面向醫院環境的網絡仿真平臺的設計與實現

吳響 劉菁 蔣璐

（徐州醫學院現代教育技術中心，江蘇 徐州 221004）

新醫改背景下，醫院信息化建設被提升到新的高度。通過醫院信息化程度的提高，可以有效提高醫院工作效率，降低出現醫療糾紛的幾率，提高患者滿意度。在一定程度上緩解了醫患矛盾，有助于構建和諧醫患關系。

1 網絡仿真平臺在醫院信息化建設中的重要性

1.1 網絡仿真平臺是學習醫院信息化環境的重要途徑

目前，醫院信息化的建設和維護主要由醫院信息科完成，這要求信息科工作成員必須快速熟悉和管理醫院信息環境。而在實際中經常面臨信息科新進人員對現有網絡設施與各種信息系統不了解、掌握慢的情況。然而醫院中正在運行的系統意義重大，是醫院各項環節順利運轉的重要保障，不適合初學者去接觸和學習。因此網絡仿真平臺是從事醫院信息化的工作人員學習、培訓、從業的重要途徑。

1.2 網絡仿真平臺是管理醫院信息環境的有效手段

近年來，醫院信息化建設發展迅速。各類新系統需要加入到現有醫院信息平臺中，原有系統也經常升級新的版本。新系統的穩定性以及在對原有系統的升級過程中，是否會對現有數據造成損壞是一個被廣泛討論和關注的話題。傳統的解決方式都會存在不同程度的冒險成分，而網絡仿真平臺可以將新系統或者需要升級的系統在仿真測試確保無誤后，再到真實網絡中部署，可以最大限度的提高醫院的數據安全性和系統的可用性，是管理醫院信息環境的有效手段。

1.3 網絡仿真平臺是進行醫院網絡改造的創新工具

網絡是醫院信息化的傳輸媒介。隨著信息化水平的不斷提高，網絡改造也是日益頻繁。傳統的網絡改造方式是首先了解網絡改造需求，然后規劃網絡拓撲圖，最后部署實施完成。即使再詳細的規劃偶爾也會出現遺漏，當這種情況出現時，會造成一定時間的網絡中斷，從而造成醫院的業務中斷。最好的方式是通過在醫院網絡仿真平臺中對改造后的網絡進行仿真，并保存網絡設備的配置。當測試成功后，在實際部署時直接將配置更新到新的設備中即可，這種方式極大提高了網絡改造的可靠性。同時網絡仿真平臺可以實現對改造后網絡的測試和評估，保障網絡的安全運行。

圖1 系統總體架構

2 網絡仿真平臺的系統功能設計

2.1 GNS3軟件簡介

GNS3是一款優秀的具有圖形化界面的開源仿真軟件。可以用來模擬思科、juniper等多個廠商的設備，并且可以通過橋接功能連接到虛擬化的操作系統中。與其他模擬仿真軟件不同的是，GNS3使用真實網絡設備中的系統，而不是簡單的模擬。因此，GNS3是再現一個網絡，而不是模擬一個網絡，足以體現其類真實性。

2.2 GNS3的不足與改進

首先，GNS3可以仿真主流廠商的設備，雖然不能兼容所有的廠商，但由于現有的醫院核心設備大多使用思科等主流廠商，因此可以完成對整個醫院其他信息系統的模擬。其次，GNS3不是一款針對醫院仿真的軟件，不能再現醫院的實際場景。但是GNS3是一款開源的軟件，筆者通過對醫院實際需求的分析，在其源碼進行開發，加入了醫院信息系統等模塊，可以實現對醫院主流系統，如HIS、LIS、PACS的仿真。

2.3 網絡仿真平臺的整體架構

在設計醫院網絡仿真平臺時，充分考慮到醫院的實際情況，將功能模塊分為五個部分，分別為網絡傳輸模塊、網絡安全模塊、系統應用模塊、終端模塊和分布式橋接模塊。并且在日后的使用中，可以通過擴展模塊的方式增加網絡仿真平臺的功能。系統的整體架構，見圖1。

其中網絡傳輸模塊主要包括了可以使用的各種傳輸設備，包括路由器和交換機 (通過在路由器中插入交換機模塊替代實現)。網絡安全模塊主要包括提供網絡安全的設備，這些設備可以是傳統的防火墻設備，也可以有linux主機替代實現，在實際中應用的也比較廣泛。系統應用模塊主要包含了醫院的各類信息系統，包括了主流的HIS、LIS、PACS等等，如果是新加入的系統，可以通過在具體服務器(例如windows2008)中安裝實現。終端模塊主要包括各類的PC主機和終端業務系統。通過將各個模塊中的設備和系統拖拽到拓撲圖中，并使用連接線將其連接，然后運行各個設備和系統，隨后既可以得到一個定制的仿真系統。由于單臺設備可能很難完成對醫院所有設備和系統的仿真，可以使用分布式橋接模塊將仿真橋接到某個物理網卡中，通過現實網絡與同一網絡的其他仿真主機建立連接。這種分布式架構可以無限擴展，非常容易實現對整個網絡的仿真。

3 網絡仿真平臺在實際中的應用效果

筆者對所在學校的某附屬醫院的網絡進行完全仿真，取得了非常好的效果。例如，某護理信息系統需要升級，與廠商聯系得知升級有時會因為兼容性問題導致系統宕機，建議升級失敗時重新安裝新版本系統。筆者通過使用虛擬化技術將現有系統轉變為虛擬機，將其導入到網絡仿真平臺中，通過網絡仿真平臺對虛擬系統進行升級，發現并不會出現兼容性問題，然后到真實物理機中安裝，降低了系統故障的可能性。再如，此醫院使用內外網隔離的方式保證內網的安全性，由于外網核心設備已用多年，宕機等情況時常發生，院方想購買替代設備，而內網核心設備為雙冗余的思科6509，高效可靠。為了節約開支想使用mpls技術將現有網絡改造成使用同一物理平臺實現邏輯隔離，如果直接更改，若出現錯誤，將很難彌補損失。所以采用網絡仿真平臺進行測試，將成功后的配置文檔保存，隨后用于真實網絡中，減少了醫院管理人員的顧慮，保障了醫院網絡安全性。

[1]董怡松.論醫院計算機網絡信息資源管理[J].中小企業管理與科技(下旬刊)，2010(04).

[2]魏紅，徐娟.醫院計算機網絡信息資源管理[J].黑河學刊，2011(01).