为了解决IP控制网关(IPCG)带宽不足的问题,本文提出了基于时间序列预测的IPCG集群,实现了基于时间序列预测的负载均衡调度算法以及基于Netfilter和策略路由的负载均衡技术。本文首先介绍了集群、负载均衡集群和影响负载均衡的三要素:调度算法、网络拓扑结构和调度粒度;接着介绍了服务器负载的衡量指标及计算方法和常用的负载均衡算法,分析了这些算法的不足;结合IPCG负载变化规律,提出了基于时间序列预测的负载均衡调度算法,详细介绍了利用历史负载数据构建时间序列模型的过程,并利用构建的ARMA(p, q)模型对IP控制网关负载进行了预测,取得了较好的预测效果;然后,介绍了负载均衡集群中常用的三种负载均衡技术:NAT、IP tunneling和DR,在分析了Netfilter框架和策略路由的基础上,提出了基于半连接的状态检测方法以及适用于IPCG集群的基于Netfilter和策略路由的负载均衡技术,并对其进行了实验;最后,把基于时间序列预测的负载均衡调度算法和基于最小连接数的负载均衡调度算法在IPCG集群中进行了实验,对比了两者的负载均衡效果;而且对比分析了IPCG和IPCG集群的网络流量,实验结果表明本文所提出的算法和实现方法不仅实现了高带宽的IPCG集群,而且还具有良好的负载均衡效果,能应用于Intranet和Internet之间的网络连接处的高速网络防火墙(入侵检测)集群和IPCG集群等新一代网络系统中。