当前网络界公认只要包括应用层、传输层、网络层、链路层和物理层这五层协议就可以形成一个完整的网络体系。但是最为流行的TCP/IP协议却基本上没有完整的体系结构。目前,计算机网络普遍采用的方式是在局域网或者广域网的基础上运行TCP/IP网络,从而造成在网络的底层采用的是局域网协议或者广域网协议,而仅在上层采用了TCP/IP协议。无论采用局域网方式还是广域网方式,网络的结构必然会更加复杂,网络协议的传输效率必然会降低。为了解决上述问题,提出一种全新的基于双绞线的IP交换技术,采用这种技术,建立一个直接通过传输介质传输IP分组的纯粹的独立的TCP/IP网络,并且研究设计与之相适应的IP网络交换机。在对IP交换技术及IP交换机进行大量研究与论证的基础上,通过分析、设计与实验,采用Cypress半导体公司推出的用于点对点之间高速串行数据通信的发送芯片CY78923和接收芯片CY78933以及高速低功耗具有时钟化读写接口的先进先出缓冲存储器芯片CY7C453,构成IP交换机的数据发送/接收模块,采用Altera公司的低价位Cyclone系列芯片EP1C6Q240C8 FPGA芯片作为交换控制模块,分别完成了各个模块的电路设计,实现了基于双绞线(UTP-5)的四端口IP交换机硬件系统。最后,对所设计实现的基于双绞线的四端口IP交换机系统进行了硬件的电气性能测试和关键信号点的时序测试以及软硬件的协同调试与功能仿真。测试结果表明,性能良好。达到了完善TCP/IP协议体系,简化网络结构,提高网络传输效率的目标,对实现这种全新的基于双绞线的IP交换技术提供了有力的硬件支持,具有较重要的理论意义和实际应用价值。