网络层的目标：
- 地址管理：把网络上的每个节点（路由器/主机）描述出位置，即 IP地址
- 路由选择： 路径规划
- 4位版本号：指定IP协议的版本，只有两个取值：ipv4 / ipv6（我们上网大概率用的是ipv4）
- 4位首部长度：描述报头有多长（报头是变长的），单位是4字节，即IP头部的长度是多少个32bit，4bit表示最大的数字是15，因此IP头部最大长度是60字节
- 16位总长度：表示IP数据报整体占多少个字节，最大长度64KB. 如果IP数据报，需要携带比较大的载荷（传输层数据包），自动触发拆包，接收方自动组包。类比：搬家时一车拉不下，分两车或更多 分别进行运送
面试题：UDP协议，如果需要在应用层实现拆包组包，如何做呢？照抄IP
- 16位标识(id)：标识主机发送的报文，如果IP报文在数据链路层被分片了，那么每一个片里面的这个id都是相同的
- 3位标志：知道是否为最后一个需要组的包
- 13位片偏移：组包时的排序依据（网络传输中可能出现"后发先至"）
此时这俩数据到达对方，对方就可以根据标识对它们进行组包（标识相同）
- 8位生存时间：数据报到达目的地的最大报文跳数。表示 IP数据报 还能在网络上传输多久（不能无限传输）比如目的地址写错了，不可能到达。错误的包，不能无限传输，浪费资源。单位不是分或秒，而是 "次数"。TTL有一个初始值，32 / 64 / 128... （一般是64）每次IP数据报经过一个路由器 进行一次转发，TTL都会 -1，直到TTL减到0，此时这个数据就可以丢弃了。
++像 32/64 这样的值够用吗？甚至进行跨国通信呢？++ 在社会科学中有个六度空间理论，计算机中可以做到，"六层路由器"，每个路由器都能感知到他相邻的设备的情况。我先把数据发给我的路由器，路由器再层层转发。
- 8位协议：在传输层使用什么协议来对载荷部分进行解析
- 16位首部校验和：只检验首部，载荷部分 TCP / UDP内置了校验和
IP协议中最重要的属性：
这个地址由IP协议设定的。32位整数，分成4个部分，中间通过 3个".号" 分隔 => 点分十进制，每个部分取值0-255 
IP地址设计的初心，为了区分当前设备，期望每个设备都有和别人不同的IP地址。32位数字表示的范围：0-42亿9千万。移动物联网、物联网开始之后，这些IP地址就不够用了。
如何应对呢？
一. 动态分配IP地址
一个设备，需要上网分配，不需要上网不分配，此时就能节省 一大部分的设备 暂时不需要分配IP地址（如今已经在使用了，效果比较有限）
二. 【核心方案】 NAT网络地址转换
把IP地址分成两大类：
- 内网IP/私网IP 10.* 172.16-172.31.* 192.168.*
- 外网IP/公网IP 除上面之外 剩下的都是外网IP
约定不同局域网内，内网IP允许重复。比如，A的电脑在学校的局域网中，B的电脑在公司的局域网中，A和B的 ip地址 可以是一样的。大部分设备都是局域网中的，此时就可以使IP地址的利用率大幅度提高了。
++如果跨局域网访问，怎么办呢？++
- 同一个局域网内部的两个设备访问，可以访问
此时和NAT没有任何关系，根据不同IP区分不同设备 （家用设备）
- 两个带有外网IP的设备访问，可以访问
也和NAT没有任何关系，两个外网IP仍然是全局唯一的（服务器/运营商路由器，可能带有外网IP）
- 不同局域网中的两个设备，尝试访问对方，不允许访问
我的电脑上运行UDP服务器，你的电脑拿客户端能否访问？不能。
- 外网IP的设备，尝试访问内网IP的设备，不允许访问
（第3和第4点，网络层不允许，但应用层有办法实现，例如 todesk 远程控制）
- 内网IP设备，尝试访问外网IP设备，可以访问
会触发 "网络地址转换"，NAT设备（路由器）对IP数据报 其中的 源IP 做出修改，修改成自己的IP，记录替换的映射关系。
A和B访问同一个应用程序：
举个例子： 内网IP 类似 "学号"，我的学号是11055413，假设我去公司应聘，需要登记信息，对方需要根据我的信息给我发邀请函。如果我填写信息就填写学号，肯定不行的！我们学校有一个11055413，其他学校也会有。相比于学号，更需要告知对方 我的学校，"学校" 起到外网IP的作用。
IP 地址替换 就是NAT 。++为什么要进行替换？++ 核心：访问外网设备，需要有外网IP，对方要返回响应，也要告诉对方外网IP，他才能把数据还回来。电信路由器，可能要接入很多设备（几百台 上千台设备）。此时这个路由器的外网IP就相当于可以代指这上百台设备，即上百台/上千台设备，共用一个外网IP。
发送请求：
返回响应：查表替换
我电脑的局域网IP
通过网页看到的其实是 我连接的电信路由器的IP地址
三. ipv6
ipv6 使用了16个字节，作为IP地址表示的方式