随着计算机网络宽带的迅速发展,作为网络安全基础的网络数据包捕获系统的性能瓶颈日益凸显。一方面,网络带宽目前已发展到万兆宽带,网络系统性能的瓶颈从网络传输转向了网络处理。另一方面,传统的数据包捕获系统,主机消耗大量的CPU资源用以分析处理捕获的网络数据包,系统开销大。因此,本文设计了适用于万兆以太网的数据包捕获系统,该系统设计的硬件电路除可基于定制规则来捕获数据包,还可实现数据包的协议分析、内容匹配功能。本文先简述当前数据包捕获系统,以及相关关键技术,分析其在高速网络应用中的某些不足,并提出一种新的系统架构,改进硬件的功能以提升捕获系统的性能。该硬件系统包含三方面的内容:一,本文提出一种基于缓存的快速协议分析算法,可根据构建的分组查询表依次分析数据包的协议头,记录相关分析结果;二,提出一种多字节的并行匹配算法,它利用硬件的并行特性,构建待匹配的多字节模式链,将数据并行地送入匹配链,进行流水线的匹配,此算法改进了单字节的匹配算法,可用于多模式多字节的内容匹配以满足系统带宽要求;三,在协议分析和内容匹配的基础上,创建了一种基于规则组合的捕获机制,该机制集成六类规则,实现了基于规则表组合的捕获功能,达到了准确捕获定制数据包的效果。最后,本文综合上述算法,并在FPGA中成功实现。在完成研究、设计和实现的基础上,本文还对数据包捕获系统的功能、性能进行了验证测试,结果达到预期目标。