面向医院环境的网络仿真平台的设计与实现

吴响 刘菁 蒋璐

（徐州医学院现代教育技术中心，江苏 徐州 221004）

新医改背景下，医院信息化建设被提升到新的高度。通过医院信息化程度的提高，可以有效提高医院工作效率，降低出现医疗纠纷的几率，提高患者满意度。在一定程度上缓解了医患矛盾，有助于构建和谐医患关系。

1 网络仿真平台在医院信息化建设中的重要性

1.1 网络仿真平台是学习医院信息化环境的重要途径

目前，医院信息化的建设和维护主要由医院信息科完成，这要求信息科工作成员必须快速熟悉和管理医院信息环境。而在实际中经常面临信息科新进人员对现有网络设施与各种信息系统不了解、掌握慢的情况。然而医院中正在运行的系统意义重大，是医院各项环节顺利运转的重要保障，不适合初学者去接触和学习。因此网络仿真平台是从事医院信息化的工作人员学习、培训、从业的重要途径。

1.2 网络仿真平台是管理医院信息环境的有效手段

近年来，医院信息化建设发展迅速。各类新系统需要加入到现有医院信息平台中，原有系统也经常升级新的版本。新系统的稳定性以及在对原有系统的升级过程中，是否会对现有数据造成损坏是一个被广泛讨论和关注的话题。传统的解决方式都会存在不同程度的冒险成分，而网络仿真平台可以将新系统或者需要升级的系统在仿真测试确保无误后，再到真实网络中部署，可以最大限度的提高医院的数据安全性和系统的可用性，是管理医院信息环境的有效手段。

1.3 网络仿真平台是进行医院网络改造的创新工具

网络是医院信息化的传输媒介。随着信息化水平的不断提高，网络改造也是日益频繁。传统的网络改造方式是首先了解网络改造需求，然后规划网络拓扑图，最后部署实施完成。即使再详细的规划偶尔也会出现遗漏，当这种情况出现时，会造成一定时间的网络中断，从而造成医院的业务中断。最好的方式是通过在医院网络仿真平台中对改造后的网络进行仿真，并保存网络设备的配置。当测试成功后，在实际部署时直接将配置更新到新的设备中即可，这种方式极大提高了网络改造的可靠性。同时网络仿真平台可以实现对改造后网络的测试和评估，保障网络的安全运行。

图1 系统总体架构

2 网络仿真平台的系统功能设计

2.1 GNS3软件简介

GNS3是一款优秀的具有图形化界面的开源仿真软件。可以用来模拟思科、juniper等多个厂商的设备，并且可以通过桥接功能连接到虚拟化的操作系统中。与其他模拟仿真软件不同的是，GNS3使用真实网络设备中的系统，而不是简单的模拟。因此，GNS3是再现一个网络，而不是模拟一个网络，足以体现其类真实性。

2.2 GNS3的不足与改进

首先，GNS3可以仿真主流厂商的设备，虽然不能兼容所有的厂商，但由于现有的医院核心设备大多使用思科等主流厂商，因此可以完成对整个医院其他信息系统的模拟。其次，GNS3不是一款针对医院仿真的软件，不能再现医院的实际场景。但是GNS3是一款开源的软件，笔者通过对医院实际需求的分析，在其源码进行开发，加入了医院信息系统等模块，可以实现对医院主流系统，如HIS、LIS、PACS的仿真。

2.3 网络仿真平台的整体架构

在设计医院网络仿真平台时，充分考虑到医院的实际情况，将功能模块分为五个部分，分别为网络传输模块、网络安全模块、系统应用模块、终端模块和分布式桥接模块。并且在日后的使用中，可以通过扩展模块的方式增加网络仿真平台的功能。系统的整体架构，见图1。

其中网络传输模块主要包括了可以使用的各种传输设备，包括路由器和交换机 (通过在路由器中插入交换机模块替代实现)。网络安全模块主要包括提供网络安全的设备，这些设备可以是传统的防火墙设备，也可以有linux主机替代实现，在实际中应用的也比较广泛。系统应用模块主要包含了医院的各类信息系统，包括了主流的HIS、LIS、PACS等等，如果是新加入的系统，可以通过在具体服务器(例如windows2008)中安装实现。终端模块主要包括各类的PC主机和终端业务系统。通过将各个模块中的设备和系统拖拽到拓扑图中，并使用连接线将其连接，然后运行各个设备和系统，随后既可以得到一个定制的仿真系统。由于单台设备可能很难完成对医院所有设备和系统的仿真，可以使用分布式桥接模块将仿真桥接到某个物理网卡中，通过现实网络与同一网络的其他仿真主机建立连接。这种分布式架构可以无限扩展，非常容易实现对整个网络的仿真。

3 网络仿真平台在实际中的应用效果

笔者对所在学校的某附属医院的网络进行完全仿真，取得了非常好的效果。例如，某护理信息系统需要升级，与厂商联系得知升级有时会因为兼容性问题导致系统宕机，建议升级失败时重新安装新版本系统。笔者通过使用虚拟化技术将现有系统转变为虚拟机，将其导入到网络仿真平台中，通过网络仿真平台对虚拟系统进行升级，发现并不会出现兼容性问题，然后到真实物理机中安装，降低了系统故障的可能性。再如，此医院使用内外网隔离的方式保证内网的安全性，由于外网核心设备已用多年，宕机等情况时常发生，院方想购买替代设备，而内网核心设备为双冗余的思科6509，高效可靠。为了节约开支想使用mpls技术将现有网络改造成使用同一物理平台实现逻辑隔离，如果直接更改，若出现错误，将很难弥补损失。所以采用网络仿真平台进行测试，将成功后的配置文档保存，随后用于真实网络中，减少了医院管理人员的顾虑，保障了医院网络安全性。

[1]董怡松.论医院计算机网络信息资源管理[J].中小企业管理与科技(下旬刊)，2010(04).

[2]魏红，徐娟.医院计算机网络信息资源管理[J].黑河学刊，2011(01).