網絡層的路由主要負責在複雜的網絡環境中，找到從一個主機到另一個主機發送數據時合適的路徑。
確定路徑的方法：先由路由表查找目標網絡，再由ARP協議發現目標主機。
主機：配有IP地址，但是不進行路由控制的設備
路由器：即配有IP地址，又能進行路由控制
節點：主機和路由器的統稱
這裏我們應該理解：網絡層協議中的目的IP負責找到目標主機，傳輸層中的目的端口號負責找到該主機對應程序，從而網絡套接字通過IP+端口號的方式可以實現兩個網絡進程間的通信。
IP協議段格式
- 8位服務器類型 TOS：2位優先權字段- 已經棄用，4位TOS字段- 最小延時，最大吞吐量，最高可靠性，最小成本 根據需求只能選一個，1位保留字段- 必須置0
- 3位標誌字段：第一位保留，第二位爲1表示禁止分片（若報文長度超過MTU- 最大傳輸單元會被丟棄），第三位表示更多分片（最後一個分片置爲0，其他分片置爲1）
- IP的分包和分用：
通過4位首部長度和16位總長度，可以將IP報頭和有效載荷的分離
通過8位協議和目的IP地址知道如何分用
關於IP層的分片：
保證IP層對報文分片後能正確組裝：16位標識+3位標誌+13位片偏移
UDP協議對是否分片並不在意；但使用TCP協議時最好避免分片，因爲在按序組裝時如果發現部分分片丟失，則會重新全部再請求一次，這樣很浪費時間和資源。因此在傳輸層TCP建立連接時，通信雙方就應該相互通告MSS=MTU-TCP報頭-IP報頭，避免分片行爲發生。
MTU=1500字節=MSS+TCP報頭（20~60字節）+IP報頭（20 ~60字節）
MTU：最大傳輸單元（不包含自己的報頭長度） - 數據鏈路層最大傳輸單元爲1500字節，網絡層最大傳輸單元爲1480字節
MSS：最大傳輸數據段（不包含所有報頭長度） - 網絡層最大有效載荷爲1460字節（考慮TCP報頭）
思考：3000字節的IP報文至少分爲幾片？
當然是3片，因爲最大傳輸數據報只能1460字節，2片不夠。
網段劃分
IP地址分爲兩部分：網絡號和主機號
網絡號：保證不同的局域網間具有不同的標識。
主機號：同一局域網內的不同主機間具有不同的標識。
- 不同的子網，就是把網絡號相同的主機放到一起。
- 如果在子網內新增一臺主機，則這臺主機的網絡號與子網號相同，但不與同一子網內的其他主機重複。
管理子網IP
手動管理IP地址，並保證每個主機的IP不相同是一件很麻煩的事情，所以我們需要使用其他技術。
- DHCP技術
使用DHCP技術能夠自動爲子網新增的主機節點分配IP地址。一般的路由器都帶有此功能，所以也稱路由器爲DHCP服務器。 - CIDR方案
我們曾經將所有的IP地址分爲 A，B，C，D，E五類，但我們發現大多數組織都申請B類網絡地址，導致B類地址很快就分配完了，而A類卻浪費了大量的地址。
針對上述情況，我們提出了新的劃分方案 - CIDR。此方案是通過引入一個額外的子網掩碼用來區分網絡號和子網號，其中將IP地址和32位的子網掩碼進行“按位與”運算就可以得到網絡號，由此我們便不再需要用A，B類進行劃分。
IP地址
- 主機位全0時，表示網絡號代表這個局域網。
- 主機位全1時，表示廣播地址，用於給同一鏈路中相互連接的所有主機發送數據包。
- 127.*的IP地址用於本機環回測試，通常使用127.0.0.1
- 私有IP地址
如果一個組織內部組建局域網的IP地址，它只用於局域網內的通信，而不直接連接到Internet上。理論上可以使用任意IP地址，但在RFC 1918中規定了用於組建的私有IP地址主要有以下三類，其餘的稱爲公網IP（全局IP）
一：10.* 只有前8位是網絡號，共有16,777,216個地址
二：192.168.* 前16位是網絡號，共有65,536個地址
三：172.16. 到172.31. 前12位爲網絡號，共有1,048,576個地址
- 一個路由器可以配置兩個IP地址，WAN口IP和LAN口IP。
其中WAN口IP是對外的IP，LAN口IP是對內的IP。所以同一局域網內不同的路由器，它的WAN口IP不同，但是LAN口IP通常都是192.168.1.1。
同一局域網內的主機的IP地址不能重複，但不同局域網內的主機IP可能相同。
- NAT 技術
也叫網絡地址轉換技術，即子網內的主機需要與外網進行通信時，路由器會將主機IP地址替換爲自己的WAN口IP，這樣逐級替換，最終數據包的IP就變成了公網IP。 - IP地址的數量限制
大家都知道ipv4是一個4字節32位的正整數，也就只有大約43億的地址，而真正能連接的主機數遠遠少於43億，這對於現在的社會是完全不夠用的。
- CIDR劃分方案（子網掩碼）在一定程度上緩解了IP不夠用的問題 - -提高IP地址的利用率從而減少浪費，但並未增加可連接主機的數量。
解決方法：- 動態分配 - DHCP：只給接入網絡的設備分配IP地址。所以同一個Mac地址的設備（即同一臺主機），在不同的時間接入網絡時會有不同的IP地址。
- NAT技術：網絡地址轉換，使得不同局域網內可以有相同 的IP地址。
- ipv6：它與ipv4互不相干，彼此也不兼容。而是一種新的地址定義，ipv6用16字節128位來表示一個IP地址，但目前沒有普及。