VLAN技術(shù)在醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用

張宇

摘要：本文簡要介紹了VLAN技術(shù)的基本概念和相關(guān)技術(shù)特性。并從醫(yī)院業(yè)務(wù)應(yīng)用的角度出發(fā)，具體分析了醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)如何有效的進(jìn)行VLAN劃分，從而提高現(xiàn)有醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本，并為今后醫(yī)院信息系統(tǒng)的升級奠定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]VLAN廣播風(fēng)暴醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

近年來，隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，醫(yī)院信息化建設(shè)得以不斷的充實和完善。各類信息系統(tǒng)不斷應(yīng)用與醫(yī)療活動的各個環(huán)節(jié)，已有的系統(tǒng)也在不斷細(xì)分并再構(gòu)建。這就使得醫(yī)院信息系統(tǒng)的體量不斷擴(kuò)大，從而也加重了醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的壓力。由于受限于醫(yī)院的規(guī)模，醫(yī)院的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不可能無限制的擴(kuò)張。另外，未來的信息化建設(shè)趨勢是多數(shù)據(jù)融合，必然要將各類數(shù)據(jù)匯集綜合。這就要求各個信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)要相互融合，還要互不干擾，保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行平穩(wěn)順暢。這里我們將運(yùn)用VLAN技術(shù)來解決這一問題。

1什么VLAN技術(shù)

VLAN（VirtualLAN），虛擬局域網(wǎng)技術(shù)。VLAN并不是一種物理上的局域網(wǎng)，它是建立在交換技術(shù)基礎(chǔ)上的一系列“邏輯工作組”這些“邏輯工作組”中的設(shè)備和用戶不受物理位置的限制，可以根據(jù)功能、部門或者系統(tǒng)需求等因素隨意組合。雖然在物理上這些設(shè)備都連接在同一個局域網(wǎng)中，但實際應(yīng)用中它們只在自己的“邏輯工作組”內(nèi)互聯(lián)互通，與其他的"邏輯工作組”互不通信，好像不在同一個局域網(wǎng)中。這就是VLAN技術(shù)。

2VLAN技術(shù)的特點(diǎn)優(yōu)勢

VLAN技術(shù)因何而生呢？如引言中所述，VLAN技術(shù)可以使不同的系統(tǒng)在同一局域網(wǎng)中互不干擾的獨(dú)立運(yùn)行，提高了網(wǎng)絡(luò)的利用率。不需要一個系統(tǒng)搭建一套局域網(wǎng)，例如從前HIS系統(tǒng)一套網(wǎng)絡(luò)，PACS系統(tǒng)一套網(wǎng)絡(luò)等等，從而方便了網(wǎng)絡(luò)用戶的管理，也減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的使用，降低了成本。另外，由于VLAN之間默認(rèn)彼此不能通信的特點(diǎn)，為網(wǎng)絡(luò)中的敏感數(shù)據(jù)提供了安全保障。例如：單位的財務(wù)系統(tǒng)往往儲存著敏感數(shù)據(jù)，那么可將財務(wù)部門的計算機(jī)都劃分到同一VLAN，這樣其他部門的計算機(jī)將無法訪問財務(wù)部門的計算機(jī)，從而相應(yīng)提高了財務(wù)數(shù)據(jù)的安全性。再有，VLAN技術(shù)的應(yīng)用，大大降低了網(wǎng)絡(luò)中廣播風(fēng)暴的危害。舉例來說，假如網(wǎng)內(nèi)有A機(jī)要訪問B機(jī)，A機(jī)需要在全網(wǎng)發(fā)出ARP請求，并且網(wǎng)內(nèi)所有計算機(jī)都要回復(fù)該請求，當(dāng)B機(jī)回復(fù)該請求后，AB機(jī)才能進(jìn)行相互通信。在規(guī)模較小的局域網(wǎng)中這樣的請求與回復(fù)可能沒有太多影響，但當(dāng)計算機(jī)數(shù)量達(dá)到一定規(guī)模后，就有可能占用大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，阻塞甚至癱瘓網(wǎng)絡(luò)。如果事先將需要通信的A機(jī)與B機(jī)劃分到同一VLAN中，那么這樣的請求只會在該VLAN中傳遞，不會影響網(wǎng)內(nèi)的其他計算機(jī)，從而大大的降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用。

3VLAN設(shè)置的幾種形式

VLAN設(shè)置可大致分為靜態(tài)VLAN和動態(tài)VLAN兩種形式。

3.1靜態(tài)VLAN

靜態(tài)VLAN又被稱為基于端口的VLAN。這里的端口是指交換機(jī)上插接網(wǎng)線的物理端口。顧名思義，就是明確指定各個端口劃分到哪個VLAN的設(shè)置方法。

但是靜態(tài)VLAN的劃分方法，需要將每個端口分別指定VLAN，如果網(wǎng)內(nèi)計算機(jī)設(shè)備數(shù)量龐大，操作會非常繁瑣。再有因為端口被指定了VLAN，如果網(wǎng)內(nèi)某臺計算機(jī)的物理位置變更了，那該設(shè)備的接入端口也就隨之變換，那變換后的端口需要從新改變VLAN設(shè)置，使得網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜化。

3.2動態(tài)VLAN

與靜態(tài)VLAN不同的是，動態(tài)VLAN不指定交換機(jī)上端口所屬的VLAN，而是根據(jù)計算機(jī)劃分VLAN，這樣就避免了上述因計算機(jī)改變物理端口而導(dǎo)致需要重新更改端口所屬VLAN的問題。動態(tài)VLAN劃分好之后，無論計算機(jī)通過哪個端口接入局域網(wǎng)，其所在的VLAN都不會改變。

動態(tài)VLAN大致分為三類。

3.2.1基于MAC地址的VLAN

MAC地址是計算機(jī)網(wǎng)卡或其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的硬件標(biāo)示，通過MAC地址劃分VLAN就是查詢并記錄交換機(jī)端口所連計算機(jī)網(wǎng)卡的MAC地址來確定端口的VLAN所屬。假如計算機(jī)A的MAC地址被設(shè)定屬于VLAN100，那么無論A機(jī)連接到交換機(jī)的哪個端口，該端口都會被劃分到VLAN100。

3.2.2基于IP地址的VLAN

基于IP地址的VLAN劃分與基于MAC地址的VLAN劃分類似，只不過其劃分依據(jù)是計算機(jī)的IP地址。

3.2.3基于用戶的VLAN

基于用戶的VLAN劃分，就是依據(jù)計算機(jī)操作系統(tǒng)的登錄用戶來進(jìn)行VLAN的劃分。此種方法更加靈活多變。

4醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)基本形式

筆者所在醫(yī)院是一家市屬三甲綜合型醫(yī)院，經(jīng)過數(shù)年的信息化建設(shè)，現(xiàn)有HIS系統(tǒng)、PACS系統(tǒng)、LIS系統(tǒng)、病案系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)、考勒系統(tǒng)等大小不同的數(shù)個信息系統(tǒng)。由于之前沒有詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，導(dǎo)致了一套系統(tǒng)一套網(wǎng)絡(luò)，各個網(wǎng)絡(luò)之間物理隔離，互不相連。而且就現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)來說，也沒有進(jìn)行任何的VLAN劃分，隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)大，計算機(jī)設(shè)備不斷增加，大量計算機(jī)所產(chǎn)生的ARP請求也逐步增加了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行壓力。將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)整合集中，再通過合理劃分VLAN，是解決現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)問題的有效方法。

5VLAN技術(shù)在醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用

以上我們大致了解了VLAN技術(shù)的基本概念，網(wǎng)絡(luò)特性和優(yōu)點(diǎn)，以及基本的劃分方法。另外我們也提到醫(yī)院現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)存在的問題。那么結(jié)合醫(yī)院日常的醫(yī)療業(yè)務(wù)，應(yīng)該如何合理的利用VLAN技術(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)的利用率，是我們接下來要討論的問題。

在為醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)設(shè)計劃分VLAN之初，我們曾經(jīng)設(shè)想以各個信息系統(tǒng)為單位進(jìn)行劃分，但在具體分析后發(fā)現(xiàn)有以下兩個問題：第一每個系統(tǒng)涉及的科室范圍和計算機(jī)數(shù)量不同。比如HIS系統(tǒng)涉及醫(yī)院的各個部門，幾乎所有業(yè)務(wù)科室都有連接HIS服務(wù)器的計算機(jī)，而PACS系統(tǒng)只涉及放射科和臨床科室的個別計算機(jī)，再有像財務(wù)系統(tǒng)僅包括財務(wù)室的幾臺計算機(jī)而已。以系統(tǒng)為單位劃分的VLAN存在計算機(jī)分配不均勻，假如HIS中某臺計算機(jī)提出ARP請求，同樣會引起大量計算機(jī)的響應(yīng)，而解決不了帶寬占用的問題。第二每個系統(tǒng)都有自己獨(dú)立的服務(wù)器，如果按信息系統(tǒng)劃分VLAN勢必會將各個服務(wù)器分配到不同的VLAN，導(dǎo)致各個服務(wù)器之間不能通信。如果將來需要進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，各系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通共享，操作起來會非常麻煩。

基于以上的問題，我們從新設(shè)計了如下的VLAN劃分方案：

（1）將各個系統(tǒng)的服務(wù)器劃分到同一VLAN，以保證服務(wù)器之間可以互聯(lián)互通。

（2）以科室為單位劃分VLAN，將同一科室的計算機(jī)劃分到同一VLAN。這樣做出于以下兩點(diǎn)考慮：第一醫(yī)院各個科室的計算機(jī)相對集中，門診掛號收費(fèi)計算機(jī)集中在掛號收費(fèi)處，病房的計算機(jī)集中在醫(yī)生辦公室，其他科室類似。且各科室計算機(jī)的數(shù)量也相差不多，基本在5～15臺之間。這樣劃分的VLAN所包含計算機(jī)數(shù)量相對比較平均，能夠解決ARP請求過多占用網(wǎng)絡(luò)帶寬的問題。第二根據(jù)醫(yī)院現(xiàn)有的條件，科室內(nèi)需要共享使用打印機(jī)，所以科室內(nèi)部的計算機(jī)要互聯(lián)互通，從而也需要把同一科室的計算機(jī)劃分到同一VLAN。

（3）由于服務(wù)器和各科室的終端計算機(jī)被劃分到了不同的VLAN，使之不能相互通信，這就需要采用添加路由器或者使用帶路由功能的三層交換機(jī)為需要相互通信的不同VLAN添加路由，使之能夠相互連通。關(guān)于具體設(shè)置方法，可參考各交換機(jī)廠商的設(shè)備說明，本文將不再贅述。

參考文獻(xiàn)

[1]于淼，方工文.VLAN技術(shù)分析及在醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2012（27）.

[2]歐志文，宋俊.VLAN在醫(yī)院局域網(wǎng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代醫(yī)院，2014（14）.

[3]許全文.基于VLAN的中職校園網(wǎng)絡(luò)設(shè)計[J].電腦知識與技術(shù)，2018（14）.