为了进一步减小数据传输延迟和提高通道利用率，美国学者P.凯尔马尼（Parviz Kermani）和L.克莱因罗克（Leonard Kleinrock）为计算机通信网络提出了虚拟直通（Virtual Cut-Through）交换方式。在这种交换方式下，当数据包的头部到达一个节点时，该节点根据头部的路由信息立即进行路由，当发现输出通道正在被使用时，该节点缓冲后面接收到的数据包内容，这点与数据包交换一样；当该数据包的输出通道空闲时，该数据包立即从输出通道进行输出，就像从输入通道直接穿透到输出通道，因此被称为虚拟直通交换方式。

为了减少串行延迟，虚拟直通在接收到数据包头微片时即向下游节点转发，见图。在路由器1、路由器2和路由器3上不存在冲突，因此，每个路由器在接收到数据包头微片后即可转发。但是虚拟直通的缓存分配依然是以数据包粒度进行的，也就是说，能够转发的前提是下游路由器有足够存储该数据包的缓存资源。如图中所示，路由器3在时钟周期3只有两个可用缓存单元，因此，数据包需要在路由器2上等待3个时钟后才能被转发。虚拟直通要求路由器端口上的缓存资源至少能够容纳一个完整的数据包。相对数据包交换和存储转发，虚拟直通交换具有网络延迟小，通道利用率高，缓冲区要求低的优点。

虚拟直通示意图