虛擬互聯網
網絡互聯的設備
中間設備又稱為中間系統或中繼（relay）系統。
- 物理層中繼系統：轉發器（repeater），可以理解為接線器（Hub）；
- 數據鏈路層中繼系統：網橋或橋接器（bridge）；
- 網絡層中繼系統：路由器（router）；
- 網絡層以上的中繼系統：網關（gateway）；網關就是到其他網段路由器接口的地址。
網絡互聯設備：路由器
- 當中繼系統是轉發器或網橋時，一般並不稱之為網絡互連，因為這僅僅是把一個網絡擴大了，而這仍然是一個網絡；
- 網關由於比較復雜，目前使用得較少；
- 互聯網都是指用路由器進行互連的網絡；
- 由於歷史的原因，許多有關 TCP/IP 的文獻將網絡層使用的路由器稱為網關。
上圖中，三台計算機想要訪問互聯網等其他網段必須經過網關Router1；但可以訪問本網段。同時也可以為計算機設置多個網關，如圖所示。
如圖，PC2通過網關Router1訪問互聯網；也可以通過網關Router4訪問互聯網。
總結：網關就像一道門，計算機的數據想要出去必須通過這道門；一台計算機可對應多個門。
某個網段的網關一般設置在連接該網段的路由器上，是路由器的一個端口地址；該網段的計算機通過網關（地址）找到該路由器並通過該路由器訪問網絡
梳理一下PC1上網的過程，上網的實質就是同網段或不同網段內雙方的通信。當需要訪問的互聯網與計算機在同一網段內，可以不經路由器中轉直接通信，比如PC1可以不經路由器直接訪問PC0；否則需要經過路由器中轉才能訪問其他網段的互聯網，比如PC1想要訪問其他網段的Cloud0 。
而判斷通信雙方是否在同一網段根據的是網關。某網段的網關一般設置在連接該網段的路由器上，是路由器上一個端口的IP地址，該地址屬於路由器連接的網段。如圖中PC1的IP地址為192.0.1.5與路由器的網關192.0.1.1同屬網段192.0.1；其他的網段也是相同的原理，於是可以通過之前提到過的子網掩碼求與運算比較連接各網段的路由器上的網關是否在同一網段。
所以，圖中PC1需要訪問Cloud0時，首先通過網關判斷出了通信雙方處於不同網段，隨后PC1把數據報通過網關這個地址發送給Router0，路由器Router0通過查詢內部路徑表尋找傳輸的最佳路徑，當中轉到路由器Router1時，Router1發現數據報中的目標IP地址與自己的網關同屬一個網段，最后將數據報傳輸給該網段下的Cloud0完成通信。這就是訪問網絡的過程。
互聯網的問題
互聯在一起的網絡要進行通信，會遇到許多問題需要解決，如：
- 不同的尋址方案；
- 不同的最大分組長度；
- 不同的網絡接入機制；
- 不同的超時控制；
- 不同的差錯恢復方法；
- 不同的狀態報告方法；
- 不同的路由選擇技術；
- 不同的用戶接入控制；
- 不同的服務（面向連接服務和無連接服務）；
- 不同的管理與控制方式 ；
分組在互聯網中的傳送
這里我們只考慮，各設備的網絡層如何在各設備中中轉從而到達目的地址。
互聯網絡與虛擬互聯網絡
- 互聯網絡：里面充滿了各種網絡設備，有着不同的技術。
- 虛擬互聯網絡：計算機訪問互聯網中其他計算機的時候，不用考慮網絡中的其他設備，整個Internet相當於一個大的網絡是虛擬的，它屏蔽了網絡的復雜性，比如網絡中每一個服務器都有IP地址，計算機直接訪問該IP地址就行了。這就是虛擬互聯網絡，我們只需要知道訪問的IP地址就可以了，不需要關心網絡內部如何連線。
虛擬互連網絡的意義
- 所謂虛擬互連網絡也就是邏輯互連網絡，它的意思就是互連起來的各種物理網絡的異構性本來是客觀存在的，但是我們利用 IP 協議就可以使這些性能各異的網絡從用戶看起來好像是一個統一的網絡。
- 使用 IP 協議的虛擬互連網絡可簡稱為 IP 網。
- 使用虛擬互連網絡的好處是：當互聯網上的主機進行通信時，就好像在一個網絡上通信一樣，而看不見互連的各具體的網絡異構細節。
IP協議簡介
網際協議 IP 是 TCP/IP 體系中兩個最主要的協議之一。與 IP 協議配套使用的還有四個協議：（網絡層使用的只有這四個協議）
- 地址解析協議 ARP
(Address Resolution Protocol) - 逆地址解析協議 RARP
(Reverse Address Resolution Protocol) - 網際控制報文協議 ICMP
(Internet Control Message Protocol) - 網際組管理協議 IGMP
(Internet Group Management Protocol)
網絡層4個協議之間的層次
圖中可見，網絡層中的四個協議中，ARP協議較為底層，IP協議依賴於ARP協議。ICMP協議依賴於IP協議；IGMP協議依賴於ICMP協議。