在面向连接的网络中，源在发送数据包之前首先与目的地建立连接。当建立连接时，在该连接上发送数据包序列，该连接是一些虚拟管道。还写道，在面向连接的协议中，当建立连接时，只能做出一次关于数据包序列路由的决定。（参考：数据通信和网络，作者 Behrouz Forouzan）
我的疑问是：TCP 是面向连接的协议，IP 使用无连接的分组交换路由。所以在用IP作为网络层协议实现TCP时，路由是如何完成的。如果IP在建立连接时决定了一条路由并将其用于整个通信，如何完成。或者IP在通信过程中可以自由选择任何可能的路由？我的意思是，网络层是否可以为同一连接的不同数据包选择不同的路径？
面向连接的网络是一种网络层（大致相当于 IP 层），其中完成的路由是基于连接的（如 X.25 或电话呼叫）。
所以这是绝对正确的：
在面向连接的网络中，源在发送数据包之前首先与目的地建立连接。
但这错过了重要的词网络：
在面向连接的[网络]协议中，当连接建立时，只能做出一次数据包序列的路由决定
因此，像 TCP 这样的协议必须添加序列号、确认和重试，以确保它以提供数据的相同顺序传送数据。它与低层提供的无连接服务一起工作。
在面向连接的网络中，源在发送数据包之前首先与目的地建立连接。
建立该连接的过程是发送数据包。我认为您指的是 TCP 在发送数据之前如何建立连接。因此，在这种情况下，您需要成功进行 3 次握手才能传输数据。
或者IP在通信过程中可以自由选择任何可能的路由？我的意思是，网络层是否可以为同一连接的不同数据包选择不同的路径？
不仅可能，而且会发生。数据包交换的基础是它如何到达那里并不重要，它确实如此。由于异步路由，有时会出现乱序传送数据包的问题。
IP 在不了解或不关心上层协议的情况下做出路径选择决策。TCP 是面向连接的，因为它通过强制执行有序交付和交付成功知识来模拟连接。
IP 流量可以（有时确实）在会话中间更改路径。当这种情况发生时，要么上层协议（如 TCP）简单地备份到最后一个按顺序确认的消息并从那里继续，要么上层协议（如 UDP 和 RTSP）只是假设连接丢失并重新建立，并继续前进。