1. IP协议
IP协议，即互联网协议，是网络层最核心的协议之一。它的主要作用是使互联网中的设备能够互相识别和通信。IP协议的工作原理基于IP地址，这是分配给每个设备的唯一标识符。IP地址有两种主要形式：IPv4和IPv6。IPv4地址由32位二进制数构成，通常以点分十进制表示，而IPv6地址则由128位二进制数构成，使用冒号分隔的十六进制表示。
IP地址的分类主要包括A、B、C三类，每类地址支持不同数量的网络和主机。此外，还有特殊地址如D类（用于多播）和E类（保留用途）。IP地址的分配方式既可以手动设置，也可以通过动态主机配置协议（DHCP）自动分配。
2. 路由和转发
路由和转发是网络层的两个基本功能。路由是指决定数据包从源头到目的地的路径。路由算法的基础知识包括静态路由和动态路由，静态路由由网络管理员手动设置，而动态路由则通过路由协议如RIP、OSPF或BGP自动确定。
路由表是路由器内部用来记录路由信息的数据结构，它包含了不同目的网络的最优路径信息。数据包的转发过程则是根据路由表的信息，将数据包从一个网络接口转发到另一个网络接口的过程。
3. 子网划分和超网
子网划分是指将一个较大的网络划分为多个小型网络的过程，这有助于提高地址利用率和网络管理的灵活性。在实践中，子网划分通常通过子网掩码来实现，子网掩码定义了IP地址中用于表示网络的部分和用于表示主机的部分。
超网（又称为无类别域间路由，CIDR）是一种用于减少路由表项和提高IP地址利用率的技术。它通过合并多个网络地址块来实现这一目的，消除了传统的A、B、C类地址的划分，允许更加灵活地分配IP地址。