IP有三大模块：IP寻址，路由和IP分包与组包。

IP是面向无连接的，无论是否建立了连接，发送端都可以发送信息，接收端则不知道何时会收到信息，这样做的目的是快速高效，而连接控制和信息完整性保证交给上层的TCP协议来完成。

IP寻址

通过IP地址来确定信息收发双方在网络中的位置的过程。

IP地址

IP地址唯一标定网端在网络中的逻辑位置。IP地址是一串32为2进制串，2^32约为43亿多，算是不小的一个数字。然而在通信设备日益增多的今天，这些也已经不够用了，业界采取了一些列的方法来提高IP地址的利用率，同时开发出新的IP地址规范IPv6，等待普及。

IP地址分类：

IP地址按照逻辑意义不同分为两段：网络地址：主机地址。
网络地址表示IP所属的分网区段，主机地址表示在本子网中的位置。分层次可以方便IP的管理。

网络地址和主机地址的划分需要遵循IP地址分类或者子网掩码规则。

A类：“0”开头，前八位是网络地址，地址范围：0.0.0.0-127.0.0.0
B类：“10”开头，前16位是网络地址，地址范围：128.0.0.0-191.255.0.0
C类：“110”开头，前24位是网络地址，地址范围：192.168.0.0-223.255.255.0
D类：“1110”开头，32位全是网地址，224.0.0.0-239.255.255.255

主机地址不能为0或者全为1，全为0用于标示对应的网络地址或IP地址不可获知；全为1通常用于广播。

IP地址通常是用于1对1的单播通信，而广播是向处于同一子网的所有终端发送数据；多播是想同一多播组的终端通信，D类网址用于多播。

“1110”前缀表示多播D类网址，后面的数字用来表示多播组编号。

子网掩码

子网掩码与IP地址成对出现是用来灵活划分网络地址和主机地址的。

子网掩码也是32位2进制串，前x位是1，剩余位是0的子网掩码，表示对应IP的前x位是网络地址，剩余位是主机地址。

例如255.255.255.0就是C类网址的子网掩码。

子网掩码可以不受IP地址分类的限制，即可变长子网掩码Variable Length Subnet Mask（VLSM） 。这样可以大幅提高IP地址利用率。

子网掩码还可以使用在IP地址后面加“/x”的格式表达，例如172.20.55.254/16表示前16位是网络地址，与“IP: 172.20.55.254;Mask：255.255.0.0”意义一致。

路由控制

数据信息在网络中传递的时候采用的一种Hop的模式传递。Hop的含义是“跳”。信息帧在路由与路由之间跳转最终达到目的地。这种模式类似于发快递：快递件（数据）上只写明了收发地址（收发双方IP），但不知道中间会经历怎样的运输环节。而物流公司的每一站（即网络中路由器）会通过尝试知道应该把包裹发到下一站，至于后面怎么走，由下面的物流节点来负责。包裹经过一个又一个的物流点最终到达收货方手中。数据也是一样，经过很多次hop最终到达接收机。中间的Hop的方向则由中转站也就是路由来控制。

路由表

如前所述，信息到了路由器需要知道下一步把它发送到哪。路由表就是用来存储目标地址和下一站地址的表结构。

默认路由：
主机路由：
环回路由：127.0.0.1 localhost

路由聚合

将同一目的地的路由表项聚合为一项，减少路由表大小，缩短查找时间。

IP分包和组包

IP数据包受数据链路数据包限制，即单个IP数据包的大小不能超过数据链路层frame的数据段长度，因此对于大的数据需要由路由器拆分传输然后在目的地重组。

针对于不同的链路层协议自然有不同的IP分包和组包规则，它和链路层协议的帧容量相关，帧容量或者叫最大传输单元Maximum Transmission Unit（MTU）：

以太网：1500byte
FDDI：4352byte
ATM：9180byte

实际上数据可能在一次传输过程中被多个路由器切分多次，这会对路由器造成较大负荷，影响效率的，因此更先进的做法是路由MTU发现。路由MTU发现就是通过发送端设置数据包不可切片，发送给路由器，路由器会丢弃并返回ICMP不可达的消息和MTU，根据MTU，发送端进行切片，然后再次发送，以此类推直到送达目的地，这时发送端会记下传输路径中最大的MTU值，之后就根据这个MTU进行切片传输，中间路由器就不再需要重新切片了。这个最大MTU会缓存一段时间，等时间过后重新再做一次路径MTU发现。