为了便于寻址以及层次化构造网络，每个IP地址均分为两部分，即网络号和主机号。同一局域网中的所有主机使用同一个网络号，而这个局域网中的各个主机（如工作站、服务器、路由器）都有有一个局域网内唯一的主机号与之对应。即，IP地址可以简单的表示为： IP地址::= {<网络号>，<主机号>}。
早期，为了给不同规模的网络提供必要的灵活性，IP地址的设计者将IP地址空间划分为5种不同的类别，当时是这样考虑的：各种网络的差异很大，有的网络中有很多主机，而有的网络中主机数很少。把IP地址划分为不同的类别是为了更好地满足不同用户的需求。这样，当某个单位申请到一个IP地址时，实际上是获得了具有同样网络号的一块地址空间，其中具体的主机号由该单位自行分配，只需做到在该单位管辖的范围内无重复的主机号即可。
图1给出了上述5种不同类型的IP地址，其中A、B、C类为单播地址（一对一通信），如表1所示。
图1 IP地址中的网络号字段和主机号字段
从上图中可以看出，IP地址不仅指明了一台主机，还指明了该主机所连接到的网络。
表1 A、B、C类IP地址
类别
IP地址范围
私网IP地址范围
子网掩码
网络数
网段最大主机数
A
1.0.0.1-127.255.255.254
10.0.0.0-10.255.255.255
255.0.0.0
126 (2^ 7-2)
16777214 (2^ 24-2)
B
128.0.0.1-191.255.255.254
172.16.0.0-172.31.255.255
255.255.0.0
16383 (2^ 14-1)
65534 (2^16-2)
C
192.0.0.1-223.255.255.254
192.168.0.0-192.168.255.255
255.255.255.0
2097152 (2^ 21-1)
254 (2^8-2)
A类IP地址由1字节的网络地址和3字节的主机地址组成，其中网络地址的最高位必须为0。A类IP地址中可指派的网络数量为126（2^ 7-2）个，这里减2是由于网络号字段中全0的IP地址为保留地址，表示本网络，而网络号为127的地址保留用于环回测试本机的进程间通信（127.0.0.0到127.255.255.255是保留地址，用于环回测试，0.0.0.0到0.255.255.255也是保留地址，用于表示所有的IP地址。） A类IP地址中主机号占3个字节，因此每个A类网络中最大主机数为16777214（2^ 24-2），这里减2的原因是，主机号全0表示这个网段的子网掩码，而主机号全1表示这个网段的广播地址。IP地址空间共有2^32个地址，整个A类地址空间共有2^31个地址，占整个地址空间的50%。
B类IP地址由2字节的网络地址和2字节的主机地址组成，其中网络地址的最高两位必须为10。由于网络号字段的前两位固定，因此B类网络的网络号不可能出现全0或全1的情况。然而，实际上B类网络地址中128.0.0.0是不可指派的，可以指派的B类最小网络地址为128.1.0.0，因此B类地址可指派的网络数为16383（2^14-1）个。B类地址的每个网络上最大主机数为65534（2^16-2）个，这里需要减2是因为要扣除全0或全1的主机号。整个B类地址空间共约有2^30个地址，占整个地址空间的25%。
C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须为110。C类网络地址中192.0.0.0为保留地址不可指派，因此可以指派的网络总数为2097151（2^21-1）个，同理，C类地址的每个网络上最大主机数为2^8-2。整个C类地址空间共约有2^29个地址，占整个地址空间的12.5%。