Digamos que o host com o endereço IP é 172.16.1.101 deseje enviar um pacote para o endereço 172.16.2.102. Caso a máscara de rede seja 255.255.0.0, o AND binário do enredeço fonte será 172.16.0.0, e o AND do endereço destino será 172.16.0.0, indicando que ambos possuem o mesmo endereço de rede e portanto estão diretamente conectados no nível de enlace.
Neste caso, o nível IP envia um pacote ARP pela rede Ethernet para identificar qual o endereço Ethernet do host cujo IP é 172.16.2.2. Este pacote é enviado como um broadcast, de modo que todos os hosts conectados no mesmo segmento Ethernet receberão o pacote, e o host configurado para o endereço desejado irá responder ao pacote ARP indicando qual o seu endereço Ethernet. Assim o IP pode montar o pacote Ethernet corretamente endereçado e enviar o pacote para o seu destino.
Agora digamos que a máscara de rede não fosse 255.255.0.0, mas sim 255.255.255.0. Neste caso, os endereços de rede da origem e destino seriam respectivamente 172.16.1.0 e 172.16.2.0. Como os endereços de rede são diferentes, isto significa que não temos conectividade direta (no nível de enlace) entre os dois hosts, portanto o pacote deverá ser entregue por intermédio de um roteador, que é o default gateway.
Digamos que o default gateway seja 172.16.1.1 (observe que o endereço de rede do default gateway é 172.16.1.0, o mesmo do nosso host de origem). Então o host irá enviar um pacote ARP pela rede para descobrir o endereço Ethernet do default gateway, e enviará o pacote para este.
Ao receber o pacote, o default gateway irá verificar que o endereço IP de destino é o IP de outro host que não ele, e irá verificar qual o endereço de rede do destino. Pode ser que o pacote esteja endereçado para uma rede local na qual o default gateway tenha uma conexão direta, ou pode ser que o default gateway tenha que direcionar o pacote para um outro roteador mais próximo do destino final. De qualquer forma, o default gateway segue o mesmo processo de gerar o endereço de rede utilizando a netmask, e em seguida enviar um pacote ARP pedindo o endereço Ethernet do próximo host a receber o pacote. A diferença é que um roteador não tem um default gateway, mas sim uma tabela de roteamento, que diz quais endereços de rede podem ser alcançados por quais roteadores.
Notem que este exemplo considerou apenas a comunicação entre dois equipamentos, não entre dois programas. O nosso exemplo ficou apenas no nível de rede da pilha TCP/IP, mas acima dela o processo é simples: o IP verifica que tipo de pacote foi recebido (TCP, UDP ou outro) e repassa o pacote para o protocolo apropriado.
O protocolo de transporte irá então verificar o número de porta contido no pacote e qual programa está associado aquela porta. Este programa será notificado da chegada de um pacote, e será responsabilidade dele decodificar e utilizar de alguma forma as informações contidas no pacote.
