网络为什么断网了还能ping通127。0。0。1

　　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。然后在控制台输入ping127。0。0。1。ping127。0。0。1PING127。0。0。1（127。0。0。1）：56databytes64bytesfrom127。0。0。1：icmpseq0ttl64time0。080ms64bytesfrom127。0。0。1：icmpseq1ttl64time0。093ms64bytesfrom127。0。0。1：icmpseq2ttl64time0。074ms64bytesfrom127。0。0。1：icmpseq3ttl64time0。079ms64bytesfrom127。0。0。1：icmpseq4ttl64time0。079msC127。0。0。1pingstatistics5packetstransmitted，5packetsreceived，0。0packetlossroundtripminavgmaxstddev0。0740。0810。0930。006ms
　　说明，拔了网线，ping127。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。Addresstoloopbackinsoftwaretolocalhost。defineINADDRLOOPBACK0x7f000001127。0。0。1
　　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。
　　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ping127。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，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。
　　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（AFINET，SOCKSTREAM，0）；，其中AFINET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。SOCKSTREAM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socksendmsg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ringbuffer，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socket（AFINET，SOCKRAW，IPPROTOICMP），SOCKRAW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socksendmsg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。
　　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ringbuffer什么的，假网卡会把数据推到一个叫inputpktqueue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。
　　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。ifconfiglo0：flags8049UP，LOOPBACK，RUNNING，MULTICASTmtu16384inet127。0。0。1netmask0xff000000。。。en0：flags8863UP，BROADCAST，SMART，RUNNING，SIMPLEX，MULTICASTmtu1500inet192。168。31。6netmask0xffffff00broadcast192。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。
　　ping127。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etchosts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ping0。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。ping0。0。0。0PING0。0。0。0（0。0。0。0）：56databytesping：sendto：Noroutetohostping：sendto：Noroutetohost
　　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。Addresstoacceptanyincomingmessages。defineINADDRANY（（unsignedlongint）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。
　　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。