网络层最主要的协议就是IP协议，IP协议最主要的工作有两个
一个地址管理，使用IP地址这个概念，标识网络上某个设备的位置
二是路由选择，在两个通信节点之间选一个合适的路径
IP协议的数据报
四位版本
这里主要使用的是IPV4和IPV6，使用最多的还是IPV4
四位首部长度
IP协议报头的长度，和TCP一样，使用的是4个字节为一个单位，也就是15*4=60字节
八位服务类型
决定了IP协议的工作方式
每次只能选一个，可以进行转换（和赛罗转形态差不多）
十六位总长度
一个IP数据报的长度64kb
虽然和UDP的一样，但是在IP协议内封装好了拆包和组包的功能，这可以让IP协议在传输一个较大的TCP协议的时候，可以把他拆成很小，然后再组合
拆包和组包
16位标识：
拆包：会把拆出来的多个包，设置相同的标识
组包：会把相同标识的包组合到一起
3位标识符
第一位：预留位，现在还没用
第二位：标志位，标记这个数据包是否进行了拆包的操作
第三位：表示这个包是否是最后的一位
13位片偏移
按照大小进行排序，小在前大在后
八位生存时间
表示一个IP数据报，能够在网络上传播的最大时间，这个时间使用的单位是次数，每经过一个TTL的值就会加一，如果当TTL减到0，就说明丢包了
Windows默认TTL是128
这里转发了19次，经过了19个路由器
八位协议
这里指的是分用的时候，IP协议解析IP数据报的时候，载荷交给上层处理，上层是UDP还是TCP，这里就是区分UDP还是TCP
十六位首部校验和
IP协议会自行检验报头部分的内容是否正确
源IP和目的IP
这里是IP协议的核心部分
IP协议的本质上是通过32位的整数来表达的，单位为了方便阅读，所以就会把IP写作点分十进制
用三个点划分成四个部分
每个位置的取值都是0-255
IP不够用咋办？
方案一 动态分配IP
每个设备上网的时候分配IP，不上网就不分配IP
治标不治本
方案二 NAT机制 网络地址转换
把IP分成两类
- 外网IP/公网IP
- 内网IP/私网IP
10*
172.16-172.31*
192.168*
这三个开头都属于内网
在NAT机制下，网络通讯是如何进行的？
- 在同一个局域网下，设备A访问设备B
由于IP本身不重复，可以正常访问（如果你手动把两个设备的IP调成一样，就会导致两个设备都上不了网）
- 公网设备A访问公网设备B
由于IP本身也不重复，也可以正常访问
- 不同的局域网，设备A直接访问设备B
NAT机制不允许这样的访问方式，A和B都属于私有IP
- 局域网设备A访问公网设备B
网络地址映射
- 公网设备A访问局域网设备B
内网穿透，VPN
这两个和NAT本质上都不冲突，都是借助其他带有公网IP的设备进行转发
NAT机制
举例子
在局域网中，每台机器都有一个私有IP，这个在同一个局域网中是不会重复的，如果需要访问外网，私有的IP会进过NAT的映射机制，就会把IP改成公网的IP，进而去访问你想访问的网址。
都替换成公网的IP，那怎么知道哪个是哪个的？
- 首先，会有端口号区分，每个私有IP随机分配的端口号是不一样的，NAT会记住谁是谁
- 那如果私有IP分配的端口号一样了咋办
NAT在进行替换的时候，是可以对端口号进行随意替换的，他会记着返回去是谁，哪个端口号就行，至于到他这里转发的端口号就别管
方案三 IPV6
IPV4是使用4个字节作为IP地址
IPV6是使用16个字节作为IP地址
之所以在全国大范围推广IPV6
因为IPV4的地址分配权在美国手里，随时会被卡脖子，所以全国推行IPV6，在需要的时候，可以替换成IPV6
IP地址的其他规则
网段划分
前半部分称为：网络号
后半部分称为：主机号
在同一个局域网中，网络号必须相同，主机号必须不同
在不同的局域网中，网络号必须不同，主机号无限制
子网掩码
255.255.255.0
子网掩码也是一个32位的整数，
规则很死，左边全是1，右边全是0，不能出现1和0交错的现象
简写：192.168.98/24
/24表示的是前24位都是1
如果IP网络号部分和子网掩码部分相同，那么我们就认为他们是在一个局域网下
子网掩码只干两件事
- 帮设备区分自己人还是外人
同一个局域网下的子网掩码必须一样，不然无法互相访问，255部分表示是网络号，0部分表示的是主机名字
- 决定一个局域网能连接多少台设备
主机号有八位，表示最多可以表示254家用一般支持254台设备
特殊的IP
举例：
192．168.100.0不能这样设置，因为0代表的是这个网络
192.168.100.255广播地址，往这上面发数据包，会被转发到这个局域网的所有设备（投屏类似）
127.0.0.1环回网络，无论你的设备真实IP是啥都可以使用这个表示
192.168.100.1一般认为使用1的都是网关
IP协议的第二个要点
路由选择
简化模型（问路的方式）
在这个过程中，就属于路由选择
因为在真实的网络环境中是十分复杂的，所以任何一个路由器是无法存储所有的网络信息，但是他们会知道自己附近有谁。所以就可以通过类似于问路的情况去找到对应的地址
（吴恩达深度学习笔记）)