IP提供不可靠、無連接的服務。所有的T C P、U D P、I C M P及I G M P數據都以I P數據報格式傳輸（網絡概述裏有圖示）。
不可靠（u n r e l i a b l e）的意思是它不能保證I P數據報能成功地到達目的地。I P僅提供最好的傳輸服務。如果發生某種錯誤時，如某個路由器暫時用完了緩衝區，I P有一個簡單的錯誤處理算法：丟棄該數據報，然後發送I C M P消息報給信源端。任何要求的可靠性必須由上層來提供（如T C P）。
無連接（c o n n e c t i o n l e s s）這個術語的意思是I P並不維護任何關於後續數據報的狀態信息。每個數據報的處理是相互獨立的。這也說明，I P數據報可以不按發送順序接收。如果一信源向相同的信宿發送兩個連續的數據報（先是A，然後是B），每個數據報都是獨立地進行路由選擇，可能選擇不同的路線，因此B可能在A到達之前先到達。
一、IP首部
分析圖3 - 1中的首部。最高位在左邊，記爲0 bit；最低位在右邊，記爲31 bit。
4個字節的32 bit值以下面的次序傳輸：首先是0～7 bit，其次8～15 bit，然後1 6～23 bit，最後是24~31 bit。這種傳輸次序稱作big endian字節序。由於T C P / I P首部中所有的二進制整數在網絡中傳輸時都要求以這種次序，因此它又稱作網絡字節序。以其他形式存儲二進制整數的機器，如little endian格式，則必須在傳輸數據之前把首部轉換成網絡字節序。
服務類型（TO S）字段包括一個3 bit的優先權子字段（現在已被忽略），4 bit的TO S子字段和1 bit未用位但必須置0。4 bit的TO S分別代表：最小時延、最大吞吐量、最高可靠性和最小費用。4 bit中只能置其中1 bit。如果所有4 bit均爲0，那麼就意味着是一般服務。
標識字段唯一地標識主機發送的每一份數據報。通常每發送一份報文它的值就會加1。
T T L（t i m e - t o - l i v e）生存時間字段設置了數據報可以經過的最多路由器數。它指定了數據報的生存時間。T T L的初始值由源主機設置（通常爲3 2或6 4），一旦經過一個處理它的路由器，它的值就減去1。當該字段的值爲0時，數據報就被丟棄，併發送I C M P報文通知源主機。
爲了計算一份數據報的I P檢驗和，首先把檢驗和字段置爲0。然後，對首部中每個16 bit進行二進制反碼求和（整個首部看成是由一串16 bit的字組成），結果存在檢驗和字段中。當收到一份I P數據報後，同樣對首部中每個16 bit進行二進制反碼的求和。由於接收方在計算過程中包含了發送方存在首部中的檢驗和，因此，如果首部在傳輸過程中沒有發生任何差錯，那麼接收方計算的結果應該爲全1。如果結果不是全1（即檢驗和錯誤），那麼I P就丟棄收到的數據報。但是不生成差錯報文，由上層去發現丟失的數據報並進行重傳。
由於路由器經常只修改T T L字段（減1），因此當路由器轉發一份報文時可以增加它的檢驗和，而不需要對 I P整個首部進行重新計算。
最後一個字段是任選項，是數據報中的一個可變長的可選信息。目前，這些任選項定義如下：
• 安全和處理限制（用於軍事領域，詳細內容參見RFC 1108[Kent 1991]）
• 記錄路徑（讓每個路由器都記下它的I P地址）
• 時間戳（讓每個路由器都記下它的I P地址和時間）
• 寬鬆的源站選路（爲數據報指定一系列必須經過的I P地址）
• 嚴格的源站選路（與寬鬆的源站選路類似，但是要求只能經過指定的這些地址，不能經過其他的地址）。
這些選項很少被使用，並非所有的主機和路由器都支持這些選項。
二、IP路由選擇
大多數的主機都是採用這種簡單機制：如果目的主機與源主機直接相連（如點對點鏈路）或都在一個共享網絡上（以太網或令牌環網），那麼I P數據報就直接送到目的主機上。否則，主機把數據報發往一默認的路由器上，由路由器來轉發該數據報。
I P層既可以配置成路由器的功能，也可以配置成主機的功能。當今的大多數多用戶系統，包括幾乎所有的U n i x系統，都可以配置成一個路由器。我們可以爲它指定主機和路由器都可以使用的簡單路由算法。本質上的區別在於主機從不把數據報從一個接口轉發到另一個接口，而路由器則要轉發數據報。
I P路由選擇主要流程：
1）、搜索路由表，尋找能與目的I P地址完全匹配的表目（網絡號和主機號都要匹配）。
2）、搜索路由表，尋找能與目的網絡號相匹配的表目。
3）、搜索路由表，尋找標爲“默認（d e f a u l t）”的表目。
如果上面這些步驟都沒有成功，那麼該數據報就不能被傳送。如果不能傳送的數據報來自本機，那麼一般會向生成數據報的應用程序返回一個“主機不可達”或“網絡不可達”的錯誤。
路由過程中，數據報中的目的I P地址始終不發生任何變化，每個鏈路層可能具有不同的數據幀首部（不同類型的網絡），而且鏈路層的目的地址（如果有的話）始終指的是下一站的鏈路層地址。
三、特殊的IP地址
上圖沒看懂， 更多：http://rainux.org/ip