Si un pendant physique est déjà affecté à l’adresse IP, cela peut être utilisé pour l’adressage. Si ce n’est pas le cas, l’expéditeur envoie une requête ARP (ARP Request) avec l’adresse IP de destination à tous les hôtes du réseau. Il utilise dans ce but l’adresse de broadcast ARP FF:FF:FF:FF:FF:FF comme adresse de destinataire. Les stations individuelles comparent l’adresse IP spécifiée dans la requête avec la leur et rejettent la requête s’il n’y a pas de correspondance. Cependant, si une station enregistre qu’il s’agit de sa propre adresse, elle réagit avec une réponse ARP (ARP Reply), dans laquelle elle transmet aussi l’adresse MAC, entre autres. Les deux parties peuvent désormais mettre en cache leurs adresses MAC et IP, créant ainsi la base pour l’échange de données.
Si l’hôte cible n’est pas dans le même sous-réseau, l’expéditeur contacte la passerelle par défaut (un routeur en général). Il y parvient aussi grâce à la combinaison de l’adresse MAC et de l’adresse IP, raison pour laquelle le protocole de résolution d’adresse est requis. La passerelle réceptionne le paquet de données après la résolution de l’adresse et s’occupe finalement de le transférer à l’hôte cible. Pour cela, il analyse l’en-tête IP (IP-Header), pour récupérer les informations essentielles. Par la suite, il exploite aussi les possibilités du protocole ARP et résout les problèmes suivants :
- Soit directement l’adresse physique de l’ordinateur cible s’il est situé dans un sous-réseau voisin.
- Soit l’adresse matérielle d’une autre passerelle si l’ordinateur cible est situé dans un sous-réseau distant et si le chemin du paquet ne peut pas être déterminé à l’aide de la table de routage.
Dans ce dernier scénario, le processus est répété jusqu’à ce que le paquet de données atteigne sa destination ou alors jusqu’à ce que le champ TTL (Time to live) ait atteint la valeur 0 dans l’en-tête IP.