prêts (Kerberos, SAM, PAM). L'écran de connexion s'affiche.

    Info : En cas de connexion automatique, en l'absence de mot de passe par exemple, cette phase et la phase d'authentification se font quand même, mais sont juste automatisées et transparente pour l'utilisateur.

     

    5.2 Authentification

     

    Le système vérifie les identifiants, charge le profil utilisateur, applique les stratégies (GPO, scripts de login).


     

    5.3 Chargement de l'environnement

     

    Le système charge :

    • l’explorateur (Explorer.exe, GNOME Shell, KDE Plasma)

    • les paramètres utilisateur

    • les applications au démarrage

    • les services en arrière-plan


    5.4 Arrivée sur le bureau

     

    Le système est pleinement opérationnel. L’utilisateur peut interagir avec l’interface graphique, lancer des applications, accéder aux fichiers et aux ressources réseau.

     

    Info : Sur un système sans GUI, donc un système CLI, il n'y a pas d'initialisation d'environnement graphique. Mais cette phase à tout de même lieu à travers, le prompt d'authentification, l'authentification et le chargement de l'environnement utilisateur.

     

    VI. Conclusion

     

    La séquence de démarrage est un enchaînement précis de phases matérielles et logicielles. La maîtriser permet de diagnostiquer les pannes, optimiser les performances et comprendre le fonctionnement interne d’un système moderne. C’est une base essentielle pour tout professionnel de l’informatique.

     

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