Sau khi host gửi dữ liệu, địa chỉ IP cần phải đợc chuyển thành địa chỉ LAN vật lý tơng ứng vì đờng truyền vật lý không thể nhận biết đợc địa chỉ IP. Quá trình chuyển đổi này đợc thực hiện nhờ một giao thức gọi là giao thức ARP (Address Resolution Protocol). Về mặt khái niệm, việc chọn một mô hình số hoá làm cho vấn đề giải địa chỉ đợc hiệu quả có nghĩa là chọn một hàm f ánh xạ theo công thức sau:
PA = f (IA) ; ( địa chỉ vật lý PA, địa chỉ internet IA)
Nếu địa chỉ vật lý không bị ràng buộc bởi các điều kiện khác, thì hàm f sẽ đợc tính rất nhanh và rõ ràng. Tuy nhiên, trên thực tế các mạng kết nối thờng rất phức tạp vì chạy trên nhiều công nghệ phần cứng khác nhau. Ví dụ, khi sử dụng IP trên mạng kết nối có định hớng nh ATM, ngời ta không thể chọn các địa chỉ vật lý từ các luồng số liệu mà ATM cung cấp. Tốt nhất, các bảng ánh xạ địa chỉ này đợc nằm tại máy chủ của các mạng riêng.
Phân giải địa chỉ thờng thông qua liên kết động, khó khăn lớn nhất là các địa chỉ Ethernet đợc gán một địa chỉ vật lý 48 bit, và khi thay đổi địa chỉ này cũng sẽ mất đi. Tuy nhiên, ánh xạ trực tiếp nhanh và hiệu quả nhng không thể mã hoá từ 48 bit sang 32 bit. Một giải pháp cấp thấp để kết hợp các địa chỉ trên các mạng có khả năng quảng bá rất đơn giản, bằng cách gửi gói tin đặc biệt để xác định xem máy nào đó trả lời tơng ứng. Sau đó các thông tin đó đợc lu vào vùng nhớ, khi cần chuyển số liệu các bộ định tuyến sẽ kiểm tra kho chứa và nhận đợc các giá trị địa chỉ trên nó. Tuy nhiên, nếu sau khi phát trả lời địa chỉ thì máy đó có sự cố, vấn đề
là các máy khác không biết và vẫn gửi gói tin và nh vậy lỗi sẽ xảy ra. Một giải pháp đề ra là thực hiện kỹ thuật trạng thái mềm để đếm thời gian, thông thờng vào khoảng 20 phút, nội dung của bộ đệm sẽ đợc xoá bỏ và cập nhật lại từ đầu. Thêm vào đó là các giải pháp nh giao thức phân giải địa chỉ ARP. Trong quá trình nhận các gói ARP đến từ mạng, nếu trong đó chứa các thông tin liên quan tới chính máy nhận (địa chỉ đích) thì phần mềm ARP sẽ cấp lại máy gửi thông tin về địa chỉ phần cứng của nó. Nếu địa chỉ IP không trùng với máy nhận thông tin này có thể bỏ qua. Thông thờng ARP sẽ đợc nhúng trong các khung truyền và sẽ rất tổng quát đối với những địa chỉ vật lý bất kỳ và giao thức địa chỉ bất kỳ.
Cùng với giao thức phân giải địa chỉ là giao thức phân giải địa chỉ ngợc. RARP yêu cầu phải có một máy chủ RARP, máy chủ trả lời bằng cách điền vào địa chỉ đích thay đổi bản tin trở thành bản tin trả lời với lời đáp trực tiếp, có thể có rất nhiều máy chủ trả lời, máy sẽ nhận lời đáp đầu tiên. Không thể quảng bá quá nhiều thông tin RARP trên mạng vì nh vậy có thể gây ra tắc nghẽn hệ thống. Thông tin định tuyến đợc yêu cầu từ mạng để dẫn các gói tin đến đích cuối cùng của nó nằm trong tiêu đề.