你女神愛不愛你，你問她，她可能不會告訴你。

但網(wǎng)通不通，你ping一下就知道了。

可能看到標題，你就知道答案了，但是你了解背后的原因嗎？那如果把127.0.0.1換成0.0.0.0或localhost會怎么樣呢？你知道這幾個IP有什么區(qū)別嗎？

以前面試的時候就遇到過這個問題，大家看個動圖了解下面試官和我當時的場景，求當時小白的心里陰影面積。

話不多說，我們直接開車。

拔掉網(wǎng)線，斷網(wǎng)。

然后在控制臺輸入ping 127.0.0.1。

$ ping 127.0.0.1
PING 127.0.0.1 (127.0.0.1): 56 data bytes
64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.080 ms
64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.093 ms
64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.074 ms
64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.079 ms
64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.079 ms
^C
--- 127.0.0.1 ping statistics ---
5 packets transmitted, 5 packets received, 0.0% packet loss
round-trip min/avg/max/stddev = 0.074/0.081/0.093/0.006 ms
說明，拔了網(wǎng)線，ping 127.0.0.1是能ping通的。

其實這篇文章看到這里，標題前半個問題已經(jīng)被回答了。但是我們可以再想深一點。

為什么斷網(wǎng)了還能ping通127.0.0.1呢？

這能說明你不用交網(wǎng)費就能上網(wǎng)嗎？

不能。

首先我們需要進入基礎(chǔ)科普環(huán)節(jié)。

不懂的同學(xué)看了就懂了，懂的看了就當查漏補缺吧。

什么是127.0.0.1

首先，這是個IPV4地址。

IPV4地址有32位，一個字節(jié)有8位，共4個字節(jié)。

其中127 開頭的都屬于回環(huán)地址，也是IPV4的特殊地址，沒什么道理，就是人為規(guī)定的。

而127.0.0.1是眾多回環(huán)地址中的一個。之所以不是127.0.0.2，而是127.0.0.1，是因為源碼里就是這么定義的，也沒什么道理。

/* Address to loopback in software to local host.  */
#define INADDR_LOOPBACK     0x7f000001 /* 127.0.0.1   */
回環(huán)地址IPv4的地址是32位的，2的32次方，大概是40 億。地球光人口就76億了，40億IP這點量，塞牙縫都不夠，實際上IP也確實用完了。

所以就有了IPV6，IPv6的地址是128位的，大概是2的128次方≈10的38次方。據(jù)說地球的沙子數(shù)量大概是 10的23次方，所以IPV6的IP可以認為用不完。

IPV4以8位一組，每組之間用 . 號隔開。

IPV6就以16位為一組，每組之間用 : 號隔開。如果全是0，那么可以省略不寫。

ipv6回環(huán)地址在IPV4下的回環(huán)地址是127.0.0.1，在IPV6下，表達為::1。中間把連續(xù)的0給省略了，之所以不是7個 冒號，而是2個冒號: ， 是因為一個 IPV6 地址中只允許出現(xiàn)?次兩個連續(xù)的冒號。

多說一句：在IPV4下用的是 ping 127.0.0.1 命令。在IPV6下用的是 ping6  ::1 命令。

什么是 ping

ping 是應(yīng)用層命令，可以理解為它跟游戲或者聊天軟件屬于同一層。只不過聊天軟件可以收發(fā)消息，還能點個贊什么的，有很多復(fù)雜的功能。而 ping 作為一個小軟件，它的功能比較簡單，就是嘗試發(fā)送一個小小的消息到目標機器上，判斷目的機器是否可達，其實也就是判斷目標機器網(wǎng)絡(luò)是否能連通。

ping應(yīng)用的底層，用的是網(wǎng)絡(luò)層的ICMP協(xié)議。

IP和ICMP和Ping所在分層雖然ICMP協(xié)議和IP協(xié)議都屬于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，但其實ICMP也是利用了IP協(xié)議進行消息的傳輸。

ip和icmp的關(guān)系所以，大家在這里完全可以簡單的理解為 ping 某個IP 就是往某個IP地址發(fā)個消息。

TCP發(fā)數(shù)據(jù)和ping的區(qū)別

一般情況下，我們會使用 TCP 進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，那么我們可以看下它和 ping 的區(qū)別。

ping和普通發(fā)消息的關(guān)系ping和其他應(yīng)用層軟件都屬于應(yīng)用層。

那么我們橫向?qū)Ρ纫幌?，比方說聊天軟件，如果用的是TCP的方式去發(fā)送消息。

為了發(fā)送消息，那就得先知道往哪發(fā)。linux里萬物皆文件，那你要發(fā)消息的目的地，也是個文件，這里就引出了socket 的概念。

要使用socket, 那么首先需要創(chuàng)建它。

在 TCP 傳輸中創(chuàng)建的方式是socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);，其中AF_INET表示將使用 IPV4 里 host:port 的方式去解析待會你輸入的網(wǎng)絡(luò)地址。SOCK_STREAM是指使用面向字節(jié)流的 TCP 協(xié)議，工作在傳輸層。

創(chuàng)建好了socket之后，就可以愉快的把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)寫到這個文件里。調(diào)用 socket 的sendto接口的過程中進程會從用戶態(tài)進入到內(nèi)核態(tài)，最后會調(diào)用到sock_sendmsg方法。

然后進入傳輸層，帶上TCP頭。網(wǎng)絡(luò)層帶上IP頭，數(shù)據(jù)鏈路層帶上MAC頭等一系列操作后。進入網(wǎng)卡的發(fā)送隊列 ring buffer ，順著網(wǎng)卡就發(fā)出去了。

回到ping， 整個過程也基本跟TCP發(fā)數(shù)據(jù)類似，差異的地方主要在于，創(chuàng)建socket的時候用的是socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP)，SOCK_RAW是原始套接字 ，工作在網(wǎng)絡(luò)層， 所以構(gòu)建ICMP（網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議）的數(shù)據(jù)，是再合適不過了。ping 在進入內(nèi)核態(tài)后最后也是調(diào)用的sock_sendmsg方法，進入到網(wǎng)絡(luò)層后加上ICMP和IP頭后，數(shù)據(jù)鏈路層加上MAC頭，也是順著網(wǎng)卡發(fā)出。因此 本質(zhì)上ping 跟 普通應(yīng)用發(fā)消息 在程序流程上沒太大差別。

這也解釋了為什么當你發(fā)現(xiàn)懷疑網(wǎng)絡(luò)有問題的時候，別人第一時間是問你能ping通嗎？因為可以簡單理解為ping就是自己組了個數(shù)據(jù)包，讓系統(tǒng)按著其他軟件發(fā)送數(shù)據(jù)的路徑往外發(fā)一遍，能通的話說明其他軟件發(fā)的數(shù)據(jù)也能通。

為什么斷網(wǎng)了還能 ping 通 127.0.0.1

前面提到，有網(wǎng)的情況下，ping 最后是通過網(wǎng)卡將數(shù)據(jù)發(fā)送出去的。

那么斷網(wǎng)的情況下，網(wǎng)卡已經(jīng)不工作了，ping 回環(huán)地址卻一切正常，我們可以看下這種情況下的工作原理。

ping回環(huán)地址從應(yīng)用層到傳輸層再到網(wǎng)絡(luò)層。這段路徑跟ping外網(wǎng)的時候是幾乎是一樣的。到了網(wǎng)絡(luò)層，系統(tǒng)會根據(jù)目的IP，在路由表中獲取對應(yīng)的路由信息，而這其中就包含選擇哪個網(wǎng)卡把消息發(fā)出。

當發(fā)現(xiàn)目標IP是外網(wǎng)IP時，會從"真網(wǎng)卡"發(fā)出。

當發(fā)現(xiàn)目標IP是回環(huán)地址時，就會選擇本地網(wǎng)卡。

本地網(wǎng)卡，其實就是個"假網(wǎng)卡"，它不像"真網(wǎng)卡"那樣有個ring buffer什么的，"假網(wǎng)卡"會把數(shù)據(jù)推到一個叫input_pkt_queue的 鏈表 中。這個鏈表，其實是所有網(wǎng)卡共享的，上面掛著發(fā)給本機的各種消息。消息被發(fā)送到這個鏈表后，會再觸發(fā)一個軟中斷。

專門處理軟中斷的工具人"ksoftirqd" （這是個內(nèi)核線程），它在收到軟中斷后就會立馬去鏈表里把消息取出，然后順著數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層等層層往上傳遞最后給到應(yīng)用程序。

工具人ksoftirqdping 回環(huán)地址和通過TCP等各種協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)到回環(huán)地址都是走這條路徑。整條路徑從發(fā)到收，都沒有經(jīng)過"真網(wǎng)卡"。之所以127.0.0.1叫本地回環(huán)地址，可以理解為，消息發(fā)出到這個地址上的話，就不會出網(wǎng)絡(luò)，在本機打個轉(zhuǎn)就又回來了。所以斷網(wǎng)，依然能ping通127.0.0.1。

ping回環(huán)地址和ping本機地址有什么區(qū)別

我們在mac里執(zhí)行ifconfig。

$ ifconfig
lo0: flags=8049 mtu 16384
inet 127.0.0.1 netmask 0xff000000
...
en0: flags=8863 mtu 1500
inet 192.168.31.6 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.31.255
...
能看到 lo0，表示本地回環(huán)接口，對應(yīng)的地址，就是我們前面提到的 127.0.0.1 ，也就是回環(huán)地址。

和 eth0，表示本機第一塊網(wǎng)卡，對應(yīng)的IP地址是192.168.31.6，管它叫本機IP。

之前一直認為ping本機IP的話會通過"真網(wǎng)卡"出去，然后遇到第一個路由器，再發(fā)回來到本機。

為了驗證這個說法，可以進行抓包，但結(jié)果跟上面的說法并不相同。

ping 127.0.0.1

ping 本機地址可以看到 ping 本機IP 跟 ping 回環(huán)地址一樣，相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，都是走的  lo0，本地回環(huán)接口，也就是前面提到的"假網(wǎng)卡"。

只要走了本地回環(huán)接口，那數(shù)據(jù)都不會發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，在本機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧中兜一圈，就發(fā)回來了。因此 ping回環(huán)地址和ping本機地址沒有區(qū)別。

127.0.0.1 和 localhost 以及 0.0.0.0 有區(qū)別嗎

回到文章開頭動圖里的提問，算是面試八股文里的老?？土恕?

以前第一次用nginx的時候，發(fā)現(xiàn)用這幾個IP，都能正常訪問到nginx的歡迎網(wǎng)頁。一度認為這幾個IP都是一樣的。

訪問127.0.0.1:80訪問localhost:80訪問0.0.0.0:80訪問本機的IP地址但本質(zhì)上還是有些區(qū)別的。

首先localhost就不叫IP，它是一個域名，就跟"baidu.com",是一個形式的東西，只不過默認會把它解析為127.0.0.1，當然這可以在/etc/hosts文件下進行修改。

所以默認情況下，使用localhost跟使用127.0.0.1確實是沒區(qū)別的。

其次就是0.0.0.0，執(zhí)行 ping 0.0.0.0  ，是會失敗的，因為它在IPV4中表示的是無效的目標地址。

$ ping 0.0.0.0
PING 0.0.0.0 (0.0.0.0): 56 data bytes
ping: sendto: No route to host
ping: sendto: No route to host
但它還是很有用處的，回想下，我們啟動服務(wù)器的時候，一般會listen一個 IP 和端口，等待客戶端的連接。

如果此時listen的是本機的0.0.0.0, 那么它表示本機上的所有IPV4地址。

/* Address to accept any incoming messages. */
#define    INADDR_ANY      ((unsigned long int) 0x00000000) /* 0.0.0.0   */
舉個例子。剛剛提到的127.0.0.1和192.168.31.6，都是本機的IPV4地址，如果監(jiān)聽0.0.0.0，那么用上面兩個地址，都能訪問到這個服務(wù)器。

當然， 客戶端connect時，不能使用0.0.0.0。必須指明要連接哪個服務(wù)器IP。

總結(jié)

• 127.0.0.1是回環(huán)地址。localhost是域名，但默認等于127.0.0.1。

  
  

• ping回環(huán)地址和ping本機地址，是一樣的，走的是lo0 "假網(wǎng)卡"，都會經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層等邏輯，最后在快要出網(wǎng)卡前狠狠拐了個彎， 將數(shù)據(jù)插入到一個鏈表后就軟中斷通知 ksoftirqd 來進行收數(shù)據(jù)的邏輯，壓根就不出網(wǎng)絡(luò)。所以斷網(wǎng)了也能ping通回環(huán)地址。

  
  

• 如果服務(wù)器listen的是0.0.0.0，那么此時用127.0.0.1和本機地址都可以訪問到服務(wù)。

  
  

參考資料

《127.0.0.1 之本機網(wǎng)絡(luò)通信過程知多少 ?！》

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