为了实现在双绞线上直接传输IP分组,这一全新的网络技术,在对TCP/IP协议和其它网络协议分析的基础上,通过学习传统局域网交换技术和IP交换技术的发展现状,比较两种交换技术,研究设计了一种基于双绞线传输IP分组的高速IP交换机。系统使用硬件描述语言VHDL,在QUARTUSⅡ5.0软件开发平台中完成了对系统软件的设计开发。通过总体软件设计,分析交换机的工作原理,采用自底向上的设计方法,将系统划分为四大功能模块:即数据接收控制模块、数据发送控制模块、路由控制模块以及交换控制模块。分模块进行电路设计、程序代码编写和仿真测试,最后将其整合为一个顶层整体文件,下载到FPGA器件中,进行整体系统软件功能的仿真测试。设计的创新点在于:在交换机中建立了静态IP地址-端口对照表,IP数据包依据此对照表,进行路由选择完成数据转发功能。通过软件和硬件的调试,系统最终实现了数据的转发功能,并由示波器对IP交换机系统性能进行了观察检测。结果表明:该系统运行稳定、可靠。设计的实现,证明了在双绞线上直接传输IP分组的实际可行性。虽然这是第一次全新的尝试,但它的研究完善了现有的TCP/IP协议体系结构提高了网络数据传输的速率和数据有效率,对今后类似的研究提供一个参考,具有比较高的研究价值。