基于MNSS的医院突发网络故障模拟仿真平台的构建与应用

来源:用户上传      作者:

　　摘  要：目的：构建医院突发网络故障模拟仿真平台，实现医院网络系统的健壮性检测。方法：通过医学网络系统虚拟仿真软件MNSS（Medical Network System Simulator）对医院的网络拓扑及信息系统进行真实再现，根据实际情况制定有效的网络故障应急预案。结果：实现了医院突发网络故障的模拟仿真，提高了信息科人员对网络突发故障的把控。结论：通过医院突发网络故障模拟仿真平臺检测医院网络健壮性，并制定相应的应急预案，能够提高医院网络故障处理效率，确保诊疗流程的正常运行。
　　关键词：MNSS;医院网络故障;虚拟仿真;应急预案
　　中图分类号：TN711       文献标识码：A 文章编号：2095-2945（2020）07-0162-03
　　Abstract： Objective： To construct a hospital burst network fault simulation platform to realize the robustness detection of the hospital network system. Methods： Through the medical network system virtual simulation software MNSS （Medical Network System Simulator）， the network topology and information system of the hospital were reproduced， and effective network failure emergency plans were formulated according to the actual situation. Results： The simulation of the emergency network fault in the hospital has been realized， and the personnel of the information department have improved the control of the network burst. Conclusion： It is possible to improve the efficiency of hospital network fault processing and ensure the normal operation of the diagnosis and treatment process through the hospital network simulation platform.
　　Keywords： MNSS; hospital network malfunctionk; virtual simulation; emergency program
　　1 背景
　　随着医院信息化建设规模的日益扩大，对其网络的健壮性与稳定性提出更高的要求[1]。一旦网络系统发生故障，便会对医疗业务造成严重的影响。因此，为确保医院突发网络故障时，医院网络系统能够在极短的时间内恢复运行，应急预案与策略的制定尤为重要[2]。
　　1.1 传统医院突发网络故障应急预案与策略的制定方法
　　经调研，大多数医院信息科工作人员在检测到网络系统突发故障或者接到其他部门关于信息系统故障的报告后，会通过理论分析的方式对可能的网络故障点进行逐一排查，必要时联系供应商获取技术支持[3-4]。这种基于理论分析的应急预案由于其具有主观判断性，很大程度上依赖于信息科员工的个人技术水平以及排查故障时的体能状态，从而加大医院突发网络故障应急预案实施状况的不确定性。因此，为了尽可能消除个人因素对应急预案所造成的影响，一种基于模拟仿真的应急预案与策略的制定方案尤为迫切。
　　1.2 基于MNSS的医院突发网络故障模拟仿真平台应急预案制定方法
　　采用MNSS模拟器模拟仿真整个医院网络系统，通过对其网络健壮性的测试，制定一份详细的医院突发网络故障分析报告，并根据此报告制定相应的应急预案与策略。其中，MNSS虚拟仿真软件整合了开源网络模拟软件GNS3以及GNU Health、OpenLIS、OpenSourcePACS等各类优秀的开源医院信息系统软件，其提供了一种简单的方法来设计和建造任何规模的医院网络架构，而不需要硬件[5]。
　　2 医院突发网络故障模拟仿真平台功能设计
　　为便于管理与维护，采用集中管理的模式设计医院突发网络故障模拟仿真平台。其功能模块主要分为实名认证，模拟仿真以及预案制定三大方面，提供对预案制定的技术保证与支持（见图1）。
　　信息科人员通过该平台对医院整体网络进行模拟仿真，为应急预案与策略的制定提供技术保障。首先以WEB请求的方式实名登录平台，访问授权资源，然后对负责区域进行设备更新操作，故障仿真分析。
　　在安全性方面，该平台是负责整个医院网络拓扑及相关配置的门户。通过集成统一的登录认证与操作授权等实名认证功能，拦截非法访问与无权操作，对不合法的设备配置更新命令进行阻断，从而保证仿真平台中虚拟设备配置与真实设备配置的一致性。
　　在可靠性方面，该平台采用虚拟技术，整合Dynamips、Dynagen等思科模拟器以及Virtual Box、VMware workstation虚拟机软件，实现对医院整个网络系统与信息系统的真实再现。通过虚拟设备的开/关与虚拟链路的闭合/断开状态的转变等形式来模拟实际情况中的设备宕机、单点故障等问题（如图2所示，红色表示设备故障，绿色表示设备运行正常），极大提高了分析报告的可信性与可靠性，为应急预案的制定提供了技术保障。 　　在易用性方面，该平台采用B/S与C/S相结合的系统架构模式。虚拟仿真服务器可架设在云端，信息科人员可通过任何一台联网的计算机通过浏览器授权访问该平台，对虚拟设备进行相关操作，同时该平台支持常见的远程终端协议代理，如SSH、Telnet等协议，为远程操作提供便利。
　　3 平台架构与关键模块
　　医院突发网络故障模拟仿真平台由多个功能模块组合而成，支持路由器、交换机、防火墙等网络设备以及医院信息系统、终端操作系统的虚拟仿真。通过C/S与B/S相结合的管理架构模式进行登录认证、权限分配、虚拟仿真等工作（见图3）。
　　医院突发网络故障模拟仿真平台采用以下模块实现虚拟仿真，为网络设备与信息系统的虚拟仿真提供有力的系统工具与技术。
　　3.1 网络设备仿真模块
　　通过整合开源的思科模拟器，将思科网络设备镜像导入至虚拟环境中运行，来模拟真实设备的行为。某些医院购入其他品牌的网络设备，如华为、锐捷等。由于不同品牌网络设备之间工作原理的一致性，只是操作命令的差异，因此，该平台也可以对其进行仿真，而不影响平台的可靠性与真实性。
　　3.2 信息系统及终端系统仿真模块
　　通过整合虚拟机软件，来模拟真实的终端操作系統与医院信息系统。该模块允许操作系统在独立运行于主服务器操作系统的虚拟离散环境中运行，对虚拟操作系统的一切操作配置均不影响主服务器的运行。将医院所购入的信息系统封装导入至仿真平台中，使用虚拟链路与虚拟网络设备所连接，即可对整个医院网络拓扑进行真实再现，此过程需要WinPcap的支持。
　　4 医院突发网络故障模拟仿真平台的应用
　　4.1 网络健壮性测试
　　医院信息科人员根据自己所负责的区域在模拟仿真平台上绘制相应的医院网络拓扑，进行医院信息系统的导入以及设备配置的复制、合法性检验、导入等操作。在完成配置导入之后，进行医院网络健壮性测试。通过使用“ping”、“traceroute”、“show ip route”等基本网络命令，提高对整个医院网络的整体把控，提升对每个网络路由的熟悉度，并根据每条路由的走向绘制一份医院网络健壮性分析报告，以使信息科人员在排查网络故障时能迅速找到网络故障点，提高医院突发网络故障处理效率。
　　4.2 故障可能性分析
　　采用SNMP协议[6]判断医院网络系统中对应设备的使用情况及其发生故障引起危害的级别，确定该设备在整个医院网络系统中的重要性指标;并通过简单的“shutdown”等命令模拟仿真设备宕机、接口故障等一系列突发性问题，采用统计分析的方法，比较不同设备发生故障的影响范围与现象，以及受其他设备故障影响的程度，拟定医院突发网络故障分析报告。最后根据设备重要性指标与故障分析报告制定相应的医院突发网络故障应急预案与策略。与以理论分析制定应急预案的方式相比，这种通过虚拟仿真的形式，可以提高应急预案与策略的可信度和可靠性，减少主观因素的影响。
　　4.3 设备临时性测试
　　医院信息系统升级或者网络系统局部改造时，可能会因为系统兼容性、版本不一致等种种原因导致升级改造工程的失败，严重情况可能会造成网络瘫痪，比如发生VTP倒灌现象等。然而先通过医院突发网络故障模拟仿真平台测试，如果没有产生突发状况，再到真实环境中进行升级改造等工程。这种方式既减少了信息科人员的顾虑，又降低了系统突发故障的可能性，保障了医院网络的正常运行。
　　5 结束语
　　本平台通过对医院整体网络的健壮性测试以及故障的可能性分析，并根据模拟仿真结果，制定科学、有效、可靠的突发网络故障应急预案与策略，最大限度地减轻了医院网络突发故障时产生的危害，保障了医院网络系统与信息系统的持续稳定地运行。
　　参考文献：
　　[1]邹玉蓉.我院网络系统的改造与实现[J].中国医疗设备，2010（9）：30-32+36.
　　[2]吴伟.医院计算机网络故障应急预案分析[J].科技与创新，2014（20）：146+161.
　　[3]张殿勇，夏宏斌，王炯.医院信息网络故障应急方案的制定与实施[J].中华医院管理杂志，2004（10）：639-640.
　　[4]姚力，冯娟，蒋昆.医院网络与信息系统突发事件应急预案[J].中国数字医学，2013（2）：58-61.
　　[5]王竞，吴响，黄怡鹤，等.医学院校物联网工程专业虚拟仿真实验教学体系建设与实践[J].高教学刊，2017（21）：35-37.
　　[6]王焕然，徐明伟.SNMP网络管理综述[J].小型微型计算机系统，2004（3）：358-366.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15119196.htm