Mỗi gói tin IP có có trường địa chỉ gửi và trường địa chỉ nhận. Máy tính gửi sẽ điền vào trường địa chỉ gửi 32 bit địa chỉ IP của mình và điền vào trường địa chỉ nhận 32 bit địa chỉ IP của máy tính nhận (giống như các trường FROM và TO trên phong bì thư). Trường dữ liệu của gói tin thường là các đoạn dữ liệu của tầng vận tải. Sau khi máy tính tạo ra gói tin, tầng mạng làm thế nào để gửi gói tin từ máy tính nguồn tới máy tính đích? Câu trả lời phụ thuộc vào việc máy tính nguồn và máy tính đích có nằm trong cùng một mạng hay không. Giả sử máy tính A muốn gửi gói tin IP tới máy tính B nằm trong cùng một mạng 223.1.1.0/24 với A. Điều này được thực hiện như sau: đầu tiên thực thể IP trong máy A dò trong bảng định tuyến cục bộ của nó (xem hình 7.15) và tìm thấy hàng 223.1.1.0/24 trùng với các bit đầu (địa chỉ mạng) trong địa chỉ IP của máy B. bảng định tuyến chỉ ra rằng số lượng các thiết bị trung gian để đến mạng 223.1.1.0 là 1, nghĩa là B nằm trong cùng một mạng với A. Do đó máy A có thể gửi trực tiếp đến B mà không cần qua các thiết bị định tuyến trung gian. Sau đó máy A chuyển gói dữ liệu IP cho tầng liên kết dữ liệu để chuyển gói dữ liệu đó đến B.
Hình 7.16 Bảng định tuyến trên máy tính
Trường hợp máy A muốn gửi gói dữ liệu tới một máy nằm trong mạng khác, chẳng hạn là E. Máy A dò trên bảng định tuyến và tìm thấy 223.1.1.0/24 có địa chỉ mạng trùng với phần mạng trong địa chỉ IP của E. Vì số lượng các thiết bị trung gian là 2, nên máy A biết máy đích nằm trên mạng khác và do đó sẽ phải chuyển qua các thiết bị định tuyến trung gian. Ngoài ra bảng định tuyến tại A cũng cho biết để gửi từ E, đầu tiên máy A phải gửi gói dữ liệu tới địa chỉ IP 223.1.1.4 là địa chỉ IP của giao diện thiết bị định tuyến kết nối vào cùng một mạng với A. Thực thể IP trong máy A chuyển gói dữ liệu xuống tầng liên kết dữ liệu và yêu cầu chuyển tới địa chỉ IP 223.1.1.4. Mặc dù gói dữ liệu IP được gửi từ giao diện của thiết bị định tuyến (qua tầng liên kết dữ liệu), địa chỉ đích trong gói dữ liệu vẫn là địa chỉ đích cuối cùng (địa chỉ của E) chứ không phải là địa chỉ thiết bị định tuyến trung gian.
Khi gói dữ liệu tới thiết bị định tuyến thì công việc của nó là chuyển gói dữ liệu hướng tới đích cuối cùng. Như vậy gói dữ liệu phải được chuyển đến giao diện của thiết bị định tuyến có địa chỉ IP là 223.1.2.9. Bởi vì số lượng các thiết bị trung gian tới đích là 1, nên router biết rằng đích (E) nằm trên cùng một
mạng với giao diện ứng với địa chỉ 223.1.2.9, do đó router chuyển gói dữ liệu tới giao diện (cổng) này, và sau đó gói dữ liệu được chuyển trực tiếp tới E.
Hình 7.17 Bảng định tuyến trên thiết bị định tuyến
Trong hình 7.17, các hàng trong cột “next router” là rỗng vì các mạng (223.1.1.0/24, 223.1.2.0/24, và 223.1.3.0/24) được kết nối trực tiếp với thiết bị định tuyến. Trong trường hợp này, chúng không cần phải đi qua các thiết bị định tuyến trung gian để đến đích. Tuy nhiên nếu máy A và máy E cách nhau 2 thiết bị định tuyến thì trong trong bảng định tuyến của thiết bị định tuyến đầu tiên trên tuyến đường từ A tới E, dòng tương ứng với đích E sẽ chỉ ra phải qua 2 chặng nữa mới tới được đích và phải chỉ ra địa chỉ IP của thiết bị định tuyến thứ hai trên tuyến đường. Thiết bị định tuyến đầu tiên sẽ chuyển gói dữ liệu tới thiết bị định tuyến thứ hai nhờ vào giao thức của tầng liên kết dữ liệu giữa chúng. Sau đó thiết bị định tuyến thứ hai sẽ chuyển gói dữ liệu tới máy đích nhờ giao thức tầng liên kết dữ liệu giữa thiết bị định tuyến thứ hai và máy đích. Định tuyến cho gói dữ liệu trên mạng Internet cũng tương tự như hệ thống phân phát thư của Bưu điện, mỗi lá thư phải đi qua nhiều bưu cục mới đến được người nhận. Bảng định tuyến trong các thiết bị định tuyến đóng một vai trò then chốt trong việc định tuyến gói tin qua mạng Internet.