在TCP/IP体系中，IP地址是一个最基本的概念。我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的 32 位的标识符（IPV4）。IP 地址现在由因特网名字与号码指派公司ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配。
IP地址是由一个32bit的二进制数表示的。每一个地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。
常用的三种类别的 IP 地址为A、B、C类地址，各类地址的使用范围如下：
IP地址与硬件地址是有区别的。从层次角度看，物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址。IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址放在MAC帧的首部。
发送数据时，使用IP地址的ＩＰ数据报一旦交给了数据链路层，就被封装成ＭＡＣ帧。ＭＡＣ帧在传送时使用的源地址和目的地址都是硬件地址，写在ＭＡＣ帧的首部。主机或路由器在接收ＭＡＣ帧时，其根据是ＭＡＣ帧的首部中的硬件地址。在数据链路层看不见MAC帧的数据中的ＩＰ地址。只有在剥去ＭＡＣ的首部和尾部后把MAC层的数据上交给网络层后，网络层才能在IP数据报的首部中找到源IP地址和目的IP地址。
主机或路由器在封装的MAC帧的首部填入的硬件地址，需要经过地址解析协议ARP完成。将IP地址映射成对应的物理地址。每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。当主机 A 欲向本局域网上的某个主机 B 发送 IP 数据报时，就先在其 ARP 高速缓存中查看有无主机 B 的 IP 地址。如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入 MAC 帧，然后通过局域网将该 MAC 帧发往此硬件地址。
逆地址解析协议 RARP 使只知道自己硬件地址的主机能够知道其 IP 地址。这种主机往往是无盘工作站。 因此 RARP协议目前已很少使用。
