论文摘要
随着互联网的飞速发展，网络带宽不断提升，伴随着网络技术的不断推陈出新，最早用于解决高速网络的ASIC等技术的开发周期过长，不容易升级等问题越来越被人们所重视，新的技术——网络处理器(NP)诞生了，它专门针对网络数据处理进行了硬件优化，能适应现代网络的高速度；可编程，能够快速升级以适应新的网络技术和应用。在此基础上开发的硬件防火墙将具有更强的功能和更好的处理性能。VPN即虚拟专用网(Virtual Private Network)，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道。通过对网络数据的封包和加密传输，在一个公用网络(通常是Internet)建立一个临时的、安全的连接，从而实现在公网上传输私有数据、达到私有网络的安全级别。通常，VPN是对企业内部网的扩展，通过它可以帮助远程用户、公司分支机构、商业伙伴及供应商同公司的内部网建立可信的安全连接，并保证数据的安全传输。本文主要研究VPN在基于Intel网络处理器的防火墙系统的设计。本文分为四部分：第一部分(本文第二章)介绍课题所涉及到的背景知识，包括防火墙，网络处理器，VPN基础知识等等，介绍其定义、发展史以及现状，为论文后续设计部分做知识铺垫。第二部分(本文第三章)进入VPN实现平台的介绍。介绍了硬件平台Intel IXP2400网络处理器，基于该网络处理器的防火墙的总体设计、功能分配等，对本项目中VPN的实现平台做了全面的介绍。第三部分(本文第四、第五章)，详细叙述作者在本课题中所承担的工作。第四章是VPN相关的理论研究和设计思路。阐述了VPN实现过程中需要考虑得问题，以及这些问题的解决方案，包括VPN选用安全协议、选用IPSec中加密选项的安全性研究，密码算法选择以及VPN和NAT在防火墙上的兼容性研究。第五章是VPN模块的具体实现过程，详细地描述了VPN在防火墙中的实现。第四部分(本文第六章)对全文作了一个总结，总结了本系统的特点，指出了系统的不足之处，并提出改进意见，以及需要进一步探讨的问题。
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摘要Abstract目录图表目录第一章 序言1.1 项目来源及意义1.2 国内外发展状况1.2.1 网络处理器的发展状况1.2.2 VPN的发展状况1.3 研究内容1.4 论文结构第二章 VPN基础知识简介2.1 防火墙基础知识2.1.1 防火墙的概念2.1.2 防火墙的原理与分类2.1.3 防火墙的常见技术2.2 网络处理器介绍2.2.1 数据平面与控制平面2.2.2 快速通道与慢速通道2.2.3 主流网络处理器产品2.3 VPN基础知识2.3.1 VPN的概念2.3.2 VPN的分类2.3.3 VPN的实现要求第三章 VPN实现平台研究及设计3.1 Intel IXP2400网络处理器3.1.1 Intel IXA架构3.1.1.1 Intel IXA定义3.1.1.2 微引擎技术3.1.1.3 Intel XScale技术3.1.1.4 Intel IXA可移植性框架3.1.2 Intel IXP2400网络处理器3.1.2.1 上层核心处理器Intel Xscale Core3.1.2.2 微引擎3.1.2.3 SRAM控制器3.1.2.4 DRAM控制器3.1.2.5 PCI控制器3.1.2.6 介质和交换结构接口MSF3.1.3 IXP2400的主要特征和优点3.2 基于NP的防火墙总体设计目标3.2.1 主要创新点3.2.2 系统的配置使用模式3.2.3 开发和运行环境3.3 基于NP的防火墙硬软件结构3.3.1 防火墙硬件结构3.3.2 防火墙软件结构3.3.2.1 数据高速通道3.3.2.2 核心控制平面3.4 微引擎功能划分3.5 核心模块功能划分3.6 基于NP的防火墙系统总体流程第四章 VPN在基于NP的防火墙上的设计4.1 VPN安全协议设计4.1.1 基于PPTP协议的VPN架构4.1.1.1 协议概述4.1.1.2 VPN中PPTP协议数据传输过程4.1.2 L2TP协议4.1.3 IPsec协议4.1.3.1 AH协议4.1.3.2 ESP协议4.1.3.3 IKE协议4.1.4 各种协议实现VPN的优缺点4.2 VPN中IPsec的ESP加密选项设计4.2.1 基于目的地址重写的攻击4.2.2 基于IP选项处理的攻击4.2.3 基于协议字段的操纵的攻击4.2.4 影响和措施4.3 VPN中密码算法设计4.3.1 加密算法和散列算法简介4.3.2 各种算法的优缺点比较4.4 VPN和NAT的兼容性研究与设计4.4.1 NAT的特性4.4.2 NAT与VPN的不兼容性4.4.3 NAT和VPN兼容性要求4.4.4 VPN的防火墙穿透设计方案4.4.5 方案的安全性分析4.5 本章小结第五章 VPN在基于NP的防火墙上的实现5.1 VPN总体设计5.1.1 VPN的设计目标5.1.2 VPN的模块划分5.2 VPN初始化处理5.3 VPN包处理过程5.3.1 入站包处理过程5.3.2 出站包处理过程5.3.3 NAT穿透的VPN处理过程5.4 VPN密码和散列算法模块5.5 VPN主要数据结构5.5.1 VPN动态表slist表'>5.5.2 VPN服务器端VPNslist表link表'>5.5.3 VPN连接表VPNlink表5.6 本章小结第六章 展望与总结6.1 VPN的发展前景展望6.2 本文总结致谢参考文献攻硕期间取得的成果
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