网络向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。
网络发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（也就是IP数据报）独立的发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。网络层不提供服务质量的承诺。也就是说所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（即不按序到达终点），当然也不保证分组交付的时限。
硬件：路由器，网关
网络协议IP
- 地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol)
- 逆地址解析协议RARP（Reverse Address Resolution Protocol）
- 网际控制报文协议ICMP（Intrenet Control Message Protocol）
网际组管理协议IGMP（Internet Group Management Protocol）
由于网际协议IP是用来使互连起来的许多计算机网络能够进行通信，因此TCP/IP体系中的网络层常常被称为网际层（Internet layer），或IP层。
将网路进行互相连接起来的使用的中间设备
1）物理层使用的中间设备叫做转发器
2）数据链路层使用的设备叫做网桥或桥接器（bridge）
3）网络层使用的中间设备叫做路由器（router）
4）在网络层以上使用的设备叫做网关（gateway）。用网关连接两个不兼容的系统需要在高层进行协议的转换
基本概念
主机：配有IP地址，但是不进行路由控制的设备
路由器：即配有IP地址，又能进行路由控制
节点：主机和路由器的统称；
协议头格式
- 4位版本号（version）：指定IP的协议版本号，对于IPV4来说就是4
- 4位头部长度（header length）：IP头部的长度是多少个32bit，也就是length*4的字节数，4bit表示最大的数字是15，因此IP头部的最大字节数是60。
- 8位的服务类型(Type Of Server):3位优先权字段(已经弃用），4位TOS字段，和一位保留字段（必须置为0），4位TOS分别表示的是：最小延时、最大吞吐量、最高可靠性、最小成本。这四者相互冲突，只能选择一个。对于ssh/Telnet这样的应用程序，最小延时比较重要，对于ftp这样的程序，最大吞吐量比较重要。
- 16位总长度（total length）:IP数据报整体占多少个字节
- 16位标识(id):唯一的标识主机发送的报文，如果IP报文在数据链路层被分片了，那么每一个片中的报文是一样的
- 3位标志字段：第一位保留，第二位置为1，表示禁止分片，如果报文长度超过MTU，IP模块就会丢弃报文，第三位表示“更多分片”，如果分片了的话，最后一个分片置为1
- 13位分片偏移（framegament offset）：片偏移指出：较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。片偏移一般以8个字节为偏移单位。每个分片长度一定是8字节的整数倍
- 生存时间（Time To Live）：数据报到达目的地的最大报文跳数，一般是64，每次经过一个路由TTL-=-1，直到减到0还没有到达，那么就丢弃。这个字段主要用来防止出现路由循环。
- 8位协议：表示上次协议的类型
网段划分
IP地址分为两个部分，网络号和主机号
网络号：保证相互连接的两个网段具有不同的标识
主机号：同一网段内，主机之间具有相同的网络号，但是必须要有不同的主机号
- 不同的子网其实就是将网络号相同的主机放在了一起
如果子网中新增了一台主机，则这台主机的网络号和这个子网的网络号一样，但是主机号不能喝子网中的其他主机重复。
如何进行管理子网内的IP？
有一种技术叫做DHCP（动态主机配置协议），能自动的给子网内新增主机节点分配IP地址，避免了手动管理IP的不便。
一般的路由器都带有DHCP功能，因此路由器也可以看做一个DHCP服务器。
IP地址划分为五类
- A类：0.0.0.0到127.255.255.255
- B类：128.0.0.0到191.255.255.255
- C类：192.0.0.0到223.255.255.255
- D类：224.0.0.0到239.255.255.255
- E类：240.0.0.0到247.255.255.255
我们在大多数的情况下只是申请的B类的网络地址，这样造成其他类的浪费，针对于这种情况我们提出了新的划分方案CIDR(Classless Interdomain Routing）（无类别域间路由）
- 引入一个额外的量子网掩码（subnet mask）来区分网络和主机号
- 子网掩码是一个32位的正整数，通常用一串0来结尾
- 将IP地址和子网掩码进行按位与操作，得到的结果就是网络号
- 网络号和主机号的划分与这个IP地址是A类、B类、C类无关
特殊的IP地址
- 将IP地址中的主机地址全设为0就变成了网络号，代表这个局域网
- IP地址中的主机地址全设为1就变成了广播地址，用于给同一链路中相互连接的所有主机发送数据包。
- 127.*的IP地址用于本机环回（loop back）测试，通常是127.0.0.1
IP地址的数量限制
我们知道IP地址（IPV4）是一个4字节32位正整数，那么总共有2的32次方，大概43亿左右，这意味着每一个主机都需要一个IP地址，
CIDR（无类域间路由）在一定的成都上缓解了IP地址不够用的问题，但是IP到底值的绝对上限并没有增加，这时候我们有提出了三种方式：
- 动态分配IP地址：只给接入网络的设备分配IP地址，因此同意MAC地址的设备，每次接入互联网中得到的IP地址并不一定是相同的。
- NAT技术
- IPV6:IPV6并不是IPV4的简单的升级版，这是之间互不相干的两个协议，IPV6用16字节128位来表示一个IP地址，但是目前的IPV6还是没有普及的。
私有IP地址和公有IP地址
10.*前8位是网络号，共16777216个地址
172.16.到172.31.前12位为网络号，共1048576个地址
192.168.*前16位是网络号，共65536个地址，包含在这个范围中的都成为了私有IP地址，其余的则称为全局IP（或公网IP）；
- 一个路由器可以配置两个IP地址，一个是WAN口IP，一个是LAN口IP（子网IP）
- 路由器LAN口连接的主机，都从属于当前这个路由器的子网中。
- 不同的路由器，子网IP其实都是一样的（通常都是192.168.1.1），子网内的主机IP地址不能重复，但是子网之间的IP就可以进行重复了。
- 每一个家用路由器，其实又作为运营商路由器 子网中的一个节点，这样的运营商路由器可能会有很多级，最外层的运营商路由器，WAN口IP就是一个公网IP了。
- 子网内的主机需要和外网进行通信时，路由器将IP首部中的IP地址进行替换（替换成WAN口IP），这样逐级进行替换 ，最终数据包中的IP地址成为一个公网IP，这种技术叫做NAT技术。（Network Address Translation，网络地址转换）。
- 如果希望我们自己实现的服务器程序，能够在公网上被访问到，就需要把程序部署在一台具有外网IP的服务器上，这样的服务器可以在阿里云/腾讯云上进行购买。