IP 协议位于网络层，它是 TCP/IP 协议族中最为核心的协议，所有的 TCP、UDP、ICMP 及 IGMP 数据都以 IP 数据报格式传输。IP 协议提供的是 不可靠 、 无连接 的数据报传送服务。
不可靠（unreliable）：IP 协议不能保证数据报能成功地到达目的地，它仅提供传输服务。当发生某种错误时，IP 协议会丢弃该数据报。传输的可靠性全由上层协议来提供。
无连接（connectionless）：IP 协议对每个数据报的处理是相互独立的。这也说明， IP 数据报可以不按发送顺序接收。如果发送方向接收方发送了两个连续的数据报（先是 A，然后是 B），每个数据报可以选择不同的路线，因此 B 可能在 A 到达之前先到达。
IP数据报的格式：
版本号 ：4 位，用于标明 IP 版本号，0100 表示 IPv4，0110 表示 IPv6。目前常见的是 IPv4。
首部长度 ：4 位，表示 IP 报头长度，包括选项字段。（只是报头并不包含数据部分）最大值为4*15 = 60字节
服务类型(TOS) ：分别有：最小时延、最大吞吐量、最高可靠性、最小花费 4 种服务，如下图所示。4 个标识位只能有一个被置为 1 ：（已经很少使用）
总长度 ：16 位，报头长度加上数据部分长度，便是数据报的总长度。IP 数据报最长可达 65535 字节。
标识 ：16 位，接收方根据分片中的标识字段相不相同来判断这些分片是不是同一个数据报的分片，从而进行分片的重组。通常每发送一份报文它的值就会加 1。当一个数据报的长度大于MTU时，需要分片，但是所有分片的标识是一样的，只有不同数据报（同一数据报的不同分片属于同一数据报）的标识不同。
标志 ：3 位，只有最后两位有意义，用于标识数据报是否分片。其中的第 2 位是不分段（DF）位。当 DF 位被设置为 1 时，则不对数据包进行分段处理；第 3 位是分段（MF）位，除了最后一个分段的 MF 位被设置为 0 外，其他的分段的 MF 位均设置为 1。
偏移 ：13 位，在接收方进行数据报重组时用来标识分片的顺序，以8个字节为偏移单位，详细见例子。
生存时间(TTL) ：8 位，用于设置数据报可以经过的最多的路由器个数。TTL 的初始值由源主机设置（通常为 32 或 64），每经过一个处理它的路由器，TTL 值减 1。如果一个数据报的 TTL 值被减至 0，它将被丢弃。
协议 ：8 位，用来标识是哪个协议向 IP 传送数据。ICMP 为 1，IGMP 为 2，TCP 为 6，UDP 为 17，GRE 为 47，ESP 为 50。
首部校验和 ：根据 IP 首部计算的校验和码，只校验数据报的首部，不校验数据部分（数据部分上层协议已经校验，例如TCP）。
源 IP 和目的 IP ：数据报头还会包含该数据报的发送方 IP 和接收方 IP。
选项 ：是数据报中的一个可变长、可选的信息，不常用，多用于安全、军事等领域
例子：数据报总长度3820byte，需要分片的长度不超过1420byte的数据报片，可将数据部分分为1400,1400,1000字节
IP路由选择：
如果发送方与接收方直接相连（点对点）或都在一个共享网络上（以太网），那么 IP 数据报就能直接送达。 而大多数情况则是发送方与接收方通过若干个路由器(router)连接，那么数据报就需要经过若干个路由器的转发才能送达，它是怎么选择一个合适的路径来”送货”的呢？