Każdy adres IP jest 32-bitową liczbą, składającą się z czterech oktetów (liczb ośmiobitowych). Adresowanie TCP/IP jest łatwiej zrozumieć przyjmując koncepcję, że każdy sposób adresowania jest ściśle związany z funkcją i zadaniami danego komputera. Każdy komputer (a dokładniej węzeł) w sieci TCP/IP ma niepowtarzalny, 32-bitowy adres IP identyfikujący nie tylko komputer, lecz również sieć do której należy. Na adres IP składają się trzy podstawowe elementy:
- bity określające klasę adresu,
- część identyfikująca sieć lokalną (LAN),
- część identyfikującą konkretny komputer w sieci.
W istniejącej klasyfikacji wyróżnia się pięć klas adresów:
- Klasa A,
- Klasa B,
- Klasa C,
- Klasa D,
- Klasa E.
Adresy klasy A odnoszą się najczęściej do dużych sieci zawierających wiele komputerów, adresy klasy B odpowiadają sieciom średniej wielkości, zaś adresy klasy C małym sieciom. Adresy klasy D to tzw. adresy grupowe, wykorzystywane przy przesyłaniu wiadomości do grupy komputerów w Internecie. Tego typu system umożliwia znaczne zmniejszenie ruchu w sieci w stosunku do systemu nawiązywania oddzielnych połączeń z każdym z użytkowników. Obecnie istnieją jednak lepsze techniki rozgłaszania wiadomości grupowych w sieci. Klasa E jest eksperymentalna i zarezerwowana dla IETF. Jeśli sieć jest przyłączona do Internetu, to adres sieci oraz adresy komputerów są przydzielane przez organizację zarządzająca Internetem. Jeśli natomiast jest to lokalna sieć firmowa, to odpowiednie adresy przydziela administrator. Wybierając odpowiednią klasę adresów można przyporządkować danej sieci: więcej adresów podsieci, a mniej komputerów (adresy klasy C); równą liczbę adresów podsieci i komputerów (klasa B) lub mniej adresów podsieci, a więcej komputerów (klasa A). W sieciach lokalnych wykorzystuje się adresy klasy A, B lub C. Adres IP zapisuje się dziesiętnie w czterech blokach trzycyfrowych rozdzielonych kropkami (każdy blok trzycyfrowy odpowiada 8 bitom, więc może być to liczba do 0 do 255).
| klasa | liczba bitów adresujących sieć | liczba bitów adresujących host | zakres adresów | rodzaj sieci | liczba sieci | liczba hostów w obrębie sieci | identyfikacja |
| A | 8 | 24 | 1.0.0.0 – 126.0.0.0 | bardzo duże | 127 | 16.777.214 | pierwszy bit = 0 |
| B | 16 | 16 | 128.1.0.0 – 191.254.0.0 | średniej wielkości | 16.382 | 65.534 | pierwsze dwa bity = 10 |
| C | 24 | 8 | 192.0.1.0 – 223.255.254.0 | małe | 2.097.150 | 254 | pierwsze trzy bity = 110 |
| D | – | – | 224.0.0.0 – 239.255.255.254 | do transmisji grupowej | brak podziału | brak podziału | pierwsze cztery bity = 1110 |
| E | – | – | 240.0.0.0 – 255.255.255.255 | zarezerwowane dla IETF | – | – | pierwsze cztery bity = 1111 |
Szczególnym przypadkiem jest adres 127.0.0.1, który jest adresem zarezerwowanym do testowania pętli zwrotnej danego hosta.