I P解決的最根本的問題是如何把網(wǎng)絡(luò)連接在一起，也就是把計算機連接在一起，而且除了其他計算機的網(wǎng)絡(luò)地址之外，這些連接起來的計算機無需了解任何的網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)。這就有以下三個要求：首先，每個連接在“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”上的計算機必須具有唯一的標(biāo)識；其次，所有計算機都能夠與所有其他計算機以每個計算機都能識別的格式進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)；最后，一臺計算機必須能夠在了解另一計算機的網(wǎng)絡(luò)地址后把數(shù)據(jù)可靠地傳至對方，而無需了解對方計算機和網(wǎng)絡(luò)的任何細(xì)節(jié)。 I P實現(xiàn)了上述目標(biāo)。詳細(xì)的介紹參見第 2章，本節(jié)將進(jìn)行扼要 (可能是非常簡單)的介紹。

所謂“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”就是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)( i n t e r n e t w o r k )，也被簡稱為互聯(lián)網(wǎng)( i n t e r n e t )。全球I n t e r n e t與它們的區(qū)別在于它的第一個字母是大寫的 I。最近，內(nèi)聯(lián)網(wǎng)( i n t r a n e t )逐漸取代互聯(lián)網(wǎng)用于指稱使用TCP/IP的機構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

T C P / I P網(wǎng)絡(luò)協(xié)議集基于一個四層的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)模型來連接任意兩個系統(tǒng)。最底層是物理層，位于物理層之上的是數(shù)據(jù)鏈路層，用于在網(wǎng)絡(luò)媒體 (如以太網(wǎng)電纜或無線發(fā)送器 )上傳輸計算機格式的數(shù)據(jù)。這一層協(xié)議使得連接在同種媒體上的兩個系統(tǒng)可以通信，但不能與未連接在同一媒體上的系統(tǒng)通信。換言之，所有連接在辦公室的以太網(wǎng)集線器上的 P C機之間可以在數(shù)據(jù)鏈路層直接進(jìn)行通信，但也只有連接在該集線器上的計算機才能彼此通信。

在數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)被發(fā)送到與計算機的網(wǎng)絡(luò)接口相關(guān)聯(lián)的地址。這意味著每個將計算機連接到網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備都有一個類似于序列號的地址：對該連接設(shè)備這個地址通常是唯一的，每個設(shè)備“偵聽”目的地址與自己的地址相同的數(shù)據(jù)包。如果一個系統(tǒng)沒有連接到特定網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備，它就不能與網(wǎng)絡(luò)上的其他系統(tǒng)在數(shù)據(jù)鏈路層上直接通信。

不在同一個物理網(wǎng)絡(luò)上的系統(tǒng)不能在數(shù)據(jù)鏈路層直接進(jìn)行通信的部分原因，在于連接在不同的網(wǎng)絡(luò)上的計算機往往使用不同的協(xié)議。例如：使用令牌環(huán)網(wǎng)的計算機無法理解以太網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。另一個原因是鏈接不同鏈路層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)需要特殊類型的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)被稱為網(wǎng)關(guān) ( g a t e w a y )。網(wǎng)關(guān)是一個同時連接兩個或更多運行不同協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的計算機，它可以將來自一種數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的數(shù)據(jù)翻譯成另一種協(xié)議。但即便有了網(wǎng)關(guān)，仍然需要一些其他的辦法來連接異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)據(jù)鏈路層的上一層被稱為網(wǎng)際層，正是在這一層，位于不同物理網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備可以進(jìn)行通信。每一個接口被分配了一個網(wǎng)際層地址，這個地址在連接在該互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上的所有系統(tǒng)中具備唯一性(使用I P連接到網(wǎng)絡(luò)上的系統(tǒng)通常稱為主機 )。所有連接在同一個互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上的主機可以理解這些地址，并可以在必要時使用各種方法將這些地址與數(shù)據(jù)鏈路層的地址進(jìn)行映射。路由器正是在 I n t e r n e t層發(fā)揮作用的：這些系統(tǒng) (也可以是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)關(guān) )連接在兩個或更多的網(wǎng)絡(luò)上，并由連接到這些網(wǎng)絡(luò)上的所有主機使用，以向遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。

一個需要全球唯一地址的網(wǎng)絡(luò)示例是電話系統(tǒng)：每個電話用戶必須具備一個唯一的電話號碼。隨著電話網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和用戶數(shù)量的增加，電話公司用增加交換局和地區(qū)號來加長電話號碼的做法并不少見。與電話號碼不同，雖然 I P地址也是由數(shù)字組成，但它既不能多于也不能少于 3 2位。正如在美國使用的 1 0位電話號碼把電話用戶的數(shù)量限制在了1 01 0之內(nèi)， 3 2位地址限制了I n t e r n e t的地址數(shù)量不能超過23 2，即接近于4 0億。與電話號碼一樣，真正可用的地址少于理論值(在I n t e r n e t地址中更少)，這主要是由于一些號碼被保留或具備了特殊意義。地址空間的限制是 I P v 4的根本問題，本書將進(jìn)一步討論這個問題。

當(dāng)一臺主機需要向另一臺主機發(fā)送數(shù)據(jù)時，它將檢查目的主機的 I n t e r n e t地址。如果該地址與自己連接在同一物理網(wǎng)絡(luò)上，則發(fā)送端主機簡單地通過數(shù)據(jù)鏈路層將數(shù)據(jù)包發(fā)送至目的地。在這種情況下，以太網(wǎng)上的發(fā)送端主機將通過以太網(wǎng)傳輸直接到達(dá)目的主機。但是，如果發(fā)送端主機發(fā)現(xiàn)目的方主機與自己不是連接在同一物理網(wǎng)絡(luò)上，那么發(fā)送端主機將把數(shù)據(jù)發(fā)給與自己連接在同一個物理網(wǎng)絡(luò)上的路由器。然后，該路由器判斷數(shù)據(jù)的目的地址是否屬于與自己直接連接的網(wǎng)絡(luò)。如果是，該路由器將簡單地把數(shù)據(jù)交給目的主機；如果該數(shù)據(jù)的目的地址不屬于與自己直接連接的網(wǎng)絡(luò)，該路由器將把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給連接在其他網(wǎng)絡(luò)上的路由器。如此繼續(xù)，如果一切順利的話，直到將數(shù)據(jù)最終交給與目的主機在同一物理網(wǎng)絡(luò)上的路由器為止。

其他T C P / I P網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)操作在傳輸層和應(yīng)用層上完成。在傳輸層上，數(shù)據(jù)在通信系統(tǒng)的實際進(jìn)程之間移動；在應(yīng)用層上，數(shù)據(jù)在應(yīng)用自身之間移動。