基于分層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與研究

范昕

摘要：隨著醫(yī)院信息化的發(fā)展和改進(jìn)，醫(yī)院已經(jīng)引入了門診、診斷、治療、手術(shù)、住院、藥物、財(cái)務(wù)等分布式管理系統(tǒng)，這些軟件承載的數(shù)據(jù)和用戶越來越多，因此承載這些應(yīng)用軟件的網(wǎng)絡(luò)亟需改進(jìn)設(shè)計(jì)，引入分層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)，提高醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)的靈活性、安全性、可擴(kuò)展性，進(jìn)一步確保網(wǎng)絡(luò)能夠正常運(yùn)行，具有重要的作用和意義。文章對基于分層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院；分層網(wǎng)絡(luò)；核心層；匯聚層

1 醫(yī)院業(yè)務(wù)信息化平臺

醫(yī)院是計(jì)算機(jī)信息化應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，無論是診斷治療、科學(xué)研究，還是人力資源、財(cái)務(wù)收支等綜合管理業(yè)務(wù)，都己經(jīng)采用了先進(jìn)的分布式管理系統(tǒng)。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域目前正在面臨著前所未有的變革，能否適應(yīng)當(dāng)前的信息化變革取決于是否構(gòu)建了一個強(qiáng)大的信息化系統(tǒng)及承載網(wǎng)絡(luò)[1]。目前，建立一個以電子病歷為核心的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，整合形成一個平臺，覆蓋醫(yī)院門診、診斷、治療、管理等于一體，己經(jīng)成為醫(yī)院信息化的發(fā)展趨勢。目前，承載這些應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)信息的網(wǎng)絡(luò)可以劃分為兩個組成部分，分別是內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)，內(nèi)網(wǎng)訪問信息更多，外網(wǎng)根據(jù)訪問控制規(guī)則的設(shè)置可供訪問資源非常少[2]。醫(yī)院信息化內(nèi)網(wǎng)設(shè)計(jì)也是外網(wǎng)訪問的基礎(chǔ)，因此針對醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行分層化設(shè)計(jì)就顯得非常重要。

2 醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)承載業(yè)務(wù)分析

醫(yī)院互聯(lián)網(wǎng)承載的應(yīng)用系統(tǒng)分別是門診管理系統(tǒng)、診斷治療管理系統(tǒng)、手術(shù)操作系統(tǒng)、遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、人力資源管理系統(tǒng)、藥房管理系統(tǒng)等。門診管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)門診掛號、繳費(fèi)等操作信息加工功能，完成患者個人信息的添加和維護(hù)，確保醫(yī)生能夠及時地獲取患者的信息。醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)覆蓋了科研樓、行政樓、門診樓、住院樓等多個建筑物，接入的個人計(jì)算機(jī)、工作站、服務(wù)器也不盡相同，這些軟硬件設(shè)備通過光纖網(wǎng)絡(luò)連接在一起，可以實(shí)現(xiàn)信息共享和數(shù)據(jù)共享，能夠滿足醫(yī)院信息化處理需求[3]。

2.1 硬件服務(wù)器部署通信需求

目前，醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)構(gòu)建了現(xiàn)代化的機(jī)房，并且鋪設(shè)了高速率的光纜線路，購買了防火墻服務(wù)器、計(jì)費(fèi)認(rèn)證服務(wù)器、Web服務(wù)器、DNS域名服務(wù)器、FTP服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等，這些服務(wù)器之間需要使用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)進(jìn)行連接，保證軟硬件資源的可擴(kuò)展性。

2.2 醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)高速率業(yè)務(wù)需求

醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)非常多，這些業(yè)務(wù)包括CT圖像、會診視頻、公文信息業(yè)務(wù)等，這些業(yè)務(wù)需要較高的帶寬資源，因此為了更好地管理互聯(lián)網(wǎng)，亟需構(gòu)建一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完善的醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)，確保用戶數(shù)據(jù)傳輸需求。

3 基于分層的醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)組建與設(shè)計(jì)

組建與設(shè)計(jì)醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)時采用分層的思想，可以將內(nèi)網(wǎng)劃分為3層，分別是核心層、匯聚層、接入層，核心層可以完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，匯聚層可以完成信息聚合、流量收斂功能，接入層可以完成醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)訪問控制功能，同時可以限制VLAN工作網(wǎng)站和終端接入功能，這種設(shè)計(jì)模式有效地避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的靈活性[4]，網(wǎng)絡(luò)層次化設(shè)計(jì)模式如圖1所示。

核心層是醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)的高速傳輸骨干，其不需要執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)管理內(nèi)容，可以大幅度提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅?，同時可以保證網(wǎng)絡(luò)具有冗余的能力，為醫(yī)院彳目總傳輸提供較尚的帶寬。匯聚層可以將每一個服務(wù)器、交換機(jī)、路由器等設(shè)備集成在一起，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)路由聚合功能，將這些設(shè)備的信息集成在一起，利用泛洪算法廣播路由傳輸協(xié)議，為用戶提供人員訪問功能[5]。接入層可以為用戶提供各類型的接入端口，實(shí)現(xiàn)VLAN劃分，并且設(shè)置軟硬件資源的訪問控制規(guī)則，保證醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)的訪問安全。設(shè)計(jì)醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)拓?fù)浼軜?gòu)的關(guān)鍵就是部署物理硬件，網(wǎng)絡(luò)采用的交換機(jī)為3層核心交換機(jī)和兩層普通交換機(jī)。3層核心交換機(jī)位于核心層，其可以提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的能力，同時具備轉(zhuǎn)發(fā)和路由功能。門診大樓部署兩層交換機(jī)，樓頂部署一個48口交換機(jī)，作為線路接入口，然后可以在不同樓層安裝8口交換機(jī)，這樣就可以將交換機(jī)匯聚起來。住院樓可以放置24口的二層交換機(jī)，為該樓每一個病房、值班室、ICU等提供一個網(wǎng)絡(luò)接入端口，并且在住院樓樓頂電梯機(jī)房放置一臺8端口的二層交換機(jī)，將該棟樓每一層交換機(jī)進(jìn)行匯聚。

部署醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)拓?fù)浼軜?gòu)和服務(wù)器時，最為關(guān)鍵的設(shè)備就是網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，這些設(shè)備包括網(wǎng)卡、交換機(jī)、集線器和路由器。網(wǎng)卡可以將每一個用戶或用戶組的計(jì)算機(jī)終端設(shè)備與內(nèi)網(wǎng)通過雙絞線連接在一起，可以根據(jù)MAC地址和網(wǎng)絡(luò)中其余的站點(diǎn)有效地連接在一起，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)卡信息的操作和維護(hù)。交換機(jī)又被稱為集中式集線器，可以滿足局域網(wǎng)獨(dú)享帶寬需求，是一種高性能的集線設(shè)備，隨著價格的不斷降低，其己經(jīng)在局域網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。交換機(jī)具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)管理功能，可以動態(tài)地管理網(wǎng)絡(luò)中的接入設(shè)備，經(jīng)過多年的研究和改進(jìn)，目前交換機(jī)己經(jīng)發(fā)展到了3層交換機(jī)設(shè)備。路由器可以連接不同的網(wǎng)絡(luò)物理分支和通信媒介，并且能夠隔離和過濾網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，控制網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，路由器中保存有路由表，路由表可以標(biāo)明整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成可以將其劃分為軟路由和硬路由，按照路由表的設(shè)置模式可以將其劃分為靜態(tài)路由和動態(tài)路由，路由器能夠?qū)⒕钟蚓W(wǎng)與廣域網(wǎng)連接在一起，并且選擇一條最佳的傳輸路徑將數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去。醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器部署結(jié)構(gòu)如圖2所示。

醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)部署管理軟件時需要充分考慮以下幾個方面的內(nèi)容，一是減小網(wǎng)絡(luò)管理的工作量，確保數(shù)據(jù)通信暢通，同時可以為網(wǎng)絡(luò)提供一個安全管理機(jī)制。數(shù)據(jù)通信是醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)的核心功能，目前醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)覆蓋范圍擴(kuò)大，因此亟需提高數(shù)據(jù)傳輸和交換能力，實(shí)現(xiàn)一次路由多次轉(zhuǎn)發(fā)的功能，3層交換機(jī)可以利用硬件完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，滿足用戶高效率的需求，另外可以使用軟件完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的更新工作，這樣既可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包高速轉(zhuǎn)發(fā)，也可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，具有較高的安全性和可靠性。醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)的安全管理機(jī)制多采用VLAN，VLAN是一個虛擬的局域網(wǎng)，其可以將醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)的終端設(shè)備按照MAC地址、IP地址、部門等劃分到一個網(wǎng)絡(luò)中，僅允許VLAN內(nèi)的主機(jī)進(jìn)行通信，防止醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，保障醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)的通信安全。

4 結(jié)語

醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)承載軟硬件資源非常多，接入的終端和用戶也急劇上升，因此采用分層的原則劃分醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)，根據(jù)不同硬件資源部署不同的服務(wù)器，這樣就可以提供強(qiáng)大的操作管理服務(wù)，具有重要的作用和意義。

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