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网络层的主要功能和协议是一个复杂的话题，我无法在这里完整地回答。但是，我可以给你一些基本的概念和参考资料。

网络层的作用是在不同的网络之间传输数据包，从源主机到目的主机。为了实现这一点，网络层需要解决两个问题：寻址和路由选择。

寻址是指给每个主机分配一个唯一的标识符，称为IP地址。IP地址是一个32位或128位的二进制数，通常用点分十进制或十六进制表示，例如192.168.1.1或2001:db8::1。IP地址可以分为两部分：网络前缀和主机后缀。网络前缀表示主机所属的网络，主机后缀表示网络中的具体主机。不同的网络可以有不同长度的网络前缀，这需要一个掩码来区分。掩码是一个与IP地址相同长度的二进制数，其中网络前缀部分全为1，主机后缀部分全为0，例如255.255.255.0或ffff:ffff:ffff:ffff::0。通过将IP地址和掩码进行按位与运算，可以得到网络前缀。

路由选择是指确定数据包从源主机到目的主机的最佳路径。路由选择由路由器完成，路由器是一种专门的网络设备，可以连接多个网络，并根据路由表转发数据包。路由表是一种数据结构，存储了目的网络的地址和下一跳的地址。下一跳是指从当前路由器到达目的网络的下一个路由器或主机。路由表可以静态配置，也可以动态更新，通过使用路由协议，如RIP、OSPF、BGP等。路由协议可以根据不同的度量标准，如跳数、带宽、延迟、费用等，选择最优的路径。

网络层的常用协议有以下几种：

IP（Internet Protocol）：是网络层的核心协议，负责将数据包封装成IP数据报，添加源地址和目的地址，以及其他控制信息，如版本号、首部长度、服务类型、总长度、标识、片偏移、生存时间、协议、首部校验和等。IP数据报的最大长度受限于网络的最大传输单元（MTU），如果超过MTU，就需要进行分片，将数据报分成多个较小的片，每个片都有自己的首部，包含标识、片偏移和更多片标志。IP协议是无连接的，也就是说，它不保证数据报的到达、顺序、完整性等，这些功能由上层协议或应用程序负责。IP协议有两个版本，IPv4和IPv6，它们的地址长度、首部格式、分片机制等有所不同，但是基本的功能和原理相同。
ICMP（Internet Control Message Protocol）：是一种辅助协议，用于在网络层传递控制和错误信息，如目的不可达、超时、重定向、回显请求和回显应答等。ICMP消息封装在IP数据报中，有自己的类型、代码和校验和字段，以及其他可选的数据。ICMP消息可以用于测试网络的连通性、性能、故障等，例如ping和traceroute命令就是利用ICMP消息实现的。
ARP（Address Resolution Protocol）：是一种解决网络层地址和链路层地址之间映射关系的协议，用于在同一局域网中，根据目的IP地址找到对应的MAC地址，从而进行数据帧的封装和转发。ARP协议使用ARP请求和ARP应答消息，分别广播和单播发送，包含发送方和接收方的IP地址和MAC地址。ARP协议也有一个缓存表，用于存储已知的IP地址和MAC地址的对应关系，以减少不必要的ARP消息的发送。

如果你想了解更多关于网络层的主要功能和协议的信息，你可以参考以下的资源：

[计算机网络：自顶向下方法]：这是一本经典的计算机网络教材，从应用层到物理层，详细介绍了网络的各个方面，包括网络层的原理和实践，以及相关的协议和算法。
[网络层 维基百科]：这是一个网络层的概述，简要介绍了网络层的功能、协议和服务，以及与其他层的关系和区别。
[网络层协议 维基百科]：这是一个网络层协议的列表，包含了各种网络层协议的名称、描述、功能和参考文献，可以帮助你了解更多的细节和背景。

希望这些信息对你有所帮助。如果你有任何其他的问题或需求，欢迎随时与我交流。?

: https://book.douban.com/subject/30280001/
: https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%B6%B2%E8%B7%AF%E5%B1%A4
: https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%B6%B2%E8%B7%AF%E5%B1%A4%E5%8D%94%E8%AD%B0