TCP/IP详解------环回接口

1 loopback interface        

        大多数的产品都支持环回接口（Loopback Interface），以允许运行在同一台主机上的客户程序和服务器程序通过TCP/IP进行通信。A类网络号127就是为环回接口预留的。根据惯例，大多数系统把IP地址127.0.0.1分配给这个接口，并命名为localhost。一个传给环回接口的IP数据报不能在任何网络上出现。我们想象，一旦传输层检测到目的端地址是环回地址时，应该可以省略部分传输层和所有网络层的逻辑操作。但是大多数的产品还是照样完成传输层和网络层的所有过程，只是当IP数据报离开网络层时把它返回给自己。

 

 

 

图中需要指出的关键点是：

1) 传给环回地址（一般是1 2 7 . 0 . 0 . 1）的任何数据均作为IP输入。

2) 传给广播地址或多播地址的数据报复制一份传给环回接口，然后送到以太网上。这是因为广播传送和多播传送的定义包含主机本身。

3 ) 任何传给该主机IP地址的数据均送到环回接口。

看上去用传输层和 I P层的方法来处理环回数据似乎效率不高，但它简化了设计，因为环回接口可以被看作是网络层下面的另一个链路层。网络层把一份数据报传送给环回接口，就像传给其他链路层一样，只不过环回接口把它返回到 IP的输入队列中。 

2 设备上的环回接口

    Loopback接口是虚拟接口，是一种纯软件性质的虚拟接口。任何送到该接口的网络数据报文都会被认为是送往设备自身的。大多数平台都支持使用这种接口来模拟真正的接口。这样做的好处是虚拟接口不会像物理接口那样因为各种因素的影响而导致接口被关闭。事实上，将Loopback接口和其他物理接口相比较，可以发现Loopback接口有以下几条优点：
    1.Loopback接口状态永远是up的，即使没有配置地址。这是它的一个非常重要的特性。
    2.Loopback接口可以配置地址，而且可以配置全1的掩码,可以节省宝贵的地址空间。
    3.Loopback接口不能封装任何链路层协议。   

3 环回路由

        当设备给其自身发数据包时，是把该数据包送往其loopback接口（其实是直接送给cpu处理）。但如果目的IP不是其loopback地址，它如何得知数据包的目的地址就是它自己的IP地址呢？此时就需要环回路由来识别了。一般pc网卡上的IP及一些低端网络设备的管理IP都默认指向其环回接口，但很多高端设备都需要手动设置环回路由。例如一台路由器的其中一个接口地址为61.175.201.54，则环回路由应该设置为61.175.201.54/32 127.0.0.1，以表示该地址就在自身接口上。       

4  应用举例

        就拿pc来说，pc的网卡就相当于路由器的一个接口。如一台pc网卡上设置的地址为220.172.115.50，网卡连接正常时，协议状态up，在dos命令行状态下输入ipconfig便可看到该网卡上的IP地址。此时在主机上ping其网卡地址的过程如下：主机发送一个icmp包，目的地址为220.172.115.50，请求对方回答；主机根据默认环回主机路由发现数据包目的地址的下一跳指向其loopback接口（主机事先并不知道该地址就在其网卡上），于是将数据包发往其loopback接口（即直接发往cpu）；之后主机收到源IP为220.172.114.50的ping包，于是对该数据包进行回答，回应包亦根据环回路由原路返回。

        从该过程可看出，该数据包的始发点和被接收点都在同一个接口（即主机本身的loopback接口），寻址过程为一个环回过程，因此该接口称之为“环回接口”。当网卡连接断开时，协议down下，用ipconfig便发现“media disconnected”等提示，无IP地址显示。ping 220.172.115.50便出现“destination unreachable”等提示（由于网卡协议没起来，主机没能发现相应路由，无法做出转发决定，从而提示路由不可达）。但此时ping 127.0.0.0/8网段的IP均能ping通，因为一般pc默认把127.0.0.0/8网段IP作为loopback地址，当主机发现该数据包的目的地址为其自身的环回地址时，便将该数据包直接送往其cpu。由此可看出ping通环回地址并不表示就能ping通网卡地址，因此不要拿ping 127.0.0.1来检测网卡的好坏，这样做是行不通的。
        下面我们来看看关于路由器的例子。如routerA的接口s0/1与routerB的接口s0/2直接相连，routerA s0/1的地址为202.56.112.11而routerB s0/2的地址为202.56.112.12，两台路由器都没有做接口环回路由。此时在routerA上ping其接口s0/1的IP地址能ping通，但tracert 202.56.112.11便发现该数据包并未直接送给routerA本身，而是通过routerB后再回到routerA的。第一次遇到这种情况时我也很诧异，但理解环回的概念以后，这个疑惑也就自然解开。下面我们也来看看该数据包的寻址过程：首先路由器（cisco2600以上）没有默认接口地址的loopback路由，并且这两台router也没有做相关手工设置。因此当routerA发送目的地址为其s0/1的icmp ping包时，routerA查找路由表没发现指向环回接口的主机路由（主机路由优先级高于网络路由），于是根据直连路由将该数据包转发到routerB；routerB接收到该数据包后也根据直连路由将其转发给routerA；routerA收到该ping包后，作出回应，回应包原路返回。因而便出现一个有趣的现象，routerA ping自己的延迟比其ping routerB的延迟还要大。为此很多设备都手工设置了本地环回路由，从而减少不必要的麻烦。

 

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