网络层为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或数据报封装成分组或包进行传送。
关于网络层提供通信的两种思路：有人认为应当借鉴电话网的成功经验，网络应该提供面向连接的，可靠的数据传输。这样可以有效的提供很好的服务质量；但Internet阵营一边则主张网络层只向上提供无连接的、灵活的、尽最大努力交付的数据报服务。因为端系统比电话机智能的多，差错检测的功能完全可以交给上层去做。
当两台计算机进行通信时，先建立连接（在分组交换网中是建立一条虚电路VC），以预留双方通信的一切网络资源。然后双方就沿着已经建立的虚电路传送分组。这样的分组不需要填写完整的目的主机地址，而只需要填写这条虚电路的编号（一个不大的整数），因而减少分组的开销。在通信结束后要释放建立的虚电路。
简单的说，就是先逻辑上建立一条连接，确定一条传输的路径，然后所有分组的传输都是走这同一条路径，而且每个分组独占这条链路的全部带宽。
虚电路的通信过程分为三步：呼叫建立(call setup)→数据传输→拆除呼叫。
呼叫建立后，会唯一确定一条传输的链路，这条链路会有一个标识，随后每个分组携带的不是目的地址，而是这条链路的标识。每个分组携带虚电路标识(VCID)，而不是目的主机地址，虚电路经过的每个网络设备（ 如路由器） ， 维护每条经过它的虚电路连接状态。通信结束要拆除这条链路。
网络在发送分组时不需要先建立连接，每一个分组（也就是IP数据报）独立发送，与其前后分组无关（不进行编号）。网络层不提供服务质量的承诺。也就是说，所传送的分组可能出错，丢失，重复，失序（即不按顺序到达终点），当然也不保证分组交付的期限。
虚电路服务与数据报服务的对比
| 对比的方面 | 虚电路服务 | 数据报服务 |
|---|---|---|
| 思路 | 可靠通信应当由网络来保证 | 可靠通信应当由用户主机来保证 |
| 连接的建立 | 必须有 | 不需要 |
| 终点地址 | 仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号 | 每个分组都有终点的完整地址 |
| 分组的转发 | 属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发 | 每个分组独立选择路由进行转发 |
| 当结点出故障时 | 所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作 | 出故障的结点可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化 |
| 分组时的顺序 | 总是按发送顺序达到终点 | 到达终点的时间，不一定按发送顺序 |
| 端到端的差错处理和流量控制 | 可以由网络负责，也可以由用户主机负责 | 由用户主机负责 |
网际协议IP是TCP／IP体系中两个最主要的协议之一，也是最重要的互联网标准协议之一。与IP协议配套使用的还有三个协议：
还有一个逆地址解析协议RARP，现在已经淘汰不用了。
IP协议经常使用ARP协议，而ICMP和IGMP协议要使用IP协议。因此在网络层图中，ICMP和IGMP位于IP上，ARP位于IP下。
从一般的概念来讲，将网络互相连接起来需要用到一些中间设备，根据中间设备所在层次可分为四种：
转发器或者网桥仅仅是把一个网络扩大了，从网络层的角度看则仍然是一个网络，一般不称之为网络互连。我们讨论网络互联，都是指路由器进行网络互连和路由选择。
虚拟互联网也是指逻辑互联网，它的意思是互连起来的各种物理网络的异构性是客观存在的，但我们利用IP协议就可以使这些性能各异的网络在网络层上看起来好像就是一个统一的网络。
使用IP协议的虚拟互联网可简称为IP网，如果这个网络覆盖全球，且在上层使用TCP协议，即是现在的互联网。
2.2.1 IP地址的编址方法共经历了三个历史阶段：
这里的IP地址都是指IPv4中的地址，即32位的IP地址。
2.2.2 分类的IP地址
是指将IP地址划分为若干个固定类，每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中第一个是网络号，它标志主机或路由器所连接到的某个网络，一个网络号必须在整个网络范围都是是唯一的。第二个是主机号，它标志某台主机或路由器本身。一个主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的。
IPV4简单粗暴地把IP地址分为五类。分类方法如下图所示：
图片。。。。。。。。。
也就是说，分为以下几类：
A类: 0.0.0.0-127.255.255，可指派网络号126个（2^7-2个）,网络号全0和网络号127不可用。可指派主机号2^24-2个，主机号全0和全1这两个不可用。
B类: 128.0.0.0-191.255.255.255，可指派网络号2^14-1个，128.0.0.0不可指派。可指派主机号2^16-2，因为主机号全0和全1不可用。
C类: 192.0.0.0-223.255.255.255，可指派网络号2^21-1个，192.0.0.0不可用，可指派主机号2^8-2，因为主机号全0和全1不可用。
D类: 224.0.0.0-239.255.255.255，是多播地址，用于多播（一对多通信）
E类: 240.0.0.0-255.255.255.255，保留为以后所用。
这其中除了段0和段127之外，还有一些IP地址因为有其他的用途，是不可以用作普通IP的。还有一部分被用作私有IP地址。
(1)环回地址：127.x.x.x
如127.0.0.1 等效于localhost或本机IP。 一般用于测试使用。
例如：ping 127.0.0.1来测试本机TCP/IP是否正常。http://127.0.0.1:8080 等效 http://localhost:8080
(2)私有IP
与私有IP地址对应的是公有地址（Public address），由Inter NIC（Internet Network Information Center 因特网信息中心）负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。
私有IP的出现是为了解决公有IP地址不够用的情况。从A、B、C三类IP地址中拿出一部分作为私有IP地址，这些IP地址不能被路由到Internet骨干网上，Internet路由器也将丢弃该私有地址。如果私有IP地址想要连至Internet，需要将私有地址转换为公有地址。这个转换过程称为网络地址转换（Network Address Translation，NAT），通常使用路由器来执行NAT转换。
范围如下：
A类: 10.0.0.0~10.255.255.255
B类:172.16.0.0~172.31.255.255
C类:192.168.0.0~192.168.255.255
2019.5.11 待更新........
原文：https://www.cnblogs.com/ChangAn223/p/10849345.html