爲了便於尋址以及層次化構造網絡，每個IP地址均包含兩個標識碼，即網絡號和主機號。同一個物理網絡中的所有主機使用同一個網絡號，而這個網絡中的各個主機（如工作站、服務器、路由器）都有有一個局域網內唯一的主機號與之對應。因此IP地址的格式可以簡單的表示爲： IP地址::= {<網絡號>，<主機號>}。
早期，爲了給不同規模的網絡提供必要的靈活性，IP地址的設計者將IP地址空間劃分爲5種不同的類別，當時是這樣考慮的：各種網絡的差異很大，有的網絡中有很多主機，而有的網絡中主機數很少。把IP地址劃分爲不同的類別是爲了更好地滿足不同用戶的需求。這樣，當某個單位申請到一個IP地址時，實際上是獲得了具有同樣網絡號的一塊地址空間，其中具體的主機號由該單位自行分配，只需做到在該單位管轄的範圍內無重複的主機號即可。
圖1給出了上述5種不同類型的IP地址，其中A、B、C類爲單播地址（一對一通信），如表1所示。
圖1 IP地址中的網絡號字段和主機號字段
從上圖中可以看出，IP地址不僅指明瞭一臺主機，還指明瞭該主機所連接到的網絡
A類IP地址由1字節的網絡地址和3字節的主機地址組成，其中網絡地址的最高位必須爲0。A類IP地址中可指派的網絡數量爲126（2^ 7-2）個，這裏減2是由於網絡號字段中全0的IP地址爲保留地址，表示本網絡，而網絡號爲127的地址保留用於環回測試本機的進程間通信（127.0.0.0到127.255.255.255是保留地址，用於環回測試，0.0.0.0到0.255.255.255也是保留地址，用於表示所有的IP地址。） A類IP地址中主機號佔3個字節，因此每個A類網絡中最大主機數爲16777214（2^ 24-2），這裏減2的原因是，主機號字段爲全0表示該IP地址爲本機所屬網絡的地址（如一個主機的IP地址爲5.6.7.8，則該主機所在的網絡地址就是5.0.0.0），而全1表示所有的，因此全1的主機號字段表示該網絡中的所有主機。IP地址空間共有2^32個地址，整個A類地址空間共有2^31個地址，佔整個地址空間的50%。
B類IP地址由2字節的網絡地址和2字節的主機地址組成，其中網絡地址的最高兩位必須爲10。由於網絡號字段的前兩位固定，後面的14位無論怎樣都不可能出現全0或全1的情況，因此這裏不存在網絡總數減2的問題。但實際上B類網絡地址中128.0.0.0是不可指派的，而可以指派的B類最小網絡地址爲128.1.0.0，因此B類地址可指派的網絡數爲16383（2^14-1）個。B類地址的每個網絡上最大主機數爲65534（2^16-2）個，這裏需要減2是因爲要扣除全0或全1的主機號。整個B類地址空間共約有2^30個地址，佔整個地址空間的25%。
C類IP地址由3字節的網絡地址和1字節的主機地址組成，網絡地址的最高位必須爲110。C類網絡地址中192.0.0.0爲保留地址不可指派，因此可以指派的網絡總數爲2097151（2^21-1）個，同理，C類地址的每個網絡上最大主機數爲2^8-2。整個C類地址空間共約有2^29個地址，佔整個地址空間的12.5%。