O protocolo IP implementa duas funções básicas: endereçamento e fragmentação. O endereço IP é usado para identificar, de modo único, um computador na rede. Isso é necessário para que o datagrama chegue corretamente ao computador de destino. Um computador conectado à rede é chamado de host. Seja na Internet ou em uma LAN - Local Area Network - (Rede Local), cada interface de rede é identificada por um único endereço IP. Deste modo, um host com duas placas de rede terá dois endereços de rede. Esses endereços IP podem inclusive se referirem a redes diferentes, fazendo com que o host possa acessar diretamente duas redes distintas entre si.

O encaminhamento de um pacote IP até o destino é chamado de roteamento. O roteador é quem faz a escolha do caminho que leva um pacote da origem até ao destino. A base desta escolha depende do endereçamento IP. Podemos deduzir, baseado nessa afirmação, que o endereço IP ao mesmo tempo que identifica um host também define a rede a que esse host pertence. Assim, rede local (LAN) no contexto do endereçamento IP é o conjunto de computadores que compartilham a mesma faixa de endereços IP e o mesmo barramento podendo, em função disto, trocar dados entre si.

O endereço IP é número binário de 32 bits. O tamanho do número IP permite a existência de um grande número de endereços. Mas, na prática, existem bem menos endereços IP disponíveis para atribuição aos hosts. As razões dessa escassez veremos adiante, atualmente já se fala do esgotamento do endereços IP oferecidos pelo IPv4.

No endereço IP binário (32 bits), os bits de mais alta ordem (maior valor numérico) são definidos à esquerda dentro dos bytes. Essa representação é denominada Big Endian. A transmissão dos dados de um pacote é resolvida a nível de byte, sendo feita nessa mesma ordem (da esquerda para a direita), de modo similar a leitura de um texto.

A figura a seguir ilustra o modo como os bytes estão dispostos em um datagrama IP. A transmissão segue a mesma ordem, com os bits sendo transmitidos da esquerda para direita e os bytes de cima para baixo nesta mesma direção.



Apesar de serem valores binários de 32 bits, os endereços IP são normalmente representados por um conjunto de quatro números decimais com valores entre 0 e 255 (inclusive) e separados por pontos como por exemplo, 192.168.0.1. Isso se deve ao fato que cada um dos quatro octetos pode representar no máximo 28 valores ou 256 valores binários (incluindo o valor zero).

Os endereços IP também podem ser representados na forma de números hexadecimais (base 16). Por exemplo, a forma hexadecimal para 192.168.0.1 é C0.A8.00.01. Para compreender melhor os conceitos de host e rede e sua relação com o endereço IP, observe a figura a seguir:



Os projetistas do protocolo idealizaram o endereço IP de modo que tomando alguns dos 32 bits para representar a rede ainda restariam bits suficientes dentro do número para representar os hosts. Foram projetadas 5 classes, identificadas por letras maiúsculas do alfabeto como: classe A, B, C, D e E. Entretanto, apenas 3 (A, B e C) podem ser usadas para atribuir endereços a hosts comerciais na Internet. As classes D e E são restritas para fins específicos. Um endereço IP é, ao mesmo tempo, um valor de rede seguido por um valor de host. As classes são apenas um modo intuitivo de dividir endereços IP em função do tamanho dessas partes relativas a rede e aos hosts.

Deste modo, tomando o primeiro octeto da esquerda para a direita, um endereço de classe A têm o bit de mais alta ordem obrigatoriamente representado por um valor zero. Essa é a assinatura da classe A. Os sete bits restantes do primeiro octeto são usados para representar a rede. Os três octetos seguintes são usados para endereçar hosts. Este padrão define que os endereços IP entre 0.0.0.0 e 127.255.255.255 são endereços de classe A. Os endereços da classe A permitem poucas redes com muitos hosts.

Um endereço de classe B começa obrigatoriamente com os dois primeiros bits do primeiro octeto definidos em 1 e 0, essa é a assinatura da classe B (observe a figura novamente). Os 6 bits restantes do primeiro octeto, juntamente com o segundo octeto, formam uma faixa de 14 bits usados para representar as redes na classe B. Os dois bytes restantes são utilizados para representar hosts na classe B. Endereços na faixa entre 128.0.0.0 e 191.255.255.255 são endereços da classe B.

Um endereço da classe C têm os três primeiros bits do primeiro octeto definidos em 110, essa é a assinatura da classe C. Os 5 bits restantes do primeiro octeto, juntamente com os dois próximos octetos, são utilizados para definir valores de rede. Apenas o último octeto é utilizado para definir valores de hosts.

Deste modo, a classe C define muitas redes com poucos hosts. As redes entre 192.0.0.0 e 223.255.255.255 são redes classe C.

Existem ainda a classe D usada para multidifusão (multicast) e a classe E reservada para usos futuros e de testes.