网络层协议栈中IP是什么
在日常上网过程中，无论是刷网页、看视频还是远程办公，背后都离不开网络通信。而在这套复杂的通信机制里，网络层是承上启下的关键一环，其中最核心的成员就是IP——也就是我们常说的“IP地址”所归属的协议。
IP，全称Internet Protocol，中文叫网际协议，它是网络层协议栈中最基础、最关键的协议之一。它的主要任务是为数据包提供寻址和路由功能，确保数据能从源设备准确送达目标设备。你可以把它理解成快递系统中的“地址填写规则”：发一个包裹（数据包），必须写清楚寄件人和收件人的完整地址（IP地址），中间的各个分拣中心（路由器）才能一步步把包裹转送到正确的地方。
IP在协议栈中的位置
在网络五层模型中，IP位于第三层——网络层。它上接传输层（比如TCP、UDP），下连数据链路层（比如以太网）。当应用数据经过传输层封装后，交给网络层处理，IP就会给这些数据加上自己的头部信息，形成IP数据报。
这个头部里包含的关键信息有：源IP地址、目标IP地址、TTL（生存时间）、协议类型等。这些信息决定了数据该往哪走、还能“活”多久、以及到了目的地后交给哪个上层协议处理。
IP地址的作用
IP地址就像是每台联网设备的身份证号码。IPv4地址目前最常见的格式是四个0~255之间的数字组成，比如192.168.1.100。每一台连接到网络的设备，只要需要与其他设备通信，就必须有一个唯一的IP地址（在局域网或NAT环境下可能有例外，但逻辑上仍需可识别）。
举个例子：你在公司内网用电脑访问官网，你的电脑会先通过DHCP获取一个内网IP，比如192.168.1.100。当你输入网址按下回车，系统会把请求打包，填上目标服务器的公网IP和你自己的源IP，然后交给路由器转发。沿途的每一个网络设备都会读取这个IP头，决定下一跳怎么走。
常见IP版本：IPv4与IPv6
目前广泛使用的还是IPv4，但它只有约42亿个地址，早已不够分配。于是IPv6应运而生，采用128位地址长度，数量级达到了惊人的3.4×10³⁸个，彻底解决了地址枯竭问题。
IPv6地址长这样：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334，虽然看起来复杂，但支持缩写，比如可以简写成2001:db8:85a3::8a2e:370:7334。现在很多运营商已经默认开启IPv6支持，手机连Wi-Fi时经常同时获取两个地址，就是这个原因。
IP的数据封装示例
下面是一个典型的IPv4数据报头部结构（简化版）：
版本 : 4（表示IPv4）
首部长度: 20字节
服务类型: 0x00
总长度 : 数据报总长度（字节）
标识 : 分片标识
标志+片偏移: 用于分片重组
TTL : 比如64
协议 : 6（TCP）、17（UDP）等
首部校验和: 校验IP头是否出错
源IP地址 : 192.168.1.100
目的IP地址: 203.0.113.45当数据到达路由器时，路由器会根据目的IP地址查找路由表，决定从哪个接口转发出去。如果目标在本地子网，就直接通过ARP获取MAC地址发送；如果在远端，则交给下一跳网关。
值得注意的是，IP本身是无连接、不可靠的协议。它不保证数据一定能送达，也不负责重传。这些工作交给上层的TCP去完成。IP只管尽力而为地传递数据包，这也是为什么我们说它是“尽力而为”的服务。
在实际运维中，排查网络问题经常会用到ping和traceroute命令，它们底层依赖的正是IP协议和ICMP协议。比如ping 8.8.8.8其实是发送一个ICMP Echo Request数据包，目标机器收到后返回Reply，整个过程全程依赖IP寻址完成端到端传输。