现代网络通信向宽带化发展，导致网络数据量激增，这一增长带来更多有价值的信息的同时，也对实时网络安全防护提出了更高要求。目前，国内外网络安全产品绝大多数面对低速的用户网络，只能完成对百兆以下数据的处理，不能应对越来越高的网络速度。 在TCP报文还原与分析技术研究基础上，本文设计并实现了基于宽带网络的TCP报文实时还原与分析系统，完成了从数据接入、IP包实时分析、TCP报文实时还原、TCP主流应用层协议分析和数据筛选等一系列工作。由于宽带数据速率高，对系统处理能力要求很高，本文重点从以下三个方面进行了深入研究，优化设计，使系统能够完成对300兆以上以太网数据的实时还原与分析处理。 1) 高速数据包微机捕获接口最优化设计。本文在Linux下实现了ZERO-COPY-SNIFF，达到了600Mbps的包截获速度；在WINDOWS下利用WinPcap，达到近300Mbps的包截获速度；并通过性能测试，定量分析了两种抓包方式对不同长度的包截获速率、CPU占用率； 2) 采用适当的算法管理繁杂的连接，并实现快速查找。笔者实践了三种不同的HASH算法，通过实验比对证实其中CRC32算法最适合用于连接维护和查找，并采用该算法，获得了300Mbps以上的TCP报文还原速度。 3) 内存管理。本文通过内存缓冲区的优化设计保证了高速数据缓存，并利用排队论相关理论，论证了内存分配与IP包类型的关系，从理论上证明了TCP数据处理速度的提高可使队列长度迅速降低，TCP数据处理速度是影响队列长度的主要因素； TCP报文还原后，系统还对应用层的主流协议进行分析：SMTP的协议解析，垃圾邮件的过滤方式；FTP的协议解析，控制端、数据端的配对，帐号、口令、下载文件名、下载内容等信息获取；HTTP协议解析等。 最后，本文从系统构架优化、CPU指令集使用、CPU超线程应用等方面探讨了进一步挖掘程序处理速度的潜力，最大限度利用计算机，以降低成本的方法。