ipsec vpn并行体系结构的关键技术研究

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1、华中科技大学硕士学位论文IPSecVPN并行体系结构的关键技术研究姓名：任杰麟申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：李之棠20060508摘要随着网络技术的发展，网络传输的速度已经大幅度的提高，对作为保障网络数据安全传输的VPN设备的高性能、高可用性、可扩展性等方面提出了更高的要求。为此，提出了一种基于IPSec的高性能VPN系统的并行体系结构，称为并行IPSecVPN（ParallelIPSecVPN，简称PVPN）。PVPN采用流水线并行处理算法，实现了系统的多加密卡并行处理；采用CompactPCI硬件平台，构建多机并行体系，大幅度提高了IPSecVPN的处理性能。流水线并行处

2、理算法将CPU与加密卡分为两个功能部件，通过使两个功能部件重叠运行，流水作业，从而实现时间上的并行操作。同时，设置多个加解密部件，依靠这些加解密部件的同时工作来提高对多个报文的批处理速度，从而实现空间上的并行操作。用排队论的方法分析了流水线并行处理算法的性能；并对流水线并行处理算法进行了仿真以及性能测试，并对测试结果进行了理论分析。负载均衡技术是集群系统的关键技术。针对IPSecVPN工作机制的特点，设计了一个适用于PVPN系统的负载均衡算法。它能够有效的将加解密报文均匀分发到CPU处理板上；将属于同一报文的IPSec分片报文发往一块CPU处理板上，使得报文能够顺利重组、处理。实验表明PVPN

3、的负载均衡算法达到了设计的目标。PVPN是一个集群系统，发生单点故障的概率比传统的IPSecVPN高。PVPN使用集群互备模式，防止CPU处理板发生故障；使用双机热备份模式，防止交换板发生故障。从而，实现了整个系统的高可用性。最后，对PVPN进行了仿真以及性能测试，并用实际的测试结果说明了系统设计的可行性、合理性。关键词：虚拟专用网IP层安全并行负载均衡可用性IAbstractThespeedoftransmittingdataonnetworkhasbeengreatlyincreasedwiththedevelopmentofnetworktechnology.Asanequipmentt

4、oensuresecuretransmissiononnetwork,VPNmustbehigh-powered,availableandscalable.Thearticlebringsforwardahigh-poweredparallelarchitectureofVPNonIPSecwhichiscalledIPSecVPN.PVPNadoptsthepipeliningparallelalgorithmtoachievemulti-cardsparallelmanagement,meanwhilelargelyimprovesthecapabilityofVPNequipmentso

5、nthebasisofthehardwareplatformofCompactPCI.PipelineparallelalgorithmseparatesCPUandencryptcardintotwofunctionalparts.Overlappingandpipeliningthetwocomponentscancarryoutparalleloperationsontime.Atthesametime,settingseveralencryptcomponentsanddecryptcomponentscanenhancethespeedofwholesalemanagementtoa

6、chieveparalleloperationsonspace.Thearticleanalyzestheperformanceofpipeliningparallelalgorithmbyqueueingtheory,thenemulatesthealgorithm,testsandanalyzestheperformancethealgorithm.Loadbalancingtechnologyisthekeytechnologyoftheclustersystem.PointedtothecharacteristicsofmechanismofIPSecVPN,thearticledes

7、ignsaloadbalancingmeasureappliedtoPVPN.Theloadbalancingdesigncanhandoutpacketsevenlyandefficiently,sendIPSecfragmentpacketsattributedtothesamepacketstotheidenticalCPUprocessingboardtorecomposethemsucc