网络层，说简单点，就是在复杂的网络环境中确定一个合适的路径。
有四个协议：ARP协议，IP协议，ICMP协议，IGMP协议。
IP协议
1、概念（协议内容即设定ip地址，实现数据传输）
IP协议是TCP/IP协议簇中的核心协议，也是TCP/IP的载体。所有的TCP，UDP，ICMP及IGMP数据都以IP数据报格式传输。IP提供不可靠的，无连接的数据传送服务。
（1）不可靠指它不能保证IP数据报能成功到达目的地。
IP仅提供最好的传输服务。当发生某种错误时，如某个路由器暂时用完了缓冲区，IP有一个简单的错误处理算法：丢弃该数据报，然后发送ICMP消息给信源。任何要求的可靠性必须由上层来提供。
（2）无连接指IP并不维护任何关于后续数据报的状态信息。
每个数据报的处理是相互独立的。IP数据报可以不按发送顺序接收。如果一信源向相同的信宿发送两个连续的数据报（先是A，然后是B）每个数据报都是独立的进行路由选择，可能选择不同的路线，因此B可能在A到达之前先到达。
引用于https://blog.csdn.net/baidu_37964071/article/details/80467838
2、简介
上图中：
主机：是配有IP地址, 但是不进行路由控制的设备；
路由器: 即配有IP地址, 又能进行路由控制；
节点: 主机和路由器的统称；
路由
路由，简单来说，就是在复杂的网络结构中, 一跳一跳找出一条通往终点的路线。
IP数据包的传输过程
（1）当IP数据包, 到达路由器时, 路由器会先查看目的IP;
（2）路由器决定这个数据包是能直接发送给目标主机, 还是需要发送给下一个路由器;
（3）依次反复, 一直到达目标IP地址;
那么如何知道当前这个数据包该发送到哪里呢?
这就依靠每个节点内部维护一个路由表，如果目的IP命中了路由表，就直接转发。
DHCP（动态主机配置协议）
通过合理设置网络号的主机号，就可以保证在相互连接的网络中，每台主机的IP地址都不相同。但是，手动管理子网内的IP，是一个相当麻烦的事情。 因此出现了一种叫做DHCP的技术，能够自动给子网内新增主机节点分配IP地址，避免了手动管理IP的不方便。且一般的路由器都带有DHCP功能.因此路由器也可以看做一个DHCP服务器。
指的是由服务器控制一段lP地址范围，客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的lP地址和子网掩码。
ICMP （网际控制报文协议）
ICMP协议是一个网络层协议。（基于ip数据报）
一个新搭建好的网络，往往需要先进行一个简单的测试，来验证网络是否畅通；但是IP协议并不提供可靠传输。如果丢包了，IP协议并不能通知传输层是否丢包以及丢包的原因。所以我们就需要一种协议来完成这样的功能–ICMP协议。
ICMP协议的功能
ICMP协议的功能主要有：
- 确认IP包是否成功到达目标地址
- 通知在发送过程中IP包被丢弃的原因
它用于在IP网络设备之间发送控制报文，传递差错、控制、查询等信息。在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。
ICMP报文分类
目标不可达、原点抑制、重定向或改变路由、时间戳
ICMP报文应用：
raceroute的工作原理 （知道路径，差错报文）
是利用ICMP差错控制报文中的TTL超时会回向源点发送一个时间超时报文。
例如A 主机 traceroute B主机，A会封装一些分组，这些分组很特殊，例如第一个分组的TTL设置为1 ，第二个分组的TTL设置为2以此类推…当第一个分组到达第一个路由器时，发现TTL变成了0就会给源主机发送一个时间超时报文，这也就知道了这个分组所经过的一个路由器，同理可得。 当最后一个分组到达B主机时。收集每个时间超时的报文中的IP 就获得了A主机到B主机的路径。
ping程序工作原理（ICMP询问报文，两点间是否可通信）
ping程序是用来探测主机到主机之间是否可通信，如果不能ping到某台主机，表明不能和这台主机建立连接。ping使用的是ICMP协议，它发送icmp回送请求消息给目的主机。ICMP协议规定：目的主机必须返回ICMP回送应答消息给源主机。如果源主机在一定时间内收到应答，则认为主机可达
ARP协议（地址解析协议）
ARP出现原因以及内容（将IP地址解析为MAC地址）
ARP协议
（先把信封拆开，根据信件里的IP地址解析出『地址解析协议ARP』对应的物理地址，然后将这个MAC地址写到信封上然后发出去）
地址解析协议。其作用是在以太网环境中，数据的传输所依懒的是MAC地址而非IP地址，而将已知IP地址转换为MAC地址的工作是由ARP协议来完成的。在局域网中，网络中实际传输的是“帧”，帧里面是有目标主机的MAC地址的。在以太网中，一个主机和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。所谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。
ARP映射方式
动态映射，静态映射
ARP流程
1.ARP请求（广播）
任何时候，当主机需要找出这个网络中的另一个主机的物理地址时，它就可以发送一个ARP请求报文，这个报文包好了发送方的MAC地址和IP地址以及接收方的IP地址。因为发送方不知道接收方的物理地址，所以这个查询分组会在网络层中进行广播。（见图1）
2 ARP响应（单播）
局域网中的每一台主机都会接受并处理这个ARP请求报文，然后进行验证，查看接收方的IP地址是不是自己的地址，只有验证成功的主机才会返回一个ARP响应报文，这个响应报文包含接收方的IP地址和物理地址。这个报文利用收到的ARP请求报文中的请求方物理地址以单播的方式直接发送给ARP请求报文的请求方。（见图2）
IGMP（组管理协议）
它让一个物理网络上的所有系统知道主机当前所在的多播组。多播路由器需要这些信息以便知道多播数据报应该向哪些接口转发。
OSPF : ( 开放式最短路径优先).
在网络中使用OSPF协议后，大部分路由将由OSPF协议自行计算和生成，无须网络管理员人工配置，当网络拓扑发生变化时，协议可以自动计算、更正路由，极大地方便了网络管理。OSPF协议是一种链路状态协议。每个路由器负责发现、维护与邻居的关系，并将已知的邻居列表和链路费用报文描述，通过可靠的泛洪与自治系统AS 内的其他路由器周期性交互，学习到整个自治系统的网络拓扑结构;并通过自治系统边界的路由器注入其他AS的路由信息，从而得到整个Internet的路由信息。
BGP : （Border Gateway Protocol ）边界网关协议，用来连接Internet上独立系统的路由选择协议
