在复杂的网络环境中确定一个合适的路径。
主机: 配有IP地址, 但是不进行路由控制的设备。
路由器: 即配有IP地址, 又能进行路由控制。
节点: 主机和路由器的统称。
3.1 IP
IP协议数据格式：
4位版本号(version): 指定IP协议的版本, 对于IPv4来说, 就是4。
4位头部长度(header length): IP头部的长度是多少个32bit, 也就是 length x 4 的字节数,4bit表示最大的数字是15, 因此IP头部最大长度是60字节。
8位服务类型(Type Of Service): 3位优先权字段(已经弃用), 4位TOS字段, 和1位保留字段(必须置为0)。 4位TOS分别表示: 最小延时, 最大吞吐量, 最高可靠性, 最小成本.。这四者相互冲突, 只能选择一个。对于ssh/telnet这样的应用程序, 最小延时比较重要; 对于ftp这样的程序, 最大吞吐量比较重要。
16位总长度(total length): IP数据报整体占多少个字节(整个头部+数据)。
16位标识(id): 唯一的标识主机发送的报文，如果IP报文在数据链路层被分片了, 那么每一个片里面的这个id都是相同的。
3位标志字段: 第一位保留(保留的意思是现在不用, 但是还没想好说不定以后要用到)；第二位置为1表示禁止分片, 这时候如果报文长度超过MTU, IP模块就会丢弃报文；第三位表示"更多分片", 如果分片了的话, 最后一个分片置为1, 其他是0. 类似于一个结束标记。
13位分片偏移(framegament offset): 是分片相对于原始IP报文开始处的偏移. 其实就是在表示当前分片在原报文中处在哪个位置，实际偏移的字节数是这个值 * 8 得到的。因此, 除了最后一个报文之外, 其他报文的长度必须是8的整数倍(否则报文就不连续了)。
8位生存时间(Time To Live, TTL): 数据报到达目的地的最大报文跳数，一般是64。每次经过一个路由, TTL -= 1, 一直减到0还没到达, 那么就丢弃了。这个字段主要是用来防止出现路由循环。即它是为了记录路由器转发的次数，默认值是64，每转发一次，次数-1，若这个为0 ，表示此服务器不存在，那么就可以直接舍弃这个包。
8位协议: 表示上层协议的类型。
16位头部校验和: 使用CRC进行校验, 来鉴别头部是否损坏。
源地址和目标地址: 表示发送端和接收端。
选项字段：不定长, 最多40字节。
16位标识、3位标志和13位片偏移这三个是网络层能够实现数据包分发和组装的关键。
IP地址： 网络号+主机号
对于内网来说：网络号相同，主机号不同。
IP分段：
过去曾经提出一种划分网络号和主机号的方案, 把所有IP 地址分为五类,，如下所示：
A类 0.0.0.0到127.255.255.255
B类 128.0.0.0到191.255.255.255
C类 192.0.0.0到223.255.255.255
D类 224.0.0.0到239.255.255.255
E类 240.0.0.0到247.255.255.255
随着Internet的飞速发展,这种划分方案的局限性很快显现出来,大多数组织都申请B类网络地址, 导致B类地址很快就分配完了, 而A类却浪费了大量地址。例如, 申请了一个B类地址, 理论上一个子网内能允许6万5千多个主机，A类地址的子网内的主机数更多，然而实际网络架设中, 不会存在一个子网内有这么多的情况，因此大量的IP地址都被浪费掉了。
针对这种情况提出了新的划分方案, 称为CIDR(Classless Interdomain Routing):
- 引入一个额外的子网掩码(subnet mask)来区分网络号和主机号;
- 子网掩码也是一个32位的正整数，通常用一串 “0” 来结尾;
- 将IP地址和子网掩码进行 “按位与” 操作, 得到的结果就是网络号;
- 网络号和主机号的划分与这个IP地址是A类、B类还是C类无关。
可见,IP地址与子网掩码做与运算可以得到网络号, 主机号从全0到全1就是子网的地址范围。IP地址和子网掩码还有一种更简洁的表示方法,例如140.252.20.68/24,表示IP地址为140.252.20.68, 子网掩码的高24位是1,也就是255.255.255.0。
特殊的IP地址：
- 将IP地址中的主机地址全部设为0, 就成为了网络号, 代表这个局域网;
- 将IP地址中的主机地址全部设为1, 就成为了广播地址, 用于给同一个链路中相互连接的所有主机发送数据包;
- 127.*的IP地址用于本机环回(loop back)测试,通常是127.0.0.1
私有IP地址和公网IP地址：
如果一个组织内部组建局域网,IP地址只用于局域网内的通信,而不直接连到Internet上,理论上 使用任意的IP地址都可以,但是RFC 1918规定了用于组建局域网的私有IP地址：
- 10.*,前8位是网络号,共16,777,216个地址
- 172.16.到172.31.,前12位是网络号,共1,048,576个地址
- 192.168.*,前16位是网络号,共65,536个地址
包含在这个范围中的, 都成为私有IP, 其余的则称为全局IP(或公网IP);