3장에서 배웠듯이 컴퓨터는 네트워크 어댑터 카드 같은 네트워크 인터페이스 장치를 통해 네트워크와 통신합니다. 네트워크 인터페이스 장치는 고유한 물리 주소를 가지며, 해당 물리 주소로 전송된 데이터를 수신하도록 설계되었습니다. 이더넷 카드 같은 장치는 상위 프로토콜 계층의 세부 사항을 알지 못합니다. 자신의 IP 주소 또한 알지 못할뿐더러 수신 중인 프레임이 SSH에 전송되는지 혹은 FTP에 전송되는지도 알지 못합니다. 단지 프레임을 수신하면서 자체 물리 주소로 지정된 프레임을 기다리다가 지정된 프레임이 들어오면 해당 프레임을 프로토콜 스택으로 전달합니다.

물리 주소 지정 체계는 개별 LAN 영역에서 잘 작동합니다. 지속적인 연결 매체에 몇 대의 컴퓨터만으로 구성된 네트워크는 물리 주소만으로도 작동할 수 있습니다. 네트워크 접근 계층과 관련된 저수준 프로토콜을 사용해 네트워크 어댑터에서 네트워크 어댑터로 데이터를 직접 전달할 수 있습니다.

불행하게도 라우팅된 네트워크에서는 물리 주소로 데이터를 전달할 수 없습니다. 물리 주소로 전달하는 데 필요한 검색 절차는 라우터 인터페이스에서 작동하지 않기 때문입니다. 네트워크 카드의 영구적 물리 주소를 사용하면 주소 공간에 논리적 구조를 적용할 수 없으므로 물리 주소로 전송하는 것이 번거로울 수 있습니다.

따라서 TCP/IP는 물리 주소를 가리고 그대신에 논리적, 계층적 주소 지정 체계를 중심으로 네트워크를 구성합니다. 이 논리 주소 지정 체계는 인터넷 계층의 IP 프로토콜에 의해 유지됩니다. 이러한 논리 주소를 IP 주소라고 합니다. ARP라는 또 다른 인터넷 계층 프로토콜은 IP 주소를 물리 주소로 매핑하는 테이블을 구성합니다. 이 ARP 테이블은 IP 주소와 네트워크 어댑터 카드와 관련된 물리 주소 간의 링크입니다.