• 什么是127.0.0.1
• 什么是 ping
• TCP发数据和ping的区别
• 为什么断网了还能 ping 通 127.0.0.1
• ping回环地址和ping本机地址有什么区别
• 127.0.0.1 和 localhost 以及 0.0.0.0 有区别吗
• 总结

你女神爱不爱你 ，你问她，她可能不会告诉你。

但网通不通 ，你 ping 一下就知道了。

可能看到标题，你就知道答案了，但是你了解背后的原因吗？

那如果把 127.0.0.1 换成 0.0.0.0 或 localhost 会怎么样呢？你知道这几个IP有什么区别吗？

以前面试的时候就遇到过这个问题，大家看个动图了解下面试官和我当时的场景，求当时我的心里阴影面积。

话不多说，我们直接开车。

拔掉网线，断网。

断开wifi

网线一拔，恩怨去了

然后在控制台输入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

说明，拔了网线，ping 127.0.0.1 是能ping通的 。

其实这篇文章看到这里，标题前半个问题已经被回答了。但是我们可以再想深一点。

为什么断网了还能 ping 通 127.0.0.1 呢？

这能说明你不用交网费就能上网吗？

不能。

首先我们需要进入基础科普环节。

不懂的同学看了就懂了，懂的看了就当查漏补缺吧。

什么是127.0.0.1

首先，这是个 IPV4 地址。

IPV4 地址有 32 位，一个字节有 8 位，共 4 个字节。

其中127 开头的都属于回环地址 ，也是 IPV4 的特殊地址，没什么道理，就是人为规定的。

而127.0.0.1是众多 回环地址中的一个。之所以不是 127.0.0.2 ，而是 127.0.0.1，是因为源码里就是这么定义的，也没什么道理。

/* Address to loopback in software to local host.  */
#define    INADDR_LOOPBACK     0x7f000001  /* 127.0.0.1   */

回环地址

IPv4 的地址是 32 位的，2的32次方，大概是40+亿。地球光人口就76亿了，40亿IP这点量，塞牙缝都不够 ，实际上IP也确实用完 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 。据说地球的沙子数量大概是 10的23次方 ，所以IPV6的IP可以认为用不完。

IPV4以8位一组，每组之间用 . 号隔开。

IPV6就以16位为一组，每组之间用 : 号隔开。如果全是0，那么可以省略不写。

ipv6回环地址

在IPV4下的回环地址是 127.0.0.1，在IPV6下，表达为 ::1 。中间把连续的0 给省略了，之所以不是7个 冒号 ，而是2个冒号: ， 是因为一个 IPV6 地址中只允许出现?次两个连续的冒号 。

多说一句：在IPV4下用的是 ping 127.0.0.1 命令。在IPV6下用的是 ping6 ::1 命令。

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什么是 ping

ping 是应用层命令，可以理解为它跟游戏或者聊天软件属于同一层。只不过聊天软件可以收发消息，还能点个赞什么的，有很多复杂的功能。而 ping 作为一个小软件，它的功能比较简单，就是尝试 发送一个小小的消息到目标机器上，判断目的机器是否可达 ，其实也就是判断目标机器网络是否能连通。

ping应用的底层，用的是网络层的ICMP协议 。

IP和ICMP和Ping所在分层

虽然ICMP协议和IP协议都属于网络层协议 ，但其实ICMP也是利用了IP协议进行消息的传输 。

ip和icmp的关系

所以，大家在这里完全可以简单的理解为 ping 某个IP 就是往某个IP地址发个消息。

TCP发数据和ping的区别

一般情况下，我们会使用 TCP 进行网络数据传输，那么我们可以看下它和 ping 的区别。

ping和普通发消息的关系

ping和其他应用层软件都属于应用层 。

那么我们横向对比一下，比方说聊天软件，如果用的是TCP的方式去发送消息。

为了发送消息，那就得先知道往哪发。linux里万物皆文件，那你要发消息的目的地，也是个文件，这里就引出了socket 的概念。

要使用 socket , 那么首先需要创建它。

在 TCP 传输中创建的方式是 socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);，其中 AF_INET 表示将使用 IPV4 里 host:port 的方式去解析待会你输入的网络地址。SOCK_STREAM 是指使用面向字节流的 TCP 协议，工作在传输层 。

创建好了 socket 之后，就可以愉快的把要传输的数据写到这个文件里。调用 socket 的sendto接口的过程中进程会从用户态进入到内核态 ，最后会调用到 sock_sendmsg 方法。

然后进入传输层，带上TCP头。网络层带上IP头，数据链路层带上 MAC头等一系列操作后。进入网卡的发送队列 ring buffer ，顺着网卡就发出去了。

回到 ping ， 整个过程也基本跟 TCP 发数据类似，差异的地方主要在于，创建 socket 的时候用的是 socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP)，SOCK_RAW 是原始套接字 ，工作在网络层 ， 所以构建ICMP（网络层协议）的数据，是再合适不过了。ping 在进入内核态后最后也是调用的 sock_sendmsg 方法，进入到网络层后加上ICMP和IP头 后，数据链路层加上MAC头 ，也是顺着网卡发出。因此 本质上ping 跟 普通应用发消息 在程序流程上没太大差别。

这也解释了为什么当你发现怀疑网络有问题的时候，别人第一时间是问你能ping通吗？ 因为可以简单理解为ping就是自己组了个数据包，让系统按着其他软件发送数据的路径往外发一遍，能通的话说明其他软件发的数据也能通。

为什么断网了还能 ping 通 127.0.0.1

前面提到，有网的情况下，ping 最后是通过网卡 将数据发送出去的。

那么断网的情况下，网卡已经不工作了，ping 回环地址却一切正常，我们可以看下这种情况下的工作原理。

ping回环地址

从应用层到传输层再到网络层。这段路径跟ping外网的时候是几乎是一样的。到了网络层，系统会根据目的IP，在路由表中获取对应的路由信息 ，而这其中就包含选择哪个网卡 把消息发出。

当发现目标IP是外网IP 时，会从"真网卡"发出。

当发现目标IP是回环地址 时，就会选择本地网卡 。

本地网卡，其实就是个**"假网卡"** ，它不像"真网卡"那样有个ring buffer什么的，"假网卡"会把数据推到一个叫 input_pkt_queue 的 链表 中。这个链表，其实是所有网卡共享的，上面挂着发给本机的各种消息。消息被发送到这个链表后，会再触发一个软中断 。

专门处理软中断的工具人**"ksoftirqd"** （这是个内核线程 ），它在收到软中断后就会立马去链表里把消息取出，然后顺着数据链路层、网络层等层层往上传递最后给到应用程序。

工具人ksoftirqd

ping 回环地址和通过TCP等各种协议发送数据到回环地址 都是走这条路径。整条路径从发到收，都没有经过"真网卡"。之所以127.0.0.1叫本地回环地址，可以理解为，消息发出到这个地址上的话，就不会出网络，在本机打个转就又回来了。 所以断网，依然能 ping 通 127.0.0.1。

ping回环地址和ping本机地址有什么区别

我们在mac里执行 ifconfig 。

$ ifconfig
lo0: flags=8049<UP,LOOPBACK,RUNNING,MULTICAST> mtu 16384
    inet 127.0.0.1 netmask 0xff000000
    ...
en0: flags=8863<UP,BROADCAST,SMART,RUNNING,SIMPLEX,MULTICAST> mtu 1500
    inet 192.168.31.6 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.31.255
    ...

能看到 lo0 ，表示本地回环接口，对应的地址，就是我们前面提到的 127.0.0.1 ，也就是回环地址 。

和 eth0 ，表示本机第一块网卡，对应的IP地址是192.168.31.6 ，管它叫本机IP 。

之前一直认为ping本机IP的话会通过"真网卡"出去，然后遇到第一个路由器，再发回来到本机。

为了验证这个说法，可以进行抓包，但结果跟上面的说法并不相同。

ping 127.0.0.1

ping 本机地址

可以看到 ping 本机IP 跟 ping 回环地址一样，相关的网络数据，都是走的 lo0 ，本地回环接口，也就是前面提到的**"假网卡"** 。

只要走了本地回环接口，那数据都不会发送到网络中，在本机网络协议栈中兜一圈，就发回来了。因此 ping回环地址和ping本机地址没有区别 。

127.0.0.1 和 localhost 以及 0.0.0.0 有区别吗

回到文章开头动图里的提问，算是面试八股文里的老常客了。

以前第一次用 nginx 的时候，发现用这几个 IP，都能正常访问到 nginx 的欢迎网页。一度认为这几个 IP 都是一样的。

访问127.0.0.1:80

访问localhost:80

访问0.0.0.0:80

访问本机的IP地址

但本质上还是有些区别的。

首先 localhost 就不叫 IP，它是一个域名，就跟 "baidu.com",是一个形式的东西，只不过默认会把它解析为 127.0.0.1 ，当然这可以在 /etc/hosts 文件下进行修改。

所以默认情况下，使用 localhost 跟使用 127.0.0.1 确实是没区别的。

其次就是 0.0.0.0，执行 ping 0.0.0.0 ，是会失败的，因为它在IPV4中表示的是无效的目标地址 。

$ 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

但它还是很有用处的，回想下，我们启动服务器的时候，一般会 listen 一个 IP 和端口，等待客户端的连接。

如果此时 listen 的是本机的 0.0.0.0 , 那么它表示本机上的所有IPV4地址 。

/* Address to accept any incoming messages. */
#define    INADDR_ANY      ((unsigned long int) 0x00000000) /* 0.0.0.0   */

举个例子。刚刚提到的 127.0.0.1 和 192.168.31.6 ，都是本机的IPV4地址，如果监听 0.0.0.0 ，那么用上面两个地址，都能访问到这个服务器。

当然， 客户端 connect 时，不能使用 0.0.0.0 。必须指明要连接哪个服务器IP。

对于后端程序员来说，127.0.0.1和0.0.0.0这两个IP地址再熟悉不过了，看起来好像就那么回事，但真正较起真来，这两个IP地址到底有什么作用以及到底有什么不同？貌似谁可以轻松回答，但张嘴却又不知从何说起。。。（ 这要是面视，估计真会被这搞砸...）

本文将系统地总结127.0.0.1和0.0.0.0这两个IP地址的作用，以及它们之间的区别，希望能为你解惑。

3、IP地址分类

我们先回顾一下IP地址的基础知识（ 本节内容仅作快速概览，如您对IP地址知识一无所知，建议首先阅读《TCP/IP详解 卷1：协议 - 第3章 IP:网际协议 》）。

3.1IP地址表示

IP地址由两个部分组成，net-id和host-id，即网络号和主机号：

• 1）net-id：表示ip地址所在的网络号；
• 2）host-id：表示ip地址所在网络中的某个主机号码。

即：

IP-address ::=  { <Network-ID>, <Host-ID> }

就像下图这样：

3.2IP地址分类

IP地址一共分为5类，即A～E，它们分类的依据是其net-id所占的字节长度以及网络号前几位。

大致分类如下：

• 1）A类地址：网络号占1个字节，网络号的第一位固定为0；
• 2）B类地址：网络号占2个字节，网络号的前两位固定为10；
• 3）C类地址：网络号占3个字节，网络号的前三位固定位110；
• 4）D类地址：前四位是1110，用于多播(multicast)，即一对多通信；
• 5）E类地址：前四位是1111，保留为以后使用。

其中，ABC三类地址为单播地址（unicast),用于一对一通信，是最常用的。

IP地址分类看下面这张图，可能更直接一些：

这里还有一张IP地址分类的思维导图：

3.3特殊IP地址

特殊IP地址就是用来做一些特殊的事情。RFC1700中定义了以下特殊IP地址：

• 1） {0,0}：网络号和主机号都全部为0，表示“本网络上的本主机”，只能用作源地址；
• 2） {0，host-id}：本网络上的某台主机。只能用作源地址；
• 3） {-1,-1}：表示网络号和主机号的所有位上都是1（二进制），用于本网络上的广播，只能用作目的地址，发到该地址的数据包不能转发到源地址所在网络之外；
• 4） {net-id,-1}：直接广播到指定的网络上。只能用作目的地址；
• 5） {net-id,subnet-id,-1}：直接广播到指定网络的指定子网络上。只用作目的地址；
• 6） {net-id,-1,-1}：直接广播到指定网络的所有子网络上。只能用作目的地址；
• 7） {127，}：即网络号为127的任意ip地址。都是内部主机回环地址(loopback),永远都不能出现在主机外部的网络中。

具体来说，特殊的IP地址，主要是以下这些：

• 1） 0.0.0.0：
  严格说来，0.0.0.0已经不是一个真正意义上的IP地址了。它表示的是这样一个集合：所有不清楚的主机和目的网络。这里的“不清楚”是指在本机的路由表里没有特定条目指明如何到达。对本机来说，它就是一个“收容所”，所有不认识的“三无”人员，一律送进去。如果你在网络设置中设置了缺省网关，那么Windows系统会自动产生一个目的地址为0.0.0.0的缺省路由。
  
  
• 2） 255.255.255.255：
  限制广播地址。对本机来说，这个地址指本网段内(同一广播域)的所有主机。如果翻译成人类的语言，应该是这样：“这个房间里的所有人都注意了！”这个地址不能被路由器转发。
  
  
• 3） 127.0.0.1：
  本机地址，主要用于测试。用汉语表示，就是“我自己”。在Windows系统中，这个地址有一个别名“Localhost”。寻址这样一个地址，是不能把它发到网络接口的。除非出错，否则在传输介质上永远不应该出现目的地址为“127.0.0.1”的数据包。
  
  
• 4） 224.0.0.1：
  组播地址，注意它和广播的区别。从224.0.0.0到239.255.255.255都是这样的地址。224.0.0.1特指所有主机，224.0.0.2特指所有路由器。这样的地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序。如果你的主机开启了IRDP (Internet路由发现协议，使用组播功能)功能，那么你的主机路由表中应该有这样一条路由。
  
  
• 5） 169.254.x.x：
  如果你的主机使用了DHCP功能自动获得一个IP地址，那么当你的DHCP服务器发生故障，或响应时间太长而超出了一个系统规定的时间，Wingdows系统会为你分配这样一个地址。如果你发现你的主机IP地址是一个诸如此类的地址，很不幸，十有八九是你的网络不能正常运行了。
  
  
• 6） 10.x.x.x、172.16.x.x～172.31.x.x、192.168.x.x：
  私有地址，这些地址被大量用于企业内部网络中。一些宽带路由器，也往往使用192.168.1.1作为缺省地址。私有网络由于不与外部互连，因而可能使用随意的IP地址。保留这样的地址供其使用是为了避免以后接入公网时引起地址混乱。使用私有地址的私有网络在接入Internet时，要使用地址翻译(NAT)，将私有地址翻译成公用合法地址。在Internet上，这类地址是不能出现的。

4、127.0.0.1和0.0.0.0的区别

4.1基本情况

通过上节基础知识的回顾，我们回到正题： 127.0.0.1和0.0.0.0地址的区别是什么？

我们先来看下共同点：

• 1）都属于特殊地址；
• 2）都属于A类地址；
• 3）都是IPV4地址。

接下来我们分别看下这两个地址的具体作用，就一目了解了。

4.2 0.0.0.0

IPV4中，0.0.0.0地址被用于表示一个无效的，未知的或者不可用的目标：

• 1） 在服务器中：0.0.0.0指的是本机上的所有IPV4地址，如果一个主机有两个IP地址，192.168.1.1 和 10.1.2.1，并且该主机上的一个服务监听的地址是0.0.0.0,那么通过两个ip地址都能够访问该服务；
• 2） 在路由中：0.0.0.0表示的是默认路由，即当路由表中没有找到完全匹配的路由的时候所对应的路由。

用途总结：

• 1）当一台主机还没有被分配一个IP地址的时候，用于表示主机本身（DHCP分配IP地址的时候）；
• 2）用作默认路由，表示”任意IPV4主机”；
• 3）用来表示目标机器不可用；
• 4）用作服务端，表示本机上的任意IPV4地址。

4.3 127.0.0.1

127.0.0.1属于{127,}集合中的一个，而所有网络号为127的地址都被称之为回环地址，所以回环地址 不等于127.0.0.1，它们是包含关系，即回环地址包含127.0.0.1。

回环地址的定义：
所有发往该类地址的数据包都应该被loop back。

主要用途：

• 1）回环测试：通过使用ping 127.0.0.1 测试某台机器上的网络设备，操作系统或者TCP/IP实现是否工作正常；
• 2）DDos攻击防御：网站收到DDos攻击之后，将域名A记录到127.0.0.1，即让攻击者自己攻击自己；
• 3）程序测试：大部分Web容器测试的时候绑定的本机地址。
  
  * 题外知识：127.0.0.1与localhost的关系
  
  相比127.0.0.1，localhost具有更多的意义。localhost是个域名，而不是一个ip地址。之所以我们经常把localhost与127.0.0.1认为是同一个是因为我们使用的大多数电脑上都讲localhost指向了127.0.0.1这个地址。
  
  在ubuntu系统中，/ets/hosts文件中都会有如下内容：
  
  

127.0.0.1   localhost
127.0.1.1   52im-aliyun
# The following lines are desirable for IPv6 capable hosts
::1     ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0 ip6-localnet
ff00::0 ip6-mcastprefix
ff02::1 ip6-allnodes
ff02::2 ip6-allrouters

上面第一行是几乎每台电脑上都会有的默认配置。
但是localhost的意义并不局限于127.0.0.1。

localhost是一个域名，用于指代this computer或者this host，可以用它来获取运行在本机上的网络服务。

在大多数系统中，localhost被指向了IPV4的127.0.0.1和IPV6的::1：

127.0.0.1    localhost
::1          localhost

所以，在使用的时候要注意确认IPV4还是IPV6。

总结

• 127.0.0.1 是回环地址 。localhost是域名 ，但默认等于 127.0.0.1。
• ping 回环地址和 ping 本机地址，是一样的，走的是lo0 "假网卡" ，都会经过网络层和数据链路层等逻辑，最后在快要出网卡前狠狠拐了个弯 ， 将数据插入到一个链表 后就软中断 通知 ksoftirqd 来进行收数据 的逻辑，压根就不出网络 。所以断网了也能 ping 通回环地址。
• 如果服务器 listen 的是 0.0.0.0，那么此时用127.0.0.1和本机地址都可以 访问到服务。