網絡層實現數據包的選路和。
WAN（廣域網）通常使用眾多分級的路由器來連接分散的主機或LAN。因此通信的兩台主機一般都不是直接相連的，而是通過中間節點（路由器）連接的。網絡層的任務就是選擇這些中間節點，確定兩台主機間的通信路徑。同時，網絡層對上層協議隱藏了網絡拓撲連接的細節，使得在傳輸層和網絡層應用程序看來，通信雙方是直接相連的。
IP協議（因特網協議）：根據數據包的目的IP地址來決定如何投遞他。如果數據包不能直接發送給目標主機，那么IP協議就為他尋找合適的下一跳路由器，並將數據包交付給該路由器轉發，多次重復這一過程，數據包最終到達目標主機，或者由於發送失敗而被丟棄。
IP為上層提供無狀態，不可靠，無連接的服務。
無狀態：IP通信雙方不同步傳輸數據的狀態信息，因此所有IP數據報的發送，傳輸和接收都是相互獨立的，沒有上下文的關系。
（缺點：無法處理亂序和重復的IP數據報。只能交給上層來處理）
（優點：簡單，高效，無需為保持通信的狀態而分配一些內核資源，也無需每次傳輸數據時都攜帶狀態信息）
無連接：IP雙方都不長久的維持對方的任何信息，這樣，上層協議每次發送數據的時候都必須明確指定對方的IP地址。
不可靠：IP協議不能保證IP數據報准確的到達接收端，只能承諾盡最大努力。很多情況都能導致IP數據報發送失敗。比如：某個中轉路由發現IP數據報在網絡上存活的時間 太長那么將他丟棄，並返回一個ICMP錯誤消息（超時錯誤）給發送端。因此，使用IP服務的上層協議需要自己實現數據確認，超時重傳等機制達到可靠傳輸的目的。
IPV4頭部：
4位版本號：IPV4 是4；
4為頭部長度：2^4-1=15*4=60字節。頭部20字節，可選部分40字節。
8位服務類型：3位優先權字段忽略，
1位保留字段；
4位TOS字段；最小延時，最大吞吐量，最高可靠性，最小費用。最多保留一位。
16位總長度：2^16-1.指整個IP數據報的總長度以字節為單位，因此IP數據報的最大長度為65535（2^16-1），由於MTU的限制，超過MTU的數據報將被分片。
16位標識：唯一的表示主機發送的每一個數據報，初始值由系統隨機生成，每發送一個數據報其值加1，該值在數據報分片時被復制到每個分片中，因此同一個數據報的所有分片都有相同的標識符。
3位標志：第一位保留；
第二位，禁止分片，如果設置了這個位IP模板將不對數據報進行分片，在這種情況下，如果IP數據報長度超過了MTU，IP模板將丟棄該數據報並返回一個ICMP差 錯報文。
第三位表示更多分片，除了數據報的最后一個分片外，其他分片都把他設置為1.
13位分片轉移：是分片相對原始IP數據報開始出的偏移，實際的偏移是該值左移3位，即乘8后得到的由於這個原因，除了最后一個分片外，每個IP數據報的數據部分的長度必須是8的倍數。
8位生存時間（TTL）是數據報到達目的地之前允許經過的路由器跳數，發送端一般設置為64，每經過一個路由器就減1，當TTL被減為0時，路由器將丟棄數據報，並向源端發送一個ICMP差錯報文，TTL可以防止數據報陷入路由循環。
8位協議：用來區分上層協議，ICMP 1,TCP 6,UDP 17；是1700的一個子集。
32位源/目的端IP地址
可選字段40字節：
記錄路由：告訴數據報途徑的所有路由器都將自己的IP地址填入IP數據報頭，可以跟蹤數據報的傳遞途徑。
時間戳：告訴路由器都將數據報被轉發的時間填入IP的選項部分，測量途徑路由器之間數據報的傳輸時間。
IP分片：ip頭部的三個字段給IP分片和重組提供了足夠的信息：數據報標識、標志和片偏移。一個IP數據報的每個分片都有自己的IP頭部，他們具有相同的標識符，但具有不同的偏移值，並且除了最后一個分片，其他分片都將設置MF標志，此外每個分片的的IP頭部總長度字段將被設置為該分片的長度。
以太網的MTU是1500字節。
考慮用IP數據報分裝一個長度為1481字節的ICMP報文（包括8字節的ICMP頭部，其數據部分為1473字節），則該數據在使用以太網傳輸時必須被分片。
IP路由：
IP轉發：
重定向：ICMP重定向報文。ICMP重定向報文的類型值是5，代碼段有四個可選值，用來區分不同的重定向分類。主機重定向，其代碼值為1，網絡重定向，代碼值為0.
ICMP重定向報文的數據部分含義很明確，他給接收方提供兩個信息：
1》 引起重定向的IP數據報的源端IP地址；
2》 應給使用的路由器的IP地址
ICMP協議（因特網控制報文協議），主要用於檢測網絡連接。
8位類型字段用於區分報文類型。
ICMP報文分為兩大類：
一類是差錯報文，主要用來回應網絡錯誤，比如目標不可到達（類型值為3）和重定向（類型值為5）；
另一類是查詢報文，主要用來查詢網絡信息，比如ping程序就是使用ICMP報文查看目標是否可到達（類型值為8）。
8位代碼字段進一步細分不同的條件。比如重定向報文使用代碼值0表示對網絡重定向，代碼值1表示對主機重定向。
16位校驗和字段對整個報文（包括頭部和內容）進行循環冗余校驗，以檢驗報文是否在傳輸過程中是否損壞。