首发于集体公众号：golang小白成长记
原文地址：硬核图解！断网了，还能ping通 127.0.0.1 吗？为什么？

你女神爱不爱你，你问她，她可能不会通知你。

但网通不通，你 ping 一下就晓得了。

可能看到题目，你就晓得答案了，然而你理解背地的起因吗？那如果把 127.0.0.1 换成 0.0.0.0 或 localhost 会怎么样呢？ 你晓得这几个IP有什么区别吗？

以前面试的时候就遇到过这个问题，大家看个动图理解下面试官和我过后的场景，求过后小白的心里暗影面积。

话不多说，咱们间接开车。

拔掉网线，断网。

而后在控制台输出 ping 127.0.0.1。

$ ping 127.0.0.1PING 127.0.0.1 (127.0.0.1): 56 data bytes64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.080 ms64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.093 ms64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.074 ms64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.079 ms64 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 lossround-trip min/avg/max/stddev = 0.074/0.081/0.093/0.006 ms

阐明，拔了网线，ping 127.0.0.1 是能ping通的。

其实这篇文章看到这里，题目前半个问题曾经被答复了。然而咱们能够再想深一点。

为什么断网了还能 ping 通 127.0.0.1 呢？

这能阐明你不必交网费就能上网吗？

不能。

首先咱们须要进入根底科普环节。

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 结尾的都属于回环地址，也是 IPV4 的非凡地址，没什么情理，就是人为规定的。

而127.0.0.1是泛滥回环地址中的一个。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，也没什么情理。

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

IPv4 的地址是 32 位的，2的32次方，大略是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也的确用完了。

所以就有了IPV6， IPv6 的地址是 128 位的，大略是2的128次方≈10的38次方。据说地球的沙子数量大略是 10的23次方，所以IPV6的IP能够认为用不完。

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，那么能够省略不写。

在IPV4下的回环地址是 127.0.0.1，在IPV6下，表白为 ::1 。两头把间断的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 地址中只容许呈现⼀次两个间断的冒号。

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。

什么是 ping

ping 是应用层命令，能够了解为它跟游戏或者聊天软件属于同一层。只不过聊天软件能够收发音讯，还能点个赞什么的，有很多简单的性能。而 ping 作为一个小软件，它的性能比较简单，就是尝试发送一个小小的音讯到指标机器上，判断目标机器是否可达，其实也就是判断指标机器网络是否能连通。

ping利用的底层，用的是网络层的ICMP协定。

尽管ICMP协定和IP协定都属于网络层协定，但其实ICMP也是利用了IP协定进行音讯的传输。

所以，大家在这里齐全能够简略的了解为 ping 某个IP 就是往某个IP地址发个音讯。

TCP发数据和ping的区别

个别状况下，咱们会应用 TCP 进行网络数据传输，那么咱们能够看下它和 ping 的区别。

ping和其余应用层软件都属于应用层。

那么咱们横向比照一下，比方说聊天软件，如果用的是TCP的形式去发送音讯。

为了发送音讯，那就得先晓得往哪发。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。

要应用 socket , 那么首先须要创立它。

在 TCP 传输中创立的形式是 socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);，其中 AF_INET 示意将应用 IPV4 里 host:port 的形式去解析待会你输出的网络地址。SOCK_STREAM 是指应用面向字节流的 TCP 协定，工作在传输层。

创立好了 socket 之后，就能够欢快的把要传输的数据写到这个文件里。调用 socket 的sendto接口的过程中过程会从用户态进入到内核态，最初会调用到 sock_sendmsg 办法。

而后进入传输层，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 ，顺着网卡就收回去了。

回到 ping ， 整个过程也根本跟 TCP 发数据相似，差别的中央次要在于，创立 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（网络层协定）的数据，是再适合不过了。ping 在进入内核态后最初也是调用的 sock_sendmsg 办法，进入到网络层后加上ICMP和IP头后，数据链路层加上MAC头，也是顺着网卡收回。因而 实质上ping 跟 一般利用发消息 在程序流程上没太大差异。

这也解释了为什么当你发现狐疑网络有问题的时候，他人第一工夫是问你能ping通吗？因为能够简略了解为ping就是本人组了个数据包，让零碎按着其他软件发送数据的门路往外发一遍，能通的话阐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

后面提到，有网的状况下，ping 最初是通过网卡将数据发送进来的。

那么断网的状况下，网卡曾经不工作了，ping 回环地址却一切正常，咱们能够看下这种状况下的工作原理。

从应用层到传输层再到网络层。这段门路跟ping外网的时候是简直是一样的。到了网络层，零碎会依据目标IP，在路由表中获取对应的路由信息，而这其中就蕴含抉择哪个网卡把音讯收回。

当发现指标IP是外网IP时，会从"真网卡"收回。

当发现指标IP是回环地址时，就会抉择本地网卡。

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，下面挂着发给本机的各种音讯。音讯被发送到这个链表后，会再触发一个软中断。

专门解决软中断的工具人"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音讯取出，而后顺着数据链路层、网络层等层层往上传递最初给到应用程序。

ping 回环地址和通过TCP等各种协定发送数据到回环地址都是走这条门路。整条门路从发到收，都没有通过"真网卡"。之所以127.0.0.1叫本地回环地址，能够了解为，音讯收回到这个地址上的话，就不会出网络，在本机打个转就又回来了。所以断网，仍然能 ping 通 127.0.0.1。

ping回环地址和ping本机地址有什么区别

咱们在mac里执行 ifconfig 。

$ ifconfiglo0: 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，示意本地回环接口，对应的地址，就是咱们后面提到的 127.0.0.1 ，也就是回环地址。

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

之前始终认为ping本机IP的话会通过"真网卡"进来，而后遇到第一个路由器，再发回来到本机。

为了验证这个说法，能够进行抓包，但后果跟下面的说法并不相同。


能够看到 ping 本机IP 跟 ping 回环地址一样，相干的网络数据，都是走的 lo0，本地回环接口，也就是后面提到的"假网卡"。

只有走了本地回环接口，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。因而 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

回到文章结尾动图里的发问，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，都能失常拜访到 nginx 的欢送网页。一度认为这几个 IP 都是一样的。

但实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",是一个模式的货色，只不过默认会把它解析为 127.0.0.1 ，当然这能够在 /etc/hosts 文件下进行批改。

所以默认状况下，应用 localhost 跟应用 127.0.0.1 的确是没区别的。

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中示意的是有效的指标地址。

$ ping 0.0.0.0PING 0.0.0.0 (0.0.0.0): 56 data bytesping: sendto: No route to hostping: sendto: No route to host

但它还是很有用途的，回忆下，咱们启动服务器的时候，个别会 listen 一个 IP 和端口，期待客户端的连贯。

如果此时 listen 的是本机的 0.0.0.0 , 那么它示意本机上的所有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 ，那么用下面两个地址，都能拜访到这个服务器。

当然， 客户端 connect 时，不能应用 0.0.0.0 。必须指明要连贯哪个服务器IP。

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"，都会通过网络层和数据链路层等逻辑，最初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告诉 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和本机地址都能够拜访到服务。

最初

最近工作上的事件太忙，原本就黑的黑眼圈，就更黑了，鸽了大家这么久切实不好意思哈。

这篇文章里，有几张大图原本都是动图，然而发现动起来之后发现字太小，点开来放大之后图又不会动了。有些影响体验，我就先改成动态图吧。

欢送大家加我微信（公众号里右下角“分割我”），相互围观朋友圈砍一刀啥的哈哈。

如果文章对你有帮忙，看下文章底部右下角，做点正能量的事件（点两下）反对一下。（疯狂暗示，托付托付，这对我真的很重要！）

我是小白，咱们下期见。

参考资料

《127.0.0.1 之本机网络通信过程知多少 ?！》—— 举荐关注飞哥的《开发内功修炼》

文章举荐：

  • 动图图解！既然IP层会分片，为什么TCP层也还要分段？
  • 动图图解！GMP模型里为什么要有P？背地的起因让人暖心
  • i/o timeout，心愿你不要踩到这个net/http包的坑
  • 妙啊! 程序猿的第一本互联网黑话指南
  • 程序员防猝死指南
  • 我感觉，我可能要拿图灵奖了。。。
  • 给大家争脸了，用了三年golang，我还是没答对这道内存透露题
  • 硬核！漫画图解HTTP知识点+面试题
  • TCP粘包 数据包：我只是犯了每个数据包都会犯的错 |硬核图解
  • 硬核图解！30张图带你搞懂！路由器，集线器，交换机，网桥，光猫有啥区别？
别说了，一起在常识的陆地里呛水吧

关注公众号:【golang小白成长记】