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IPSec VPN(Parallel IPSec VPN,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IPSec VPN的处理性能。流水线并行处理算法将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IPSec VPN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IPSec VPN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。