網通不通，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有什么區別嗎？

話不多說，我們直接開車。

拔掉網線，斷網。

然后在控制臺輸入ping 127.0.0.1。

$ping127.0.0.1
PING127.0.0.1(127.0.0.1):56databytes
64bytesfrom127.0.0.1:icmp_seq=0ttl=64time=0.080ms
64bytesfrom127.0.0.1:icmp_seq=1ttl=64time=0.093ms
64bytesfrom127.0.0.1:icmp_seq=2ttl=64time=0.074ms
64bytesfrom127.0.0.1:icmp_seq=3ttl=64time=0.079ms
64bytesfrom127.0.0.1:icmp_seq=4ttl=64time=0.079ms
^C
---127.0.0.1pingstatistics---
5packetstransmitted,5packetsreceived,0.0%packetloss
round-tripmin/avg/max/stddev=0.074/0.081/0.093/0.006ms

說明，拔了網線，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被回答了。但是我們可以再想深一點。

為什么斷網了還能 ping 通 127.0.0.1 呢？

這能說明你不用交網費就能上網嗎？

不能。

首先我們需要進入基礎科普環節。

不懂的同學看了就懂了，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，一個字節有 8 位，共 4 個字節。

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

而127.0.0.1是眾多回環地址中的一個。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。

/*Addresstoloopbackinsoftwaretolocalhost.*/
#defineINADDR_LOOPBACK0x7f000001/*127.0.0.1*/

回環地址

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。據說地球的沙子數量大概是 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回環地址

在IPV4下的回環地址是 127.0.0.1，在IPV6下，表達為 ::1 。中間把連續的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?次兩個連續的冒號。

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消息，還能點個贊什么的，有很多復雜的功能。

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絡是否能連通。

ping應用的底層，用的是網絡層的ICMP協議。

IP和ICMP和Ping所在分層

雖然ICMP協議和IP協議都屬于網絡層協議，但其實ICMP也是利用了IP協議進行消息的傳輸。

ip和icmp的關系

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地址發個消息。

TCP發數據和ping的區別

一般情況下，我們會使用 TCP 進行網絡數據傳輸，那么我們可以看下它和 ping 的區別。

ping和普通發消息的關系

ping和其他應用層軟件都屬于應用層。

那么我們橫向對比一下，比方說聊天軟件，如果用的是TCP的方式去發送消息。

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

要使用 socket , 那么首先需要創建它。

在 TCP 傳輸中創建的方式是 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絡地址。

SOCK_STREAM 是指使用面向字節流的 TCP 協議，工作在傳輸層。

創建好了 socket 之后，就可以愉快的把要傳輸的數據寫到這個文件里。調用 socket 的sendto接口的過程中進程會從用戶態進入到內核態，最后會調用到 sock_sendmsg 方法。

然后進入傳輸層，帶上TCP頭。網絡層帶上IP頭，數據鏈路層帶上 MAC頭等一系列操作后。進入網卡的發送隊列 ring buffer ，順著網卡就發出去了。

回到 ping ， 整個過程也基本跟 TCP 發數據類似，差異的地方主要在于，創建 socket 的時候用的是 socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP)，SOCK_RAW 是原始套接字 ，工作在網絡層， 所以構建ICMP（網絡層協議）的數據，是再合適不過了。

ping 在進入內核態后最后也是調用的 sock_sendmsg 方法，進入到網絡層后加上ICMP和IP頭后，數據鏈路層加上MAC頭，也是順著網卡發出。因此 本質上ping 跟 普通應用發消息 在程序流程上沒太大差別。

這也解釋了為什么當你發現懷疑網絡有問題的時候，別人第一時間是問你能ping通嗎？因為可以簡單理解為ping就是自己組了個數據包，讓系統按著其他軟件發送數據的路徑往外發一遍，能通的話說明其他軟件發的數據也能通。

為什么斷網了還能 ping 通 127.0.0.1

前面提到，有網的情況下，ping 最后是通過網卡將數據發送出去的。

那么斷網的情況下，網卡已經不工作了，ping 回環地址卻一切正常，我們可以看下這種情況下的工作原理。

ping回環地址

從應用層到傳輸層再到網絡層。這段路徑跟ping外網的時候是幾乎是一樣的。到了網絡層，系統會根據目的IP，在路由表中獲取對應的路由信息，而這其中就包含選擇哪個網卡把消息發出。

當發現目標IP是外網IP時，會從"真網卡"發出。

當發現目標IP是回環地址時，就會選擇本地網卡。

本地網卡，其實就是個"假網卡"，它不像"真網卡"那樣有個ring buffer什么的，"假網卡"會把數據推到一個叫 input_pkt_queue 的 鏈表 中。這個鏈表，其實是所有網卡共享的，上面掛著發給本機的各種消息。消息被發送到這個鏈表后，會再觸發一個軟中斷。

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

工具人ksoftirqd

ping 回環地址和通過TCP等各種協議發送數據到回環地址都是走這條路徑。整條路徑從發到收，都沒有經過"真網卡"。之所以127.0.0.1叫本地回環地址，可以理解為，消息發出到這個地址上的話，就不會出網絡，在本機打個轉就又回來了。所以斷網，依然能 ping 通 127.0.0.1。

ping回環地址和ping本機地址有什么區別

我們在mac里執行 ifconfig 。

$ifconfig
lo0:flags=8049mtu16384
inet127.0.0.1netmask0xff000000
...
en0:flags=8863mtu1500
inet192.168.31.6netmask0xffffff00broadcast192.168.31.255
...

能看到 lo0，表示本地回環接口，對應的地址，就是我們前面提到的 127.0.0.1 ，也就是回環地址。

和 eth0，表示本機第一塊網卡，對應的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"真網卡"出去，然后遇到第一個路由器，再發回來到本機。

為了驗證這個說法，可以進行抓包，但結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 回環地址一樣，相關的網絡數據，都是走的 lo0，本地回環接口，也就是前面提到的"假網卡"。

只要走了本地回環接口，那數據都不會發送到網絡中，在本機網絡協議棧中兜一圈，就發回來了。因此 ping回環地址和ping本機地址沒有區別。

127.0.0.1 和 localhost 以及 0.0.0.0 有區別嗎

回到文章開頭動圖里的提問，算是面試八股文里的老常客了。

以前第一次用 nginx 的時候，發現用這幾個 IP，都能正常訪問到 nginx 的歡迎網頁。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

但本質上還是有些區別的。

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 確實是沒區別的。

其次就是 0.0.0.0，執行 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。

$ping0.0.0.0
PING0.0.0.0(0.0.0.0):56databytes
ping:sendto:Noroutetohost
ping:sendto:Noroutetohost

但它還是很有用處的，回想下，我們啟動服務器的時候，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。

/*Addresstoacceptanyincomingmessages.*/
#defineINADDR_ANY((unsignedlongint)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，如果監聽 0.0.0.0 ，那么用上面兩個地址，都能訪問到這個服務器。

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器IP。

總結

127.0.0.1 是回環地址。localhost是域名，但默認等于 127.0.0.1。

ping 回環地址和 ping 本機地址，是一樣的，走的是lo0 "假網卡"，都會經過網絡層和數據鏈路層等邏輯，最后在快要出網卡前狠狠拐了個彎， 將數據插入到一個鏈表后就軟中斷通知 ksoftirqd 來進行收數據的邏輯，壓根就不出網絡。所以斷網了也能 ping 通回環地址。

如果服務器 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。

審核編輯：劉清