随着网络的开放性、共享性和互联程度的不断扩大,网络传输的数据和信息安全问题越来越被人们所重视。IPSec(Internet Protocol Security)是一种较为成功,且应用广泛的安全技术,可以有效的解决网络通信的安全问题,防止非法的入侵和攻击。但是由于IPSec需要对数据包执行复杂的密码学运算,因而,随着网络传输速率不断提高,用传统的软件方式来实现IPSec的各项安全功能会使系统的负荷和资源占用率增加,并且不能满足速度上的要求。针对这一问题,本文在对国内外IPSec安全产品和原型卡进行分析研究的基础上,提出了芯片级的IPSec实现方案--IPSec协议安全芯片。论文首先对IPSec的安全体系进行深入分析,重点研究了IPSec的两个安全通信协议(封装安全载荷协议和认证头协议),以及对进入、外出数据包的处理流程。在上述工作的基础上,提出了基于网卡应用的IPSec协议安全芯片的整体结构,以及基于FPGA技术的设计验证方案。然后,论文重点研究了网络传输中消息和身份完整性认证的硬件实现方法,设计实现了IPSec默认支持的单向散列函数MD5、 SHA-1,以及与之对应的散列消息认证码HMAC-MD5和HMAC-SHA-1,给出了综合和仿真的试验结果。最后用上面所提出的设计验证方案对各个设计进行了验证。验证结果证明了设计的正确性和合理性,并达到了预期的目的。