网络层是在数据链路层的基础上，进一步管理网络中的数据通信，将数据从源端经过若干中间节点传送到目的端，从而实现向传输层提供最基本的端到端的数据传送服务。它提供的服务使传输层不需要了解网络中数据传输和交互技术。
包括的协议有 IP协议、ARP协议、ICMP协议、IGMP协议
IP Internet protocol、 ARP Address resolution protocol
ICMP Internet control message protocol IGMP Internet group management protocol
IPv4 是一个32位地址，点分十进制表表示 。IPv6是128位地址，以十六进制形式表示
TCP/IP网络使用32位长度的地址以标识一台计算机和同它相连的网络，格式为：IP地址=网络地址+主机地址或IP地址=网络地址+子网地址+子网主机地址；其中网络地址用于识别主机所在的网络，主机地址用于识别网络中的主机
IPv4分为5类 :A、B、C、D、E
A类：1.A类地址的第一个字节为网络地址，其他三个字节为主机地址，第一位固定为0
B类：1.B类地址的第1和第2字节为网络地址，其它两个字节为主机地址，第一个字节的前两位固定为10 B类地址的网络地址范围：128.0.X.X~191.255.X.X
C类：1.C类地址的第1、2、3个字节为网络地址，第4个字节为主机地址。并且第一个字节前三位固定为110 C类地址网络地址范围：192.0.0.0~223.255.255.0
子网掩码:
IP 地址是以网络号和主机号来表示网络上的主机的，只有在一个网络号下的计算机之间才能直接互通，不同网络号的计算机要通过网关才能互通。这样划分在某些情况下显得不灵活，如A类网络有126个，每个A类网络可能有16777214台主机，它们同处于一个广播域，同一个广播域不可能有这么多节点，这就造成了大多主机地址没有分配出去。IP网络还允许划分成更小的网络，这样能够解决目前IP地址不够用的情况。
子网掩码将IP地址划分位网络地址和主机地址两部分，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机表示，给出一个IP地址后，如果进行了子网划分，哪些位表示子网的网络地址，子网掩码将网络地址部分全部置1，主机标识位全部置0来表示，这样通过子网掩码和IP地址进行与运算来获取对应的网络段
ARP协议（Address Resolution Protocol，地址解析协议），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络中的所有主机，并接收返回消息，以此确定物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一段时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源
NAT
私网中的IP是不会进入公网的，也就是说，私网只能进行内部的信息交流，而无法连入互联网。但是我们平时使用电脑时，确实可以与不同网络中的主机进行交流的，也就是说我们使用的私网主机是能够访问互联网的。这就需要NAT技术来实现私网与公网之间的连接
NAT(NetWork Address Translation) 网络地址转换，是用来解决IP地址资源短缺问题的技术，通过NAT技术，我们可以将私网IP与对应的公网IP进行映射，从而通过公网IP实现对互联网的访问。这种方式需要在私网连接到因特网的路由器上安装NAT软件，我们将这种装有NAT软件的路由器叫做NAT路由器。
功能：1.宽带分享；2.安全防护（隐藏私网中的主机）
实现方式：
1.静态转换：将内部网络的私有IP地址转换为公有IP地址，IP地址对时一对一的，是一成不变的，某个私有IP只转换为某个公有IP。借助静态转换，可以实现外部网络对内部网络中某些特定设备（服务器）的访问。
2.动态转换：将内部网络的私有IP转换为公有IP时，IP地址是不确定的，随机的，所有被授权访问上Internet的私有IP地址可随机转换为任意指定的合法IP地址。也就是说，只要指定哪些内部地址可以进行转换，以及哪些合法地址作为外部地址时，就可以进行动态转换。动态转换可以使用多个合法外部地址集。当ISP提供的合法IP地址略少于网络内部的计算机数量时，可采用动态转换的方式。
3.端口多路复用：改变外出数据包的源端口并进行端口转换，即端口地址转换（PAT）。采用该方式能够将多个私网IP地址映射到一个公网IP地址（多对一），实现对于互联网的访问，从而最大限度地节约IP地址资源。同时，又可隐藏内部主机，有效避免来自Internet的攻击。这种方法也是目前网络中应用最多的方法。
路由:
路由器的构成：路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机，其任务是转发分组。
整个路由器结构可分为两大部分：路由选择部分、分组转发部分
路由选择处理机：根据所选定的路由选择协议构造出路由表，同时经常和相邻路由器交换路由信息不断的更新和维护路由表。
转发和路由选择的区别：
路由是指分组从源到目的地时，决定端到端路径的网络范围的进程。路由工作在OSI参考模型第三层，我国绝大多数路由器运行TCP/IP协议。
路由器工作时，某一接口收到一个数据包，会先解析包中的报头，判断目标IP地址的网络地址（通过子网掩码进行计算）在当前路由表中是否存在（即路由器是否知道达到目标网络的路径）。如果发现包的目标地址与本路由器的某个接口所连接的网络地址相同，那么马上将数据转发到相应接口；如果发现包的目标地址不是自己的直连网段，则路由器会查看自己的路由表，查找包的目的网络所对应的接口，并从相应的接口转发出去；如果路由表中记录的网络地址与包的目标地址不匹配，则根据路由器配置转发到默认接口。（这里有一个问题，需要深入了解：路由表如何形成？它能够记录所有目的网络对应的接口信息？）。
路由是使两个子网之间能够互联，但是，找到对应的子网后（IP地址的网络部分确定分组的目标网络），需要确定子网中具体那一台计算机，可以通过IP地址的主机部分和设备的MAC地址确定到目标节点的连接。
网络层的路由选择协议
内部网关协议(IGP) :把一个自治系统内部路由交换信息所有的任何信息统称为内部网关协议，RIP、OSRF、IGRP
外部网关协议(EGP)：把两个自治系统间传递网络可达性信息所用的协议称为外部网关协议
RIP (route information protocol)路由信息协议。距离向量法更新路由表，适用于小型自治系统 路由表列出最佳路由， 分布式路由选择协议，不断的和其他路由交换路由信息，RIP路由交换和更新有下面三个特点：
仅和本自治系统内与自己直接相连的路由器交换信息
支持两种信息交换方式1、定期路由更新 2、触发的路由更新
更新原则是距离向量算法，记录到各目的的路由最短距离和路径上 的下一跳
OSRF协议 使用链路状态算法，最短路径优先算法做为路由选择算法
