IP协议是TCP/IP协议族中的网络层协议。1974年，IP协议问世。1981年，RFC791文档中详细定义了IPv4协议。1983年，IP协议被阿帕网（ARPANET）采用，直至发展成为互联网。20世纪90年代初，为了解决IP地址空间可能耗尽的问题，开发了IPv6协议。IP协议可以运行于不同类型的底层网络上，为互联网在全世界的流行奠定了良好基础。

IP协议包括了3个重要的内容：①定义了TCP/IP网络上数据传输的基本单元，规定了传输数据的格式；②定义了完成路由选择功能的软件，为数据包选择对应的发送路径；③定义了一组基于不可靠分组投递思想的规则，指明了主机和路由器如何处理分组、如何发出错误信息以及在何时放弃分组。

IP协议提供了统一的地址格式，即IP地址。它为连接在网络上的每台主机或路由器分配一个地址，以此来屏蔽物理地址的差异。每个IP数据报中都包含源IP地址和目的IP地址，IP数据报在传输过程中，中间节点需要为其选择从源主机到目的主机的合适转发路径，也就是路由。IP协议可以根据路由选择协议提供的路由信息对IP数据报进行转发，直至抵达目的主机。最初设计互联网时，为便于寻址以及层次化构造网络，IP地址被划分为两部分，即网络地址和主机地址。同一物理网络上的所有主机都使用同一网络地址，网络上的每个主机有一个主机地址与其对应。Internet委员会定义了5种IP地址类型，以适合不同容量的网络，即A类～E类，其中A、B、C是基本类，D类用于多播，E类保留。传统IP地址分类粒度太大，对于比较大的网络如A类网络，由于网络中主机数量太多而难以管理。为此引入子网掩码，从逻辑上把一个大网络划分成一些小网络。超网是同子网类似的概念，它通过较短的子网掩码将多个小网络合成一个大网络。超网方式也带来了路由表规模增长的问题，这个问题可采用无类域间路由（CIDR）技术来解决。

IP数据报由首部和数据两部分组成，首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的。在固定部分的后面是一些可选字段，其长度可变。首部中的源地址和目的地址都是IP地址。首部定义了传输IP数据报所需要的基本信息。

IP数据报通过不同类型的通信网络发送，数据报的大小会受到这些网络所规定的最大传输单元（MTU）的限制。如果超过MTU的限制，IP数据报会被拆分成一个个能够适合下层技术传输的小数据报，被拆分后的IP数据报可以独立地在网络中进行转发，在到达目的主机后被重组，恢复成原来的IP数据报。

IP协议的版本号是4（IPv4），其地址位数为32位，最大地址个数为2的32次方。由于IP地址资源有限，严重制约了互联网的发展。IPv6是互联网工程任务组设计的用于替代现行IPv4的下一代IP协议。与IPv4相比，IPv6具有以下优势：①IPv6的地址长度为128，彻底解决了IPv4地址资源有限的问题。②IPv6地址分配遵循聚类原则，大大减小了路由表长度，提高了路由器转发速度。③IPv6增加了对组播和流控制的支持，为多媒体应用以及服务质量控制提供了良好平台。④IPv6加入了对自动配置的支持，使得网络管理更加便捷。⑤IPv6具有更高的安全性。⑥IPv6具有很好的可扩展性。⑦IPv6使用新的头部格式，简化和加速了路由选择过程。⑧IPv6提供了新选项来实现附加功能。

IP协议可以运行在各式各样的不同物理网络，如以太网、无线网等之上，将不同类型的网络互联起来，由此发展成了当今全球规模的互联网。IP协议又是其他各种上层协议的基础，几乎所有的网络应用都要借助IP协议来实现。由于IP协议在TCP/IP体系结构中的重要性，有时称TCP/IP为基于IP技术的网络。