随着网络技术的高速发展，网络已经普及到了社会的各个方面，但是它在提供开放和共享资源的同时，也不可避免的存在着安全隐患。如何有效地保障机密信息在网络中安全传输，成为人们日益关注的焦点。IPSec的提出正是为了有效地解决网络安全问题。本文首先对IPSec协议体系作了总结性介绍，包括一些基本概念如安全策略、安全联盟、选择符等，以及IPSec协议体系的各个组件如SPD, SAD,AH, ESP, IKE等，详细阐述了IPSec的处理流程。在对IPSec协议体系和Linux下TCP/IP协议栈深入分析的基础上，重点进行了Linux平台下IPSec的实现。使用Linux下的Netfilter机制将IPSec的进入和外出策略处理与Linux自身的IP 层处理紧密结合，使用Radix树型结构来实现安全策略库,使用哈希表来实现安全联盟库。本文构造了一个试验性的VPN模型，对所实现的IPSec进行了测试并加以应用。最后，对IPSec协议体系进行分析，其中的指导原则是复杂性会导致安全漏洞，提出一些可能的修改建议。