上一篇讲到，以太网头部数据，也就是每个通信节点都有一个唯一的MAC地址，在通信的时候，指定本机的MAC地址，再指定对方的MAC地址就可以通信了。但是有一个问题，比如我的MAC地址为01 23 45 67 89 01，要发数据到01 23 45 67 89 02，在局域网中，是没有问题的。但是到了广域网，就不行了，因为你并不知道对方是在中国还是在美国。所以，推出了IP地址，用于解决这个问题，下面只讲IPv4。
IP地址，由4个字节构成，也就是255*255*255*255=4228250625（42亿多的IP地址），全球的所有上网设备加起来早以超过此数，虽然IPv4剩余的IP地址已经很紧张了，但勉强还是够用的，因为不同的内网地址是可以重复的，比如A公司100台电脑，每台的IP是192.168.0.101~192.168.0.200，B公司也是100台电脑，IP地址与A公司一样，只是A公司与B公司的路由器外网地址不一样而已。
IP地址分为ABC三类，总的来说，A类地址拥有的子网主机数最多，B类其次，C类最少，其中又分为公网地址与私网地址，也称为外网地址与内网地址，内网地址（10.0.0.0~10.255.255.255或192.168.0.0~192.168.255.255等）只有公网地址能在互连网上通信，不同的网之间，都是以子网掩码来区分的（4字节32位2进制位，前面有多少个1，后面有多少个0），比如你电脑的IP是192.168.0.100，子网掩码为255.255.255.0，你要发数据到192.168.0.101中，那就是内网，算法为（先把192.168.0.100转成十六进制容易理解）0xC0A80064 & 0xFFFFFF00 == 0xC0A80065 & 0xFFFFFF00，就是把你的IP与子网掩码进行与运算，再和对方IP与掩码进行与运算，如果相等，是内网，否则是外网，与外网通信需要通过网关中转你所要发的数据包。
IP地址是如何分配的？所有的IP地址都由国际组织NIC（Network Information Center）负责统一分配的，比如分配1.0.0.0~9.255.255.255给美国，20.0.0.0~20.255.255.255给中国的CNNIC，中国的ISP商再向CNNIC申请，个人用户再向ISP申请，比如家里装个宽带，有可能拥有一个公网IP，有可能得到的是内网IP等等。。。这样就知道某个IP的使用者在哪个国家，哪个ISP，哪个城市，甚至是哪户人家了，如果有黑客攻击了某政府网站，理论上是可以查到是谁攻击的。
IP报文格式：在以太网中1帧数据中，IP数据段占20字节：版本1（填0x45) + 一般服务1(填0) + 数据长度2 + Mark2 + 状态1(填0） + 偏移1（填0）+ 生成周期1 + 类型1（填0x01 ICPM,0x06 TCP,0x11UDP） + 和检验2 + 源IP + 目的IP组成。也就是说，一个以太网数据包，前14字节，为MAC地址信息，紧接着20字节，为IP地址数据，后面还有源端口，目的端口数据，最后才是真正要发送的数据本身。
有了IP地址后，就可以实现世界上任何两台有公网IP地址的主机相互通信，比如我的电脑的IP是192.168.0.100，我要与123.123.123.123的公网IP进行通讯，经过与子网掩码运算，发现是外网IP，则把数据发到网关，网关经过运算，还是外网IP，再把数据发到他的网关，这个网关经过运算，发现还是外网IP，再发到他的网关，总有一次发现是内网的时候，也就找到了123.123.123.123了，数据发到他上面就可以了，这就好比，你想联系到美国总统，你只要联系到你认为最有可能联系到美国总统的人，他也联系到他认为最有可能联系到美国总统的人，如此下去，大概6次后，就可以联系到美国总统了。当然，也有找不到的时候，这时就有个生成周期起作用了，每过一次网关，此数就减1，最大255，如果到了0还没找到，就再也不去找了。防止无修止的找下去。
当然，具体要经过几次，具体如何路由的，不在本文讨论范围之内，比如我的电脑IP地址是192.168.0.100，我要与www.baidu.com进行通讯查资
料，则还是有其它问题的，比如
1、我要先知道www.baidu.com的IP地址，才能进行通讯。（DNS）
2、我要根据IP地址，知道他的MAC地址，才能进行通讯。（ARP）