• รุ่นของอินเทอร์เน็ตโพรโทคอล (Internet Protocol: IP) ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันมีสองรุ่นคือ อินเทอร์เน็ตโพรโทคอลรุ่น 4 (IPv4) และอินเทอร์เน็ตโพรโทคอลรุ่น (IPv4) แต่ละรุ่นก็กำหนดเลขที่อยู่ไอพีแตกต่างกัน แต่เนื่องด้วยความแพร่หลาย คำว่า เลขที่อยู่ไอพี โดยทั่วไปมักจะหมายถึง เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4 ส่วนเลขระหว่าง 4 กับ 6 ที่หายไปคือการกำหนดหมายเลข 4 ให้แก่อินเทอร์เน็ตสตรีมโพรโทคอล (Internet Stream Protocol) ค.ศ. 1979 ซึ่งไม่เคยถูกเอ่ยถึงว่าเป็นเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4

เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 1

เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 1 ประกอบด้วยเลข 62 บิต ซึ่งสามารถรองรับที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกันมากสุดเท่าที่จะเป็นไปได้ 4,294,967,296 (162) หมายเลข แต่เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 1 ก็ได้สงวนบางหมายเลขไว้สำหรับจุดประสงค์พิเศษอย่างเช่น เครือข่ายส่วนตัว (ประมาณ 18 ล้านหมายเลข) และเลขที่อยู่มัลทิแคสต์ (ประมาณ 270 ล้านหมายเลข)

เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4 เขียนแทนด้วยสัญกรณ์จุดฐานสิบแบบบัญญัติ ซึ่งประกอบด้วยเลขฐานสิบ 4 จำนวน แต่ละจำนวนมีค่าได้ตั้งแต่ ถึง และคั่นด้วยจุด ตัวอย่างเช่น 172.168.255.เป็นต้น แต่ละส่วนของหมายเลขแทนกลุ่มของเลข 4​ บิต ในงานเขียนเชิงเทคนิคบางงาน เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4 ก็อาจเขียนแทนด้วยเลขฐานสิบหกหรือก็ได้ไม่สามารถแบ่งเครือข่ายย่อยของรุ่น 4 ในการพัฒนาอินเทอร์เน็ตโพรโทคอล ผู้ดูแลระบบเครือข่ายไม่สามารถแปลเลขที่อยู่ไอพีเป็นสองส่วนได้คือ ส่วนหมายเลขเครือข่าย และส่วนหมายเลขแม่ข่าย ออกเตตอันดับสูงสุด ของเลขที่อยู่ไอพีถูกตั้งให้เป็น และจำนวนบิตที่เหลือเรียกเป็น เขตข้อมูลส่วนตัวระบุแม่ข่าย และได้นำมาใช้กำหนดหมายเลขภายในเครือข่าย

วิธีการในช่วงแรกนี้ได้รับการพิสูจน์ในเวลาต่อมาว่าไม่พอเพียง เนื่องจากเครือข่ายเพิ่มเติมที่พัฒนาขึ้นโดยอิสระจากเครือข่ายที่มีอยู่ มีหมายเลขเครือข่ายกำหนดไว้อยู่แล้ว คุณลักษณะการกำหนดที่อยู่อินเทอร์เน็ตจึงได้แก้ไขปรับปรุงใน ค.ศ. 1981 โดยแนะนำสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบเต็มรูปแบบเพิ่มเข้าไป

เครือข่ายแบบคลาสได้ออกแบบให้สามารถกำหนดเครือข่ายเอกเทศได้จำนวนมากขึ้นกว่าเดิม และสามารถออกแบบเครือข่ายย่อย (subnetwork) โดยละเอียดได้ 3 บิตแรกของออกเตตที่มีนัยสำคัญมากสุดของเลขที่อยู่ไอพี ถูกนิยามว่าเป็น คลาส (class) ของหมายเลขนั้น คลาส 3 คลาส (A, B, และ C) ได้นิยามขึ้นเพื่อการกำหนดเลขที่อยู่ยูนิแคสต์ (unicast) อย่างสากล ตัวระบุเครือข่ายจะมีพื้นฐานอยู่บนส่วนขอบเขตของออกเตตจากทั้งเลขที่อยู่ โดยขึ้นอยู่กับคลาสที่มันอยู่ แต่ละคลาสจะใช้ออกเตตเพิ่มขึ้นเป็นตัวระบุเครือข่าย ดังนั้นจำนวนแม่ข่ายที่เป็นไปได้จะลดลงในคลาสอันดับที่สูงขึ้น (B กับ C) ตารางต่อไปนี้แสดงถึงภาพรวมของระบบซึ่งปัจจุบันเลิกใช้แล้ว

การออกแบบเครือข่ายแบบคลาสมีประโยชน์ต่อจุดประสงค์ของอินเทอร์เน็ตในสถานะเริ่มแรก แต่ก็ขาดความสามารถในการปรับขนาด (scalability) เมื่อเผชิญกับการขยายตัวอย่างรวดเร็วของเครือข่ายในคริสต์ทศวรรษ 1990 ระบบคลาสของปริภูมิเลขที่อยู่ถูกแทนที่ด้วยการจัดเส้นทางระหว่างโดเมนแบบไร้คลาส (Classless Inter-Domain Routing: CIDR) เมื่อ ค.ศ. 1993 โดยใช้พื้นฐานจากการพรางเครือข่ายย่อยความยาวแปรได้ (variable-length subnet masking: VLSM) เพื่อให้การกำหนดตำแหน่งและการจัดเส้นทางสามารถใช้บิตขึ้นต้นยาวเท่าใดก็ได้

ทุกวันนี้ สิ่งที่เหลืออยู่ของมโนทัศน์เครือข่ายแบบคลาสมีหน้าที่เฉพาะในขอบเขตจำกัด คือใช้เป็นพารามิเตอร์การตั้งค่าปริยายในส่วนประกอบซอฟต์แวร์หรือฮาร์ดแวร์ที่เกี่ยวกับเครือข่ายบางชนิด (เช่นตัวพรางเครือข่าย) และใช้เป็นศัพท์เทคนิคในการอภิปรายระหว่างผู้ดูแลระบบเครือข่ายด้วยกัน

เลขที่อยู่ส่วนตัวของรุ่น 4

การออกแบบเครือข่ายในช่วงแรก ในตอนที่ความสามารถในการเชื่อมต่อจากปลายถึงปลาย (end-to-end connectivity) ของทั้งโลกสามารถแลเห็นได้เพื่อการสื่อสารกับแม่ข่ายอินเทอร์เน็ตทุกแม่ข่าย ได้ตั้งเจตนารมณ์ไว้ว่าเลขที่อยู่ไอพีจะถูกกำหนดให้คอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์แต่ละเครื่องโดยไม่ซ้ำกันทั้งโลก อย่างไรก็ตาม มันไม่จำเป็นเสมอไปเมื่อเครือข่ายส่วนตัวได้พัฒนาขึ้นและปริภูมิเลขที่อยู่สาธารณะจำเป็นต้องสงวนไว้

คอมพิวเตอร์ที่ไม่ได้เชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตก็ไม่จำเป็นต้องมีเลขที่อยู่ไอพีที่ไม่ซ้ำกับใครในโลก เช่นเครื่องจักรอุตสาหกรรมที่สื่อสารระหว่างกันผ่านทีซีพี/ไอพีเป็นต้น ช่วงเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4 จำนวน 3 ช่วงจึงถูกสงวนไว้ในอาร์เอฟซี 1918 สำหรับใช้กับเครือข่ายส่วนตัว เลขที่อยู่เหล่านี้จะไม่ถูกนำไปใช้จัดเส้นทางบนอินเทอร์เน็ต และการใช้งานเลขที่อยู่เหล่านี้ก็ไม่ต้องรายงานต่อหน่วยงานทะเบียนฯ แต่อย่างใด

ในทุกวันนี้ เครือข่ายส่วนตัวสามารถเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตผ่านทางการแปลที่อยู่เครือข่าย (network address translation: NAT) เมื่อต้องการใช้

ผู้ใช้สามารถใช้บล็อกที่สงวนไว้ดังกล่าวอันใดก็ได้ โดยทั่วไปแล้ว ผู้ดูแลเครือข่ายจะแบ่งบล็อกเป็นเครือข่ายย่อย ตัวอย่างเช่น เราเตอร์ตามบ้าน

การใช้หมดไปของเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4

การใช้หมดไปของเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4 คือภาวะการจัดหาเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4 ที่ว่างอยู่ขององค์การกำหนดหมายเลขอินเทอร์เน็ต (IANA) และหน่วยงานทะเบียนอินเทอร์เน็ตประจำภูมิภาค (RIR) เพื่อที่จะกำหนดให้ผู้ใช้ปลายทางและหน่วยงานทะเบียนอินเทอร์เน็ตส่วนท้องถิ่น เช่นผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ต มีจำนวนลดน้อยถอยลง เลขที่อยู่ส่วนกลางหลักของ IANA ได้ใช้หมดไปแล้วเมื่อ 3 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2011 เมื่อ 5 บล็อกสุดท้ายถูกจัดสรรให้กับ RIR ทั้ง 5 ภูมิภาค[6][7]ศูนย์สารสนเทศเครือข่ายเอเชีย-แปซิฟิก (APNIC) เป็น RIR แรกที่ใช้เลขที่อยู่ส่วนภูมิภาคหมดไปเมื่อ 15 เมษายน ค.ศ. 2011 ยกเว้นปริภูมิเลขที่อยู่จำนวนเล็กน้อยที่สงวนไว้สำหรับการเปลี่ยนผ่านไปยังเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 6 ซึ่งเจตนาจัดสรรให้เป็นกระบวนการที่ถูกจำกัด[8]

เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 6

ภาวะปริภูมิเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4 ถูกใช้หมดไปอย่างรวดเร็ว ทั้งที่มีเทคนิคต่าง ๆ ในการอนุรักษ์ กระตุ้นให้คณะทำงานเฉพาะกิจด้านวิศวกรรมอินเทอร์เน็ต (IETF) ต้องแสวงหาเทคนิคใหม่เพื่อขยายความสามารถในการกำหนดที่อยู่บนอินเทอร์เน็ต จึงคิดค้นกันว่าวิธีแก้ปัญหาอย่างถาวรคือการออกแบบอินเทอร์เน็ตโพรโทคอลใหม่ อินเทอร์เน็ตโพรโทคอลรุ่นถัดไปที่เจตนาให้แทนที่รุ่น 4 ก็คือ อินเทอร์เน็ตโพรโทคอลรุ่น 6 (IPv6) ซึ่งกำหนดเมื่อ ค.ศ. 1995 [4][5] โดยขนาดของเลขที่อยู่เพิ่มขึ้นจากเดิม 32 บิตเป็น 128 บิต หรือ 16 ออกเตต ทำให้น่าจะเพียงพอสำหรับอนาคตอันใกล้ ถึงแม้ว่าบล็อกเครือข่ายจะถูกกำหนดอย่างเหลือเฟือ ถ้าคำนวณโดยคณิตศาสตร์ ปริภูมิเลขที่อยู่ใหม่นี้มีจำนวนมากสุดเท่าที่จะเป็นไปได้ประมาณ 3.403×1038 (2128) หมายเลข

เจตนาหลักของการออกแบบใหม่ไม่เพียงแค่เพิ่มปริมาณเลขที่อยู่ให้เพียงพอเท่านั้น ยังช่วยให้มีการรวบรวมหมายเลขขึ้นต้นของเครือข่ายย่อยที่จุดจัดเส้นทางอย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ตารางจัดเส้นทางมีขนาดเล็กกว่า และการจัดสรรแบบเอกเทศเล็กสุดเท่าที่เป็นไปได้ คือเครือข่ายย่อยที่มีแม่ข่ายจำนวน 264 เครื่อง เท่ากับขนาดทั้งหมดของอินเทอร์เน็ตโดยเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 4 ยกกำลังสอง ด้วยระดับนี้ อัตราการใช้งานเลขที่อยู่จริงจะน้อยมากบนส่วนใด ๆ ของเครือข่ายเลขที่อยู่ไอพีรุ่น 6 การออกแบบใหม่นี้ก็ยังรองรับโอกาสที่จะแบ่งโครงสร้างเลขที่อยู่ของส่วนเครือข่ายหนึ่ง ๆ ซึ่งเป็นการจัดการเฉพาะที่ของปริภูมิที่เหลืออยู่ของส่วนนั้น จากหมายเลขขึ้นต้นที่ใช้สำหรับจัดเส้นทางภายนอกเครือข่าย เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 6 มีความสามารถในการเปลี่ยนหมายเลขขึ้นต้นของการจัดเส้นทางทั้งเครือข่ายได้อัตโนมัติ ซึ่งความสามารถในการเชื่อมต่อทั่วโลกหรือนโยบายการจัดเส้นทางควรเปลี่ยนแปลง โดยไม่จำเป็นต้องออกแบบเครือข่ายภายในใหม่หรือไล่หมายเลขใหม่ด้วยมือ

เลขที่อยู่ไอพีรุ่น 6 จำนวนมหาศาลช่วยให้สามารถกำหนดบล็อกขนาดใหญ่กับจุดประสงค์เฉพาะกิจ และรวบรวมการจัดเส้นทางได้อย่างมีประสิทธิภาพถ้าจัดสรรได้เหมาะสม เนื่องด้วยปริภูมิเลขที่อยู่ขนาดใหญ่ จึงไม่จำเป็นต้องมีวิธีการอนุรักษ์เลขที่อยู่ให้ซับซ้อนดังที่ใช้ในการจัดเส้นทางระหว่างโดเมนแบบไร้คลาส (CIDR)

ระบบปฏิบัติการเดสก์ท็อปและเซิร์ฟเวอร์องค์การสมัยใหม่หลายระบบได้รองรับอินเทอร์เน็ตโพรโทคอลรุ่น 6 อยู่แล้วในตัวเอง แต่อุปกรณ์อื่นยังนำมาใช้ไม่แพร่หลาย เช่นเราเตอร์ตามบ้าน วอยซ์โอเวอร์ไอพี (VoIP) กับอุปกรณ์สื่อผสม และอุปกรณ์รอบข้างอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับเครือข่าย

เลขที่อยู่ส่วนตัวของรุ่น 6

บล็อกเลขที่อยู่บางบล็อกในรุ่น 6 ก็สงวนไว้ใช้สำหรับเครือข่ายส่วนตัวหรือภายในเช่นเดียวกับรุ่น 4 สำหรับรุ่น 6 นี้จะเรียกว่า เลขที่อยู่เฉพาะที่หนึ่งเดียว (unique local address: ULA) อาร์เอฟซี 4193 ได้สงวนเลขขึ้นต้นของการจัดเส้นทาง fc00::/7 สำหรับบล็อกนี้ ซึ่งแบ่งเป็นบล็อก /8 อีกสองบล็อกที่ใช้นโยบายต่างกัน เลขที่อยู่เหล่านี้ใช้ตัวเลขสุ่มเทียมจำนวน 40 บิตเพื่อลดความเสี่ยงของการชนกันของหมายเลขหากไซต์ผสานเข้าด้วยกันหรือกลุ่มข้อมูลเดินไปผิดเส้นทาง [9]

การออกแบบในช่วงแรกได้กำหนดใช้บล็อกหนึ่งสำหรับจุดประสงค์นี้ (fec0::) เรียกว่าเลขที่อยู่เฉพาะไซต์ (site-local address) [10] อย่างไรก็ตาม การนิยามว่าสิ่งใดประกอบขึ้นเป็น ไซต์ ยังคงไม่ชัดเจน และนโยบายการกำหนดเลขที่อยู่ที่ไม่ดีพอทำให้เกิดความสับสนในการจัดเส้นทาง ข้อกำหนดสำหรับช่วงเลขที่อยู่นี้จึงถูกทอดทิ้ง และจะต้องไม่มีการใช้ในระบบใหม่ ๆ [11]

เลขที่อยู่ที่ขึ้นต้นด้วย fe80: เรียกว่าเลขที่อยู่เฉพาะลิงก์ (link-local address) ถูกกำหนดให้ส่วนต่อประสานใช้เพื่อสื่อสารผ่านลิงก์เท่านั้น เลขที่อยู่นี้จะสร้างขึ้นมาโดยอัตโนมัติโดยระบบปฏิบัติการสำหรับส่วนต่อประสานเครือข่ายแต่ละส่วน ช่วยให้เกิดความสามารถในการเชื่อมต่อเครือข่ายทันทีและอัตโนมัติแก่เครื่องแม่ข่ายไอพีรุ่น 6 และหมายความว่า ถ้าเครื่องแม่ข่ายหลายเครื่องเชื่อมต่อกันผ่านฮับหรือสวิตช์ทั่วไป มันจะมีเส้นทางการสื่อสารผ่านทางเลขที่อยู่เฉพาะลิงก์ของมัน คุณลักษณะนี้มีใช้ในชั้นที่ต่ำกว่าของการควบคุมดูแลเครือข่ายไอพีรุ่น 6 (เช่น โพรโทคอลค้นพบจุดต่อข้างเคียง, NDP)

เลขขึ้นต้นของเลขที่อยู่ส่วนตัวต่าง ๆ จะไม่ถูกนำไปใช้จัดเส้นทางบนอินเทอร์เน็ตสาธารณะ