L'attuale Internet Protocol (IPv4) viene standardizzato nel 1981 dall'RFC 719; esso nasce per disaccoppiare le applicazioni della struttura hardware delle reti di trasmissione, e creare una interfaccia di trasmissione dei dati indipendente dal sottostante substrato di rete, che può essere realizzato con le tecnologie più disparate (Ethernet, Token Ring, FDDI, etc.).
In realtà IP realizza solo una parte di tutto questo, e fa parte di un sistema che va sotto il nome di TCP/IP che è, come tutti protocolli di rete, strutturato in una serie di livelli (nel caso specifico sono 4, riassunti in Tab. 1); uno di questi, quello responsabile del trasporto dei pacchetti fra le varie reti che compongono Internet, è appunto IP.
Questa architettura permette far comunicare computer diversi sia per sistema operativo e tipo di interconnessione; al livello 1 le singole applicazioni comunicano scambiandosi dati secondo un loro protocollo specifico (HTTP, POP, etc.); questi dati vengono passati al livello 2 che li spezzerà in pacchetti e li incapsulerà dentro il suo protocollo per effettuare il trasporto dei dati all'altro capo della comunicazione (ad esempio TCP si incaricherà di effettuare la connessione, controllare che la trasmissione proceda correttamente e ritrasmettere i pacchetti perduti); a loro volta questi pacchetti saranno passati al livello 3 (quello di rete, che è quello a cui opera IP) che ha il compito di trasmettere i pacchetti attraverso la rete instradandoli nelle diverse strutture di interconnessione presenti fra i capi della comunicazione; l'ultimo livello è quello che immette/riceve i pacchetti dallo specifico tipo di hardware a cui sono collegati i nodi della rete.
Il compito di IP è pertanto quello di trasmettere i pacchetti da un computer all'altro della rete; le caratteristiche essenziali con cui questo viene realizzato in IPv4 sono due:
Per effettuare la comunicazione e l'instradamento dei pacchetti fra le varie reti di cui è composta Internet IPv4 organizza gli indirizzi in una gerarchia a due livelli, la prima parte dei 32 bit dell'indirizzo è il numero di rete che viene utilizzato dai router per identificare a quale rete il pacchetto deve essere inviato, la seconda parte è il numero di host (nodo) che viene utilizzato all'interno della suddetta rete per identificare la macchina di destinazione finale del pacchetto.
Per garantire l'unicità dell'indirizzo Internet esiste un'autorità centrale (la IANA, Internet Assigned Number Authority) che assegna i numeri di rete alle organizzazioni che ne fanno richiesta; è poi compito di quest'ultime assegnare i numeri delle singole stazioni finali.
Per venire incontro alle diverse esigenze gli indirizzi di rete sono stati originariamente organizzati in classi, (rappresentate in Tab. 2), per consentire dispiegamenti di reti di dimensioni diverse.
Le classi usate per il dispiegamento delle reti sono le prime tre; la classe D è destinata al (non molto usato) multicast mentre la classe E è riservata per usi sperimentali e non viene impiegata.
Come si può notare però la suddivisione riportata in Tab. 2 è largamente inefficiente in quanto se ad un utente necessita anche solo un indirizzo in più dei 256 disponibili con una classe A occorre passare a una classe B, con un conseguente spreco di numeri.
Inoltre, in particolare per le reti di classe C, la presenza di tanti indirizzi di rete diversi comporta una crescita enorme delle tabelle di instradamento che ciascun router dovrebbe tenere in memoria per sapere dove inviare il pacchetto, con conseguente crescita dei tempi di processo da parte di questi ultimi ed inefficienza nel trasporto.
Per questo nel 1992 è stato introdotto un indirizzamento senza classi (il CIDR, Classless Inter-Domain Routing) in cui il limite fra i bit destinati a indicare il numero di rete e quelli destinati a indicare la destinazione finale può essere piazzato in qualunque punto (vedi Tab. 3), permettendo di accorpare più classi A su un'unica rete o suddividere una classe B e diminuendo al contempo il numero di indirizzi di rete da inserire nelle tabelle di instradamento dei router.
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