第 3 層使用了四個基本過程：
1） 編址；（IP地址）
2） 封裝；（源IP地址和目的IP地址）
3） 路由；（數據包選擇路徑並將其轉發到目的主機）
4） 解封。（網絡層解封該數據包，然後將數據包中包含的第 4 層 PDU 向上傳 送到傳輸層的相應服務。）
網絡層協議：
1) 在傳送用戶數據的網絡層執行的協議包括：
2) Internet 協議第四版 (IPv4)
3) Internet 協議第六版 (IPv6)
4) Novell 互聯網分組交換協議 (IPX)
5) AppleTalk
6) 無連接網絡服務 (CLNS/DECNet)
IPv4 的基本特徵是：
1) 無連接 - 發送數據包前不建立連接。(無連接的意思就是：PC-A給PC-B發送數據包時，事先不和PC-B打招呼。如果數據包抵達目的順序出現錯誤，就只能靠上層服務來解決。)
2) 盡力（不可靠）- 不使用任何開銷來保證數據包送達。（IP 不具備管理和恢復未送達數據包或已損壞數據包的功能。）
3) 介質無關性 - 其運作與傳送數據的介質無關。
IPV4數據包報頭：
本課程將考慮以下 6 個關鍵字段：
1) IP 源地址（IP 源地址字段包含一個 32 位二進制值，代表數據包源主機的網絡層地址。）
2) IP 目的地址（IP 目的地址字段包含一個 32 位二進制值，代表數據包目的主機的網絡層地址。）
3) 生存時間 (TTL)（生存時間 (TTL) 是一個 8 位二進制值，表示數據包的剩餘“壽命”。數據包每經一個路由器（即每一跳）處理，TTL 值便至少減一。當該值變爲零時，路由器會丟棄數據包並從網絡數據流量中將其刪除。此機制可以防止無法到達其目的地的數據在路由環路中的路由器之間無限期轉發。）
4) 服務類型 (QoS)（服務類型字段包含一個 8 位二進制值，用於確定每個數據包的優先級別。也就是說優先處理誰的路由）
5) 協議 （此 8 位二進制值表示數據包傳送的數據負載類型，網絡層參照協議字段將數據傳送到相應的上層協議。）
6) 片偏移量（片偏移量字段用於標識數據包的數據片在重建時的放置順序。也就是重組數據包）
更多片 (MF) 標誌是標誌字段中的一個位，與片偏移量共同用於數據包的分片和重建。如果設置了更多片標誌位，則表示這並非數據包的最後一個數據片。當接收方主機收到 MF = 1 的數據包時，會檢查片偏移量以便了解此數據片在重建的數據包中應放置的位置。當接收方主機收到 MF = 0 且片偏移量中的值非零的幀時，會將該數據片作爲重建的數據包的最後一部分放置。未分片數據包的分片信息全部爲零（MF = 0，片偏移量 =0）。
不分片 (DF) 標誌是標誌字段中的一個位，表示不允許對數據包分片。如果設置了不分片標誌位，則表示不允許對此數據包分片。如果路由器必須對數據包分片後才能將其向下傳送到數據鏈路層但 DF 位卻設置爲 1，則該路由器將丟棄此數據包。
IPv4 報頭的其它字段
版本 - 包含 IP 版本號 (4)
報頭長度 (IHL) - 指定數據包報頭的大小。
數據包長度 - 此字段以字節爲單位，提供了包括報頭和數據在內的整個數據包的大小。
標識 - 此字段主要用於唯一標識原始 IP 數據包的數據片。
報頭校驗和 - 校驗和字段用於對數據包報頭執行差錯校驗。
選項 - IPv4 報頭中爲提供其它服務另行準備了一些字段，但這些字段極少使用。
網絡的劃分依據包括以下因素：(優點就是增加了安全性、方便了管理、減少廣播域的大小。)
1) 地理位置;
2) 用途;
3) 所有權.
什麼是分層編址：
Pv4 地址具有由兩個部分組成：第一部分標識網絡，第二部分則標識網絡中的主機。這兩部分對於完整的 IP 地址缺一不可。
IPv4 地址被劃分爲八個位一組（二進制八位數）的四組。將每個二進制八位數轉換爲其十進制數值後，完整的地址可以寫作四個十進制數值，並用點號加以分隔。
例如 192.168.18.57
如圖所示，此例中的前三個二進制八位數 (192.168.18) 可以標識該地址的網絡部分，最後一個二進制八位數 (57) 標識主機。
這就是分層編址 — 網絡部分表明了每個唯一的主機地址位於哪個網絡中。路由器只需知道如何到達每個網絡，而不需要知道每臺主機的位置。
地址中用作網絡部分的位數稱爲前綴長度。
路由表中的路由有三個主要特點：
1) 目的網絡
2) 下一跳
3) 度量
路由是精確匹配的：
什麼叫精確匹配，例如前往 10.1.1.55 的數據包，其路由選擇的優先順序將是：
1. 10.1.1.0
2. 10.1.0.0
3. 10.0.0.0
4. 0.0.0.0（如果配置了此默認路由，0.0.0.0就是指所有網絡。）
5. 丟棄
路由器處理數據包的過程：
1） 路由器收到一個數據包後刪除第2層封裝；
2） 提取目的IP地址；
3） 檢查路由表中是否有匹配條目；（無匹配則丟棄）
4） 在路由表中找到此網絡；
5） 重新封裝數據包；
6） 將數據包發送到那個網絡去。
靜態路由：需要手工在路由器上配置目的網絡的下一條地址，缺點維護複雜。
動態路由：路由器動態共享其路由協議所依據的規則集，就是把自己的路由表共享給鄰居 ，（缺點就是：交換路由信息增加了消耗網絡帶寬的開銷）