IP协议（Internet protocol）是网络层最核心的协议，IP协议根据数据包的目的IP来决定如何投递它。
IP协议特点
无状态
就是所有IP数据报的发送，传输，接收都是互相独立，没有上下文关系的。所以它带来的缺点就是无法处理乱序和重复的数据报，
虽然IP报头有16位的标识可以唯一的标识数据报，但它被用来处理IP分片。当然无服务的优点是 高效 简单。无需为保持通信而分配内核资源，也不用每次都传输数据都携带状态信息。
无连接
IP通信双方都不长久的维持对方的任何信息，所以每次发送数据的时候都要明确对方的IP地址。
不可靠
不可靠是指IP协议不能保证数据包能准确到达接收端，只是、承诺尽最大努力。
IPv4的头部结构
4位版本号：IP协议的版本号
4位头部长度:标识出该IP报头有多少个4字节，因为4位最大能表示到5，所以IP头部长度最大为60字节
8位服务类型：4位的TOS字段和一位的保留字段（必须置0）
16位总长度：整个IP数据报的长度，以字节为的单位.所以IP数据报的最大长度为2^16-1，但是由于MTU（帧的最大传输单元）的限制，长度超过MTU的数据报都会被分片传输，所以IP数据报的长度都远远没有达到最大值。
16位标识：用于唯一的标识数据报，其初始值由系统随机生成，每发送一个数据报都将其值加1，该值再分片时被复制到每个分片中，所以一个数据报的所有分片都有相同的标识。
3位标识字段：第一位保留，第二位标识“禁止分片”，如果设置了这个位，IP模块就不会对数据报地进行分片，这时候如果数据包的长度超过MTU，就将丢弃数据报 并返回一个ICMP差错报文。第三位标识“更多分片”，除了数据报的最后一个分片外，其他分片都要将此位设置为1.
13位分片偏移：是分片相对于原始数据报开始出数据部分的偏移。实际的偏移值是该值左移3位（乘8）得到的。所以IP分片的数据部分长度都是必须是8的倍数（以此来保证后面的IP分片有合适的偏移值）
8位生存时间：Time to Live,TTL. 是数据报到达目的地之前允许经过的路由器的跳数。当TTL减为0时，路由器将丢弃数据报。并向源端发送一个ICMP错误报文，TTL可以防止数据报进入路由循环。
8位协议：用来区分上层协议。
16位头部校验和：由发送端填充，接收端对其使用CRC算法以检验IP数据报头部在传输过程中有没有损坏。
32位的源端地址和32位的目的地址：用来标识数据报的发送端和接收端。
选项字段：可变长的可选字段，最多包含40个字节。
IP模块工作流程
如果IP数据报的头部目的IP地址是本机的某个IP地址，或者是广播地址，即这个该数据报是发送给本机的，则IP模块就会根据报头的协议字段决定将它发送到哪个上层应用。如果不是发送给本机的，则数据转发子模块就会检测数据是否是允许发送的，如果不允许，IP模块就会将数据丢弃。如果允许，数据报转发子模块将会对数据报执行一些处理，然后交给IP模块的输出子模块。
IP的输出队列存放所有等待发送的IP数据报，其中除了需要转发的IP数据报外，还包括封装了本机上层数据（ICMP报文，TCP报文段和UDP报文段）的IP数据报。
