TCP/IP 协议族是整个网络体系中最核心的协议，类似于 TCP，IP 所包含的内容也很复杂
IP 协议主要完成两方面的工作
先来认识一下 IP 协议报头
“16 位总长度” 描述了一个 IP 数据报的长度（包括报头和载荷），虽然 IP 自身有长度限制，但是 IP 也提供了拆包和组包这样的操作，所以载荷很大也没关系，因为在 IP 这一层会自动拆成多个 IP 数据报，每个数据报携带一部分载荷
拆包后该如何组包呢？这就涉及到下面三个属性
设定 IP 地址的目的就是为了区分网络上不同的设备。但是 IP 地址本质是一个 32 位整数，由于网络设备越来越多，IP 地址不够用就成了上世纪 90 年代一个非常严峻的问题
对于这个问题，有三种解决方案
因为全世界的设备不是同时上网，所以就只给正在上网的设备分配一个 IP 地址就 ok 了。不过这并没有从根本解决问题
IP 地址分为两类
公网上的设备对应的公网 IP 都必须是唯一的；但是私网上 / 局域网上的设备，它们使用私网 IP，只要保证在当前局域网内部的 IP 不重复就 ok 了，不同局域网之间的 IP 是允许重复的
这个设定就会带来一些限制：
这里第四点需要单独拎出来说一下
为了方便解释，这里就只考虑主机经过一个路由器之后就可以把数据转入公网，最终到达服务器，如下图：
所以发送数据报的流程如下：
上述的替换过程，本质上是让一个公网 IP 能够对应到多个设备，从而节省 IP 地址
路由器在 NAT 的时候会把这次通信的相关信息记录下来，比如源 IP、目的 IP。
如果局域网各个设备访问的服务器互不相同，那么路由器就可以通过服务器 IP 来区分是哪个设备，只需通过查表就可以把目的 IP 还原为之前的局域网 IP
如果访问的是同个服务器，可以通过端口号来区分，如下图，目的 IP 都是 5.6.7.8：
端口号可以用来区分同一主机的不同进程，也可以区分不同主机的不同进程，因为客户端的端口号是系统随机分配的，两台主机之间的端口大概率不同。路由器收到响应之后就可以查询传输层中的目的端口，看这里的端口是 2000 还是 3000，从而确定要把响应转发给哪个客户端
不过也有巧合，比如局域网中两台设备的端口恰好相同，那么此时路由器就会对端口号进行映射：
比如对于第一个客户端：
IPv4 使用 4 个字节表示 IP 地址，取值范围为 0 - 2^32；而 IPv6 使用 16 个字节表示，范围为 0 - 2^128。通过增加 IP 地址的个数，从根本上解决问题。但是 IPv6 的报头结构和 IPv4 不兼容，引入 IPv6 就意味着当前的网络设备（路由器等）就需要更换为支持 IPv6 的设备
路由选择就是路线规划，但是由于网络结构很复杂，每个路由器都无法掌握全局的信息，只了解一部分局部信息，因此路由器规划出来的路线，只是一个局部的最优解（听起来类似贪心）
每个路由器对网络环境（与它相邻的设备情况）有一定的了解，这样它就可以根据数据报中的目的 IP，告诉数据报下一步应该往哪个方向走
其中的原理为：路由器内部有一个数据结构——路由表，它记录目的 IP 的网段和对应的网络接口（就是从路由器哪个口出），但由于路由器只了解局部的情况，所以数据报的目的 IP 在路由表中很可能不存在，此时路由表中的特殊表项（又称下一跳）就发挥了作用，它指向一个默认的网络接口，这个接口通常指向更上层的路由器
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