网络中的每台计算机都有一个IP地址，通过该IP地址可以对其进行唯一标识和寻址。 IP地址是第3层(网络层)逻辑地址。每当计算机重新启动时，此地址可能会更改。一台计算机可以在一个时间实例中拥有一个IP，而在不同的时间拥有另一个IP。

地址解析协议(ARP)

进行通信时，主机需要属于同一广播域或网络的目标计算机的第2层(MAC)地址。 MAC地址实际上已刻录到计算机的网络接口卡(NIC)中，并且永远不会更改。

另一方面，公共域上的IP地址很少更改。如果在某些故障下更改了NIC，则MAC地址也会更改。这样，为了进行第2层通信，需要两者之间的映射。

要知道广播域上远程主机的MAC地址，希望启动通信的计算机会发出ARP广播消息，询问“谁拥有此IP地址?”因为它是广播，所以网段(广播域)上的所有主机都接收并处理此数据包。 ARP数据包包含目标主机的IP地址，发送主机希望与之对话。当主机收到发往该主机的ARP数据包时，会以自己的MAC地址进行回复。

主机获得目标MAC地址后，便可以使用第2层链接协议与远程主机进行通信。此MAC到IP的映射保存到发送和接收主机的ARP缓存中。下次，如果他们需要进行通信，则可以直接引用其各自的ARP缓存。

反向ARP是一种机制，其中主机知道远程主机的MAC地址，但需要知道IP地址才能进行通信。

Internet控制消息协议(ICMP)

ICMP是网络诊断和错误报告协议。 ICMP属于IP协议套件，并使用IP作为运营商协议。构造ICMP数据包后，将其封装在IP数据包中。因为IP本身是尽力而为的非可靠协议，所以ICMP也是如此。

有关网络的任何反馈将发送回原始主机。如果网络中发生某些错误，则通过ICMP进行报告。 ICMP包含许多诊断和错误报告消息。

ICMP-echo和ICMP-echo-reply是最常用的ICMP消息，用于检查端到端主机的可达性。当主机收到ICMP-echo请求时，它必然会发回ICMP-echo-reply。如果传输网络中存在任何问题，则ICMP将报告该问题。

互联网协议版本4(IPv4)

IPv4是用作TCP / IP主机寻址机制的32位寻址方案。 IP寻址使TCP / IP网络上的每个主机都可以唯一标识。

IPv4提供了分层的寻址方案，使它能够将网络划分为多个子网，每个子网都有明确定义的主机数量。 IP地址分为许多类别：

• A类-它使用第一个八位字节作为网络地址，使用最后三个八位字节作为主机地址

• B类-它使用前两个八位位组作为网络地址，后两个八位组用于主机寻址

• C类-它使用前三个八位字节作为网络地址，最后一个八位字节用于主机寻址

• D类-与以上三个层次结构相比，它提供了平面IP寻址方案。

• E级-用作实验。

IPv4还具有定义明确的地址空间，可用作私有地址(在Internet上不可路由)和公共地址(由ISP提供且可在Internet上路由)。

IP虽然不可靠；它提供了“尽力而为交付”机制。

互联网协议版本6(IPv6)

IPv4地址的用尽催生了下一代Internet协议版本6。IPv6使用128位宽的地址寻址其节点，从而为将来在整个星球或以后使用提供了足够的地址空间。

IPv6引入了Anycast寻址，但是删除了广播的概念。 IPv6使设备能够自行获取IPv6地址并在该子网内进行通信。这种自动配置消除了动态主机配置协议(DHCP)服务器的可靠性。这样，即使该子网上的DHCP服务器关闭，主机也可以相互通信。

IPv6提供了IPv6移动性的新功能。装有移动IPv6的计算机可以漫游，而无需更改其IP地址。

IPv6仍处于过渡阶段，并有望在未来几年内完全取代IPv4。当前，在IPv6上运行的网络很少。对于启用IPv6的网络，可以使用一些过渡机制在IPv4上轻松地在不同网络之间讲话和漫游。这些是：

• 双栈实施
• 隧道式
• NAT-PT