计算机网络漫谈之网络层
在 数据链路层 中，我们Get了数据包的定义（帧=标头+数据）、网卡的MAC地址、广播发送方式三个重要概念。并且我们知道在技术上，依靠MAC地址和广播的发送的方式，我们其实可以实现全世界范围内的计算机互相通信（比如西安和芝加哥）。留给你的问题是：广播的方式到底合适吗？回答：不能适用一般数据包的发送，会给网络造成很大的压力，是资源的浪费。就是这样，世界上这么多计算机，两两通信如果所有人都会收到，网络上的数据量将是不可估计的，会造成灾难。
实际上呢，目前的互联网在设计的时候，广播的方式是局限在发送者所在的子网络的。互联网是无数子网络共同组成的一个巨型网络，很难想象西安和芝加哥的电脑会在同一个子网络，这是不可能的。如下图是互联网的组成情况，想想我们之前对网络的定义：由多个局域网相连组成的，下面的子网络也就是局域网。
因此，必须找到一种方法，能够区分哪些MAC地址属于同一个子网络，哪些不是。如果是同一个子网络，就采用广播方式发送，否则就采用”路由”方式发送。（”路由”的意思，就是指如何向不同的子网络分发数据包，这是路由器干的活，我们先不涉及）遗憾的是，MAC地址本身无法做到这一点。它只与厂商有关，与所处网络无关。
这就导致了”网络层”的诞生。它的作用是引进一套新的地址，使得我们能够区分不同的计算机是否属于同一个子网络。这套地址就叫做”网络地址”，简称”网址”。
于是，”网络层”出现以后，每台计算机有了两种地址，一种是MAC地址，另一种是网络地址。两种地址之间没有任何联系，MAC地址是绑定在网卡上的，网络地址则是管理员分配的，它们只是随机组合在一起（因此网址可以变化）。
网络地址帮助我们确定计算机所在的子网络，MAC地址则将数据包送到该子网络中的目标网卡。因此，从逻辑上可以推断，必定是先处理网络地址，然后再处理MAC地址。
规定网络地址的协议，叫做IP协议。它所定义的地址，就被称为IP地址。
目前，广泛采用的是IP协议第四版，简称IPv4。这个版本规定，网络地址由32个二进制位组成。
我们习惯用分成四段的十进制数表示IP地址，从0.0.0.0一直到255.255.255.255。
互联网上的每一台计算机，都会分配到一个IP地址。这个地址分成两个部分，前一部分代表网络，后一部分代表主机。比如，IP地址172.16.254.1，这是一个32位的地址，假定它的网络部分是前24位（172.16.254），那么主机部分就是后8位（最后的那个1）。处于同一个子网络的电脑，它们IP地址的网络部分必定是相同的，也就是说172.16.254.2应该与172.16.254.1处在同一个子网络。