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本文的内容主要分为四部分.文章的第一部分主要介绍VPN的协议及其原理.首先介绍了VPN用到的最关键的技术——安全隧道技术.然后介绍了数据链路层实现隧道技术的PPTP、L2TP协议和网络层实现隧道技术的IPSec协议.其中对IPSec协议进行了重点和详细的描述与分析,分析了现有的IPSec协议族的AH、ESP、IKE三个主要的组成协议以及与它们相关的安全联盟数据库和安全策略数据库并且描述了它们之间的关系.文章的第二部分研究了IPSec在Linux下的实现.首先对IPSec在Linux下的实现原理进行了分析研究,这其中涉及到Linux下的Netfilter/IPtables防火墙子系统,正是它与IPSec的交互使得在Linux下实现IPSec成为现实.我们分析了Netfilter/IPtables的工作原理并且提出了它的一种应用,在此基础上研究和分析了IPSec与Netfilter/IPtables的交互过程中数据包的处理流程.然后对具体的实现——FreeS/WAN进行了分析,与之前的原理性分析相呼应,使得IPSec在Linux下的实现原理显得更为清晰.文章的第三部分对实现中的几个关键问题进行了研究并在理论上提出了一些改进的意见.我们主要研究的是NAT问题,文章详细分析了IPSec和NAT的不兼容性,然后给出了解决的方案,并在所给出的解决方案的基础上提出了IKE仂商过程中解决NAT问题的理论上的方案.最后提出了一些其它的可以继续研究的问题.文章的第四部分提出了几个基于前面研究分析的FreeS/WAN的VPN的实用方案并对各个方案进行了分析.本文分析和研究了IPSec在Linux下的实现(FreeS/WAN)并针对其中的几个关键问题提出了改进的方案,给出了实用的VPN实施方案,并且由于Linux和FreeS/WAN均为源代码开放软件,有了上述的研究和分析也使得以后的开发和改进工作变得容易.