L'IPv4 est en service depuis 1983, date à laquelle le protocole a été mis en place sur le réseau ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network), l'ancêtre d'Internet. Internet repose essentiellement sur l'IPv4, qui est toujours le protocole de couche réseau le plus répandu.

Un paquet IPv4 comporte deux parties :

Comme le montre la figure, un en-tête de paquet IPv4 comporte des champs contenant des informations importantes sur le paquet. Ces champs contiennent des nombres binaires, examinés par le processus de couche 3. Les valeurs binaires de chaque champ indiquent divers paramètres du paquet IP.

Les champs importants de l'en-tête IPv4 sont les suivants :

Les deux champs les plus souvent utilisés sont les adresses IP source et de destination. Ces champs indiquent d'où vient et où va le paquet. Généralement, ces adresses ne changent pas lors du déplacement de la source vers la destination.