脑残式网络编程入门(八)：你真的了解127.0.0.1和0.0.0.0的区别？

本文由“小姐姐养的狗”原创发布于“小姐姐味道”公众号，原题《127.0.0.1和0.0.0.0地址的区别》，收录时有优化和改动。感谢原作者的分享。

一、引言

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。

* 推荐：本文作者的另一篇文章《八问WebSocket协议：为你快速解答WebSocket热门疑问》，你或许也感兴趣。

（本文同步发布于：http://www.52im.net/thread-2928-1-1.html）

2、系列文章

本文是系列文章中的第7篇，本系列大纲如下：

《脑残式网络编程入门(一)：跟着动画来学TCP三次握手和四次挥手》
《脑残式网络编程入门(二)：我们在读写Socket时，究竟在读写什么？》
《脑残式网络编程入门(三)：HTTP协议必知必会的一些知识》
《脑残式网络编程入门(四)：快速理解HTTP/2的服务器推送(Server Push)》
《脑残式网络编程入门(五)：每天都在用的Ping命令，它到底是什么？》
《脑残式网络编程入门(六)：什么是公网IP和内网IP？NAT转换又是什么鬼？》
《脑残式网络编程入门(七)：面视必备，史上最通俗计算机网络分层详解》
《脑残式网络编程入门(八)：你真的了解127.0.0.1和0.0.0.0的区别？》（* 本文）

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》）。

3.1 IP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：

3.2 IP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：

（上图来源于《IP地址和子网划分学习笔记之《IP地址详解》》）

这里还有一张IP地址分类的思维导图： 

（上图来源于《IP地址和子网划分学习笔记之《IP地址详解》》）

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。

5、本文小结

127.0.0.1 是一个环回地址。并不表示“本机”。0.0.0.0才是真正表示“本网络中的本机”。

在实际应用中：一般我们在服务端绑定端口的时候可以选择绑定到0.0.0.0，这样我的服务访问方就可以通过我的多个ip地址访问我的服务。

比如：我有一台服务器，一个外网地址A,一个内网地址B，如果我绑定的端口指定了0.0.0.0，那么通过内网地址或外网地址都可以访问我的应用。但是如果我只绑定了内网地址，那么通过外网地址就不能访问。所以如果绑定0.0.0.0，也有一定安全隐患，对于只需要内网访问的服务，可以只绑定内网地址。

附录：更多网络编程和网络通信相关资料

[1] 网络编程基础资料：
《TCP/IP详解 - 第11章·UDP：用户数据报协议》
《TCP/IP详解 - 第17章·TCP：传输控制协议》
《TCP/IP详解 - 第18章·TCP连接的建立与终止》
《TCP/IP详解 - 第21章·TCP的超时与重传》
《技术往事：改变世界的TCP/IP协议（珍贵多图、手机慎点）》
《通俗易懂-深入理解TCP协议（上）：理论基础》
《通俗易懂-深入理解TCP协议（下）：RTT、滑动窗口、拥塞处理》
《理论经典：TCP协议的3次握手与4次挥手过程详解》
《理论联系实际：Wireshark抓包分析TCP 3次握手、4次挥手过程》
《计算机网络通讯协议关系图（中文珍藏版）》
《UDP中一个包的大小最大能多大？》
《P2P技术详解(一)：NAT详解——详细原理、P2P简介》
《P2P技术详解(二)：P2P中的NAT穿越(打洞)方案详解(基本原理篇)》
《P2P技术详解(三)：P2P中的NAT穿越(打洞)方案详解(进阶分析篇)》
《P2P技术详解(四)：P2P技术之STUN、TURN、ICE详解》
《通俗易懂：快速理解P2P技术中的NAT穿透原理》
《高性能网络编程(一)：单台服务器并发TCP连接数到底可以有多少》
《高性能网络编程(二)：上一个10年，著名的C10K并发连接问题》
《高性能网络编程(三)：下一个10年，是时候考虑C10M并发问题了》
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《不为人知的网络编程(六)：深入地理解UDP协议并用好它》
《不为人知的网络编程(七)：如何让不可靠的UDP变的可靠？》
《不为人知的网络编程(八)：从数据传输层深度解密HTTP》
《不为人知的网络编程(九)：理论联系实际，全方位深入理解DNS》
《网络编程懒人入门(一)：快速理解网络通信协议（上篇）》
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《网络编程懒人入门(五)：快速理解为什么说UDP有时比TCP更有优势》
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