你有没有想过，当你在办公室发一封邮件给客户时，这封邮件里的数据是怎么穿过公司路由器、光缆、交换机，最后准确落到对方电脑上的？背后真正起作用的，是网络层协议在默默干活。
网络层干啥的？
简单说，网络层就是负责“找路”的。它不管你的文件是合同还是照片，也不管你是用微信还是浏览器发的，它的任务只有一个：把数据包从源主机送到目标主机，哪怕它们不在同一个局域网里。
最常见的网络层协议就是 IP 协议（Internet Protocol），我们现在用的基本都是 IPv4 或者逐渐推广的 IPv6。IP 协议会给每个设备分配一个地址，就像每家每户都有门牌号一样。没有这个地址，数据包根本不知道往哪儿送。
数据包是怎么被“打包”和“拆包”的？
当你点击发送邮件时，应用层先把内容准备好，传给传输层（比如 TCP）打上端口号标签，确保对方哪个程序来接收。接着交给网络层，这里就轮到 IP 协议出场了。
网络层会把上层传下来的数据封装成 IP 数据包，加上源 IP 地址和目标 IP 地址。比如你的电脑是 192.168.1.100，对方服务器是 203.0.113.50，这两个地址都会写进包头。
版本: 4 (IPv4)
首部长度: 20 字节
总长度: 1500 字节
标识: 0x1234
标志: 0
片偏移: 0
生存时间(TTL): 64
协议: 6 (TCP)
首部校验和: 0xABCD
源IP地址: 192.168.1.100
目标IP地址: 203.0.113.50这个结构就像是快递单，写清楚了从哪来、到哪去、装的是什么类型的东西，还有能走多少站的有效期（TTL）。
路由选择：数据包的导航系统
数据包离开你的电脑后，并不会直奔目的地。它先到本地网关（通常是路由器），然后路由器根据自己的路由表决定下一跳该往哪里送。
路由表就像地图导航，记录着“去某个网段该走哪个接口”“下一跳地址是多少”。比如，目标地址属于 203.0.113.0/24 网段，那就转发给上游运营商的边界路由器。
每一跳路由器都做同样的事：拆开 IP 包头，查目标地址，匹配路由表，再转发出去。这个过程一直持续，直到接近目标网络。
TTL 是怎么防止数据包“迷路”的？
你可能见过“TTL exceeded”这种提示。TTL（Time to Live）其实是跳数限制，每经过一个路由器就减 1。初始值通常是 64 或 128。一旦减到 0，路由器就会丢掉这个包，并返回一个 ICMP 超时报文。
这就像快递包裹最多允许转 hand 64 次，超了就退回并通知发件人。避免因为路由环路导致数据包在网络里无限打转。
分片：大包过不了小门怎么办？
不同网络支持的最大传输单元（MTU）不一样。以太网通常是 1500 字节，如果数据包太大，中间路由器就得把它切开，这就是 IP 分片。
比如一个 2000 字节的包到了 MTU 只有 1500 的链路上，路由器会拆成两个片段，各自带上标识、偏移量和标志位，让接收方能重新拼起来。
不过分片会增加延迟和丢包风险，现在大多数情况下会通过路径 MTU 发现机制提前控制包大小，尽量避免中途分片。
到达终点：网络层把包交给谁？
当数据包终于抵达目标主机所在网络，最后一跳路由器通过 ARP 找到目标 IP 对应的 MAC 地址，把帧送过去。网卡收到后，发现 IP 地址匹配，就将数据交给上层处理。
网络层看到协议字段是 6，就知道这是个 TCP 包，于是把载荷交给传输层。接下来 TCP 负责重组、确认、交给正确的应用程序——比如你的邮件客户端。
整个过程看起来复杂，但其实发生在毫秒之间。你在电脑前喝一口咖啡的工夫，数据已经绕了半个地球又回来了。
搞运维的人常遇到网络不通的问题，ping 不通、网页打不开，很多时候就是网络层出了状况：IP 配置错了、路由表没配、防火墙拦了 ICMP、TTL 太小……懂一点传输过程，排查起来心里才有底。