基于gpuipsec+vpn加速技术的研究

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonAccelerationtechnologyofIPSecVPNbaseonGPUCandidate:WangJinbaoMajor:InformationSecuritySupervisor:ChenLinHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.Chin

2、aJanuary,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本

3、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着Internet的迅速发展，计算机网络给人们的生活和工作带来了极大的便利，但信息安全问题日益成为大家关注的重点。IPSecVPN是基于IPSec规范的VPN技术或网络的统称，其通过加密和认证机制来提高网络的安全性。然而，服务器端的数据加密

4、和用户认证消耗较多的系统资源，并降低系统的吞吐量，从而影响整个通信网络的性能。利用GPU强大的硬件级多线程并行计算能力，通过CUDA（ComputeUnifiedDeviceArchitecture，统一计算设备架构）对IPSecVPN中耗时较长的3DES、AES和RSA等加密认证算法进行并行处理。并且针对GPU仅适合处理较大数据，而实际网络中较小的报文占有相当的比例的情况，为了保证系统的实时性，提出了一种CPU_GPU系统模型，系统中同时存在CPU算法和GPU算法，使其能根据数据包的长度动态的选择执行CPU算法还是GPU算法

5、。通过在算法级别和系统级别的优化达到提高整个IPSecVPN系统性能的目的。对CUDA并行算法进行测试分析，表明优化后的算法加密速率较普通的CPU算法高，特别在处理较大数据时能表现出更好的性能。利用应用层常用的协议HTTP、FTP和SMTP模拟实际网络中的流量对优化后的IPSecVPN系统测试，对比CPU系统、GPU系统和CPU_GPU系统的实验结果，表明CPU_GPU系统在保证高吞吐量的同时也能保持较低的时延，充分发挥了CPU和GPU各自的优势，使系统达到最优的性能。关键词：IPSec虚拟专用网，统一计算设备架构，加密算法，

6、并行处理I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofInternet,computernetworktopeople'slifeandworkhasbroughtgreatconvenience,buttheproblemofinformationsecurityisincreasinglybecomingthefocusofattention.IPSecVPNisbasedonIPSecstandardVPNtechnologyornetworkreferredto,byenc

7、ryptionandauthenticationmechanismstoimprovethesecu-rityofthenetwork.However,encryptionandauthenticationconsumesmoresystemre-sourcesandreducethesystemthroughput,whichaffectstheperformanceofthenetwork.UseofGPU'spowerfulhardwarelevelmultithreadedparallelcomputingabili-

8、ty,throughtheCUDA(ComputeUnifiedDeviceArchitecture,Unifiedcomputingequip-mentstructure)totheIPSecVPNtakeslonger3DES,AESandRSAencryptionand