🛡️ साइबर छात्रों के लिए ऑपरेटिंग सिस्टम (OS) की मूल बातें — शून्य से पेशेवर तक

1) ऑपरेटिंग सिस्टम क्या है?

ऑपरेटिंग सिस्टम (OS) वह सॉफ्टवेयर परत है जो यूज़र्स/एप्लिकेशन्स और हार्डवेयर के बीच बैठती है। यह CPU समय, मेमोरी और फाइलों का प्रबंधन करती है, डिवाइसेज़ को नियंत्रित करती है, और सिस्टम कॉल्स व शेल/GUI के ज़रिये एक समान इंटरफ़ेस देती है ताकि प्रोग्राम सुरक्षित और कुशलता से चलें।

2) OS की मुख्य ज़िम्मेदारियाँ

• प्रोसेस व CPU प्रबंधन: प्रोसेस बनाना/खत्म करना, थ्रेड्स का शेड्यूल करना।
• मेमोरी प्रबंधन: RAM आवंटन, वर्चुअल मेमोरी का लागू करना, आइसोलेशन लागू करना।
• डिवाइस व I/O प्रबंधन: ड्राइवर्स के माध्यम से डिस्क, NIC, कीबोर्ड इत्यादि को एब्स्ट्रैक्ट करना।
• फाइल सिस्टम प्रबंधन: फाइल/डायरेक्टरी में डाटा का संगठन और परमिशन।
• सिक्योरिटी व अकाउंटिंग: ऑथेंटिकेशन, ऑथराइज़ेशन, लॉगिंग, कोटा।
• यूज़र/प्रोग्राम इंटरफ़ेस: शेल/GUI और सिस्टम कॉल API।

3) OS आर्किटेक्चर: Kernel, Shell और System Calls

• Kernel (लाइबा): प्रिविलेज्ड कोर जो Kernel Mode में चलता है; शेड्यूलिंग, मेमोरी, ड्राइवर्स, फाइल सिस्टम, IPC संभालता है।
• Shell: यूज़र-फेसिंग इंटरफ़ेस (CLI/GUI) जो कमांड इंटरप्रेट कर प्रोग्राम लॉन्च करता है।
• System calls (syscalls): यूज़र स्पेस से कर्नेल सेवाओं में नियंत्रित एंट्री पॉइंट (जैसे open, read, execve, CreateProcessW).

कर्नेल शैलियाँ जो साइबर में आम हैं:

• Monolithic (उदा., Linux): अधिकांश सेवाएँ कर्नेल में।
• Microkernel: सेवाओं को यूज़र स्पेस में शिफ्ट कर मॉड्युलैरिटी बढ़ाता है।
• Hybrid (उदा., Windows, XNU): दोनों का मिश्रण।

4) प्रोसेस, थ्रेड्स और CPU शेड्यूलिंग

• प्रोसेस: चल रहा प्रोग्राम जिसका अपना वर्चुअल एड्रेस स्पेस होता है।
• थ्रेड: प्रोसेस के भीतर शेड्यूल की जाने वाली इकाई जो मेमोरी शेयर करती है।
• शेड्यूलर्स: तय करते हैं अगला कौन चलेगा (FCFS, SJF, Priority, Round-Robin, MLFBQ)। प्रीएम्प्शन बनाम नॉन-प्रीएम्प्शन, कॉन्टेक्स्ट स्विच और स्टार्वेशन को समझना परफ़ॉर्मेंस व फोरेंसिक एनालिसिस के लिए आवश्यक है।

5) मेमोरी मैनेजमेंट और वर्चुअल मेमोरी

• वर्चुअल मेमोरी: हर प्रोसेस को अलग-थलग लॉजिकल एड्रेस स्पेस देती है, RAM और डिस्क (पेजिंग) से बैक्ड।
• पेज रिप्लेसमेंट एल्गोरिद्म (उदा., FIFO, LRU, Optimal) लोकैलिटी और ओवरहेड का संतुलन करते हैं।
• प्रोटेक्शन: (यूज़र/कर्नेल मोड, पेज परमिशन) प्रोसेस-टू-प्रोसेस हस्तक्षेप रोकता है।

6) स्टोरेज, फाइल सिस्टम और I/O

• OS फाइल सिस्टम (उदा., Linux पर ext4/XFS, Windows पर NTFS/ReFS) एक्सपोज़ करता है—मेटाडेटा, परमिशन/ACLs, और जर्नलिंग के साथ रेज़िलिएंस के लिए।
• ब्लॉक I/O (डिस्क/SSD) शेड्यूलर्स का उपयोग करता है; कैरेक्टर I/O (टर्मिनल) स्ट्रीम-ओरिएंटेड होता है।
• डिस्क शेड्यूलिंग (उदा., SCAN/LOOK) और बफरिंग/कैशिंग थ्रूपुट बढ़ाते हैं।

7) बूट प्रक्रिया और ऑपरेटिंग मोड्स

सामान्य चरण:

1. UEFI/BIOS हार्डवेयर इनिशियलाइज़ कर बूटलोडर ढूँढता है।
2. बूटलोडर कर्नेल (और initramfs) मेमोरी में लोड करता है।
3. कर्नेल सबसिस्टम इनिशियलाइज़ करता है, रूट FS माउंट करता है, पहला यूज़र-स्पेस प्रोसेस शुरू करता है (init/systemd या Windows Session Manager)।
4. सर्विसेज़ व लॉगिन/सेशन मैनेजर शुरू होते हैं।

यूज़र गतिविधियाँ User Mode में; OS का कोर Kernel Mode में चलता है।

8) सुरक्षा की बुनियाद (अकाउंट्स, ACLs, नीतियाँ)

कॉमन प्रिमिटिव्स:

• आइडेंटिटी व ग्रुप्स; परमिशन (rwx, ACLs), ओनरशिप, प्रिविलेज बाउंड्रीज़।
• पॉलिसी एनफ़ोर्समेंट (Windows: UAC, Group Policy; Linux: DAC + MAC जैसे SELinux/AppArmor)।
• ऑडिटिंग व लॉगिंग (Windows Event Logs, Linux में syslog/journald)।

हाइजीन: लीस्ट प्रिविलेज, नियमित पैचिंग, मज़बूत ऑथेंटिकेशन।

9) वर्चुअलाइज़ेशन और कंटेनर्स

• वर्चुअल मशीनें (VMs): पूरा हार्डवेयर एम्युलेट कर एक होस्ट पर कई OS चलाती हैं।
• कंटेनर्स: (Linux namespaces/cgroups) एक साझा कर्नेल पर प्रोसेस आइसोलेशन—तेज़ स्टार्टअप, हाई डेंसिटी; प्रोडक्शन व लैब्स के लिए उत्कृष्ट।

10) OS के प्रकार: डेस्कटॉप, सर्वर और मोबाइल

• डेस्कटॉप: Windows, macOS, Linux डिस्ट्रीब्यूशन्स — प्रोडक्टिविटी, डेवेलपमेंट, गेमिंग।
• सर्वर: Linux/Windows Server — हेडलेस सेवाएँ, परफ़ॉर्मेंस व सिक्योरिटी ट्यूनिंग।
• मोबाइल: Android/iOS — सैंडबॉक्स्ड ऐप्स, मोबाइल सिक्योरिटी पैराजाइम्स।

11) Linux बनाम Windows: एडमिन ज़रूरी बातें (हैंड्स-ऑन)

यूज़र व ग्रुप मैनेजमेंट

• Linux: useradd, groupadd, passwd -l, फाइलें /etc/passwd, /etc/shadow।
• Windows: net user, net localgroup, Local Users & Groups (MMC)।

पैकेज व अपडेट्स

• Linux: apt, dnf, yum, apk।
• Windows: Winget/Chocolatey; Windows Update सर्विस (wuauserv)।

सर्विसेज़ व स्टार्टअप

• Linux: systemctl enable|start <service> (systemd) या service (SysV)।
• Windows: Service Control Manager (sc config/start/stop), Services.msc।

फाइलें व परमिशन

• Linux: chmod, chown, umask; ext4/XFS।
• Windows: NTFS ACLs (GUI या icacls), इनहेरिटेंस, ऑडिटिंग।

लॉग्स

• Linux: /var/log/*, journalctl; logrotate रोटेशन/कम्प्रेशन के लिए।
• Windows: Event Viewer → Application/Security/System; रिटेंशन पॉलिसीज़ Group Policy/कंसोल से।

12) लॉगिंग, मॉनिटरिंग और ट्रबलशूटिंग

• Linux: journalctl -u <svc>, dmesg, top/htop, ss -tulpn, lsof, strace।
• Windows: Event Viewer फ़िल्टर, Resource Monitor, Process Explorer, Get-WinEvent, Get-Process, netstat, Sysinternals टूल्स।
• लॉग रोटेशन करें, सेंट्रलाइज़ करें (syslog → SIEM), और रिटेंशन/एक्सेस पॉलिसीज़ सेट करें। logrotate Linux में मानक ऑटो-रोटेशन टूल है।

13) हार्डनिंग चेकलिस्ट (Linux व Windows)

Linux

• SSH पर root लॉगिन डिसेबल करें (PermitRootLogin no), की-बेस्ड ऑथ अपनाएँ।
• नियमित पैचिंग; न्यूनतम पैकेज; फ़ायरवॉल (ufw/nftables)।
• संवेदनशील फाइल परमिशन ठीक रखें (उदा., /etc/shadow 640, ओनर root:shadow)।
• logrotate व सेंट्रल लॉगिंग कॉन्फ़िगर करें; ऑथ फ़ेल्योर मॉनिटर करें।

Windows

• RDP के लिए NLA लागू करें; Guest डिसेबल; स्ट्रॉन्ग लॉकआउट पॉलिसीज़।
• Windows Update चालू रखें; Defender + SmartScreen ऑन।
• लोकल एडमिन का उपयोग सीमित करें; लीस्ट प्रिविलेज; AppLocker/WDAC।
• लॉग रिटेंशन सेट करें और SIEM को फ़ॉरवर्ड करें।

14) इंटरव्यू/एग्ज़ाम के आम प्रश्न (संक्षिप्त उत्तर)

• OS क्या है? यूज़र/एप्लिकेशन और हार्डवेयर के बीच इंटरफ़ेस; संसाधनों का प्रबंधन और सेवाएँ प्रदान करता है।
• प्रोसेस बनाम थ्रेड? प्रोसेस का अपना एड्रेस स्पेस; थ्रेड्स वही स्पेस शेयर कर शेड्यूल होते हैं।
• वर्चुअल मेमोरी क्या है? पेजिंग व बैकिंग स्टोर की मदद से प्रोसेस को आइसोलेटेड एड्रेस स्पेस देना।
• कर्नेल बनाम शेल? कर्नेल = प्रिविलेज्ड कोर; शेल = यूज़र इंटरफ़ेस (CLI/GUI) जो सिस्टम कॉल्स के ज़रिये कर्नेल से बात करता है।
• मोनोलिथिक बनाम माइक्रोकर्नेल? मोनोलिथिक में ज़्यादातर सेवाएँ कर्नेल में; माइक्रो में मिनिमल कर्नेल, सेवाएँ यूज़र स्पेस में।

15) मिनी-लैब्स: अभी आज़माएँ

डिस्पोज़ेबल VM/कंटेनर में चलाएँ।

Linux

# 1) यूज़र व ग्रुप
sudo groupadd secops && sudo useradd -m -g secops -s /usr/sbin/nologin secops && sudo passwd -l secops

# 2) पैकेज (Debian/Ubuntu)
sudo apt-get update -y && sudo apt-get install -y htop && htop --version && sudo apt-get remove -y htop

# 3) सर्विसेज़ (systemd)
sudo systemctl enable --now cron || echo "Not available here"

# 4) लॉग रोटेशन
cat | sudo tee /etc/logrotate.d/custom <<'EOF'
/var/log/custom.log {
  weekly
  rotate 4
  compress
  missingok
  notifempty
  create 0640 root adm
}
EOF
sudo touch /var/log/custom.log && sudo chown root:adm /var/log/custom.log && sudo chmod 0640 /var/log/custom.log

# 5) SSH हार्डनिंग
sudo sed -i 's/^#\?PermitRootLogin.*/PermitRootLogin no/' /etc/ssh/sshd_config && sudo systemctl restart ssh || true

Windows (PowerShell एडमिन के रूप में)

# 1) यूज़र व ग्रुप
net user secops /add /y
net localgroup "Users" secops /add

# 2) पैकेज via winget (या Chocolatey यदि उपलब्ध)
winget install --id=7zip.7zip -e; winget uninstall --id=7zip.7zip -e

# 3) सर्विसेज़
sc config wuauserv start= auto
sc start wuauserv

# 4) लॉग रिटेंशन (उदा.: Application = 64MB)
wevtutil sl Application /ms:67108864

# 5) RDP + NLA रिकमेंडेड (Group Policy / System Properties > Remote)

16) शब्दावली

• ACL: एक्सेस कंट्रोल लिस्ट — ऑब्जेक्ट्स पर ग्रैन्युलर परमिशन।
• कॉन्टेक्स्ट स्विच: CPU स्टेट सेव/रिस्टोर कर थ्रेड स्विच करना।
• जर्नलिंग फाइल सिस्टम: बदलावों को जर्नल में लिख कर क्रैश-रेज़िलिएंस बढ़ाना।
• Kernel/User Mode: CPU प्रिविलेज लेवल्स जो अनुमति-योग्य ऑपरेशन्स तय करते हैं।
• Paging (पेजिंग): RAM और डिस्क के बीच पेजों का आवागमन।
• Preemption (प्रीएम्प्शन): शेड्यूलर चल रहे थ्रेड को रोक कर दूसरा चलाता है।
• System Call (सिस्टम कॉल): यूज़र स्पेस से कर्नेल सेवाओं की API सीमा।

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