随着Internet的发展和网络应用的日益增多，网络安全问题逐渐成为人们不容忽视的一个问题，因而能很好解决网络安全问题的虚拟专用网(VPN，VirtualPrivate Network)安全网关也成为近年来的研究热点。但VPN安全网关要应用于市场，不得不面对的是日益发展的网络带宽和它自身相对较慢的网络数据处理速度之间的瓶颈问题。本论文研究目的正是针对于此问题，提供一个安全、可靠、高速的VPN网关，以适应日益增加的网络带宽的发展要求。 在分析研究各种相关VPN解决方案的基础上，论文提出了基于网络处理器IXP425和硬件高速加密卡的嵌入式网关的解决方案。该方案将数据加密处理任务从主处理器工作任务中分离出来，很好地解决了网络交换处理和加密处理之间的矛盾，大大提高了网关的安全性能和处理速度。对基于PCI总线插槽的硬件高速加密卡的设计，不但解决了速度瓶颈问题，同时也可用于其他加密应用处理。 论文对基于PCI总线接口的加密卡进行了硬件设计，并重点对DES/3DES等加密算法的硬件FPGA实现进行了设计和优化。在分析和研究算法原理的基础上，结合DES/3DES加密算法的自身特征，采用多级流水线结构设计，实现了加密数据的线速输出，大大提高了性能。结合Altera公司APEX20K的FPGA产品结构特征和Verilog HDL设计语言的优势，采用双case语句，实现了很好的资源优化。并结合FPGA硬件设计的自身功能，进行了毛刺处理等综合优化，使整个加密算法的实现速度很好地满足了项目设计的要求，同时为整个硬件高速加密卡的实现奠定了基础，也为整个高速VPN网关的实现提供了保障。