MST结合VRRP的医院网络高可靠性设计方案研究

摘要：针对当前医院网络在对数据包的接收过程中丢失数量较多，无法满足医院内部各项诊疗业务的数据传输需求问题，开展对医院网络高可靠性设计方案研究。通过基于MST的医院网络框架结构设计以及基于VRRP的医院网络组件设计，实现对医院网络运行优化。通过对比实验证明，该方案优化后的医院网络与传统医院网络相比数据包的丢失数量明显减少，有效提高了医院网络可靠性。

关键词：MST;VRRP;网络;高可靠性;设计

中图分类号：TP393.1

文献标识码：A

文章编号：1001-5922（2020）08-0160-03

Research on High Reliability Design Scheme of HospitalNetwork Based on MST and VRRP

XU Lei

（The 960th Hospital of the Joint Logistics Support Force of the Chinese People's Liheration Army，Jinan Shandong250032.China）

Abstract ： Aiming at the problem that the current hospital network loses a lot of data in the process of receiving da-to packets and cannot meet the data transmission needs of various medical services within the hospital.a researchon the design of high reliability of the hospital network is carried out.Through the design of MST-based hospitalnetwork framework structure and the design of VRRP-based hospital network components，the optimization of hos-pital network operation is realized.Through comparative experiments.it is proved that the number of data packetslost in the optimized hospital network compared with the traditional hospital network is significantly reduced.whicheffectively improves the reliahility of the hospital network.

Key words ： MST;VRRP;network;high reliability

伴随医院诊疗业务不断增长，电子信息化建设规模的逐渐扩大，网络基础设施的可靠性和安全性成为医院智能网络诊疗系统建设最关注的问题。现代化医院诊疗业务主要包括挂号、咨询、门诊、住院、检查等多个环节，同时这些环节都需要通过医院网络为其提供数据信息的支撑，只有良好的医院网络环境才能使各项业务顺利进行。一旦医院网络出现故障，将会造成整个医院的各项诊疗业务的中断，不仅会对医院的社会效益与经济收益造成影响，若不加以及时的控制，还会对患者及医护人员的生命安全造成威胁，进一步引发社会的不良效应[1]。多生成树MST协议具备公共生成树CST协议和VLAN生成树增强PVST+协议各白的优势，可将整个网络划分为多个不同的區域，并在每个区域内捆绑多个虚拟局域网并共同生成一个区域级的生成树，以此更加快速、有效降低交换机中央处理器的负担。虚拟路由器冗余VRRP协议是一种用于解决网络中静态网关单个节点故障问题的一种路由选择协议，这种协议具备更高的容错性。因此，本文结合MST协议与VRRP协议各自优势，针对当前医院网络的高可靠性需求，开展对其设计方案的研究。

1MST结合VRRP的医院网络高可靠性方案设计

1.1基于MST的医院网络框架结构设计

针对医院网络运行环境，将MST作为医院网络中心的信息数据支撑平台，对医院网络框架的整体结构进行设计。图1为基于MST的医院网络框架结构示意图。

根据患者用户模式、医护人员用户模式、医院管理人员用户模式，3种运行方式，划分3种不同的运行环境需求，并将其分别定义为：MST-Patient users、MST-Medical staff users和MST-Administrator user。医院网络框架中的网络信息传输机制采用滑动窗口机制，在任何时刻，网络信息数据的发送端都始终维持1个连续性的允许发送帧，并将其序号看作是1个发送窗口。同时，在信息数据传输的过程中，接收端也同样维持一个连续性的允许接收帧，并将其序号看作是1个接收窗口。在网络信息数据传输的过程中，发送端与接收端的序号上下界定不需要保持相同，大小也可以存在差异。

由于医院各类信息数据大多数是通过病历的形式存在，因此医院网络框架中的索引机制应当满足对患者病历的交互性需求。将不同患病类型的患者病历存储在数据汇聚层的服务器中，患者可通过数据汇聚层目录输入其对应的基本信息，并通过病历索引机制查找对应的医院名称或各个科室名称。在MST信息数据支撑平台中，各类数据信息主要存储在同步数据库以及私有数据库中，私有数据库主要用于存储病人基本信息、病历信息、医院诊疗信息等私有信息，同步数据库主要用于存储其他类型信息。病历索引机制的构建首先需要在MST信息数据支撑平台中注册患者的各类基本信息，患者可将其居民归属的数据通过汇聚层进行注册。在查询患者的各类数据时，可根据患者的身份标识号，在医院网络终端的应用服务器中，通过相应的服务器对数据进行同步查询和更新[2]。当医院网络的数据汇聚层服务器接收到患者的病历信息时，由获取目录服务器根据相关信息，将信息封装为可扩展标记语言的格式完成对信息的封装响应请求。

由上述研究可知，在基于MST的医院网络框架中主要包含的可共享信息分为医院公共信息、数据汇聚层公共信息以及隶属于医院网络中的患者私有信息。3种可共享信息在医院网络中的存储形式可分为：存储于MST信息数据支撑平台统一的数据仓库;存储于医院网络数据汇聚层;存储于医院网络中心的电子病历中。

1.2基于VRRP的医院网络组件设计

为进一步实现VRRP与MST的结合，在VRRP中设置一系列应用程序编程接口，根据不同程序接口，在未安装任何操作系统的VRRP芯片中运行，并以此作为基础，对医院网络组件进行设计。首先，建立按键结构，通过医院网络服务器中的MST平台，对本文划分的3种不同运行环境需求用户限定不同的操作按键和服务选择菜单的网络权限，每位用户均具备完全定制的菜单及功能按键。其次，建立数据存储结构，在MST平台中，通过虚拟路由器冗余协议对医院网络客户端的所有操作行为以及网络的运行状态进行控制，并将整个操作及运行过程产生的数据信息完整地记录在医院网络数据库中，对数据进行存储。从而保证当医院网络出现运行故障时，可以通过错误操作数据或错误状态数据对客户端及服务器端的操作行为进行查询，以此实现网络故障有据可查。

基于VRRP形成医院网络备份组，通过访问控制器间信道协议信道将无线访问接入点信息从医院网络中主路由器信息同步到备份的健康路由器，对各类信息进行实时备份和批量备份。备份的路由器需要确定原路由器的主要对端信息，用于无线访问接入点信息的批量备份，主路由器还需要确定备份路由器的对端信息，用于无线访问接入点的信息实时备份。整个实现过程，由备份的路由器主动广播对端发出相应的请求信息，再由主路由器接收到对端的请求信息后，发送对端相应信息确定各自对端信息的具体内容。以此，当主路由器出现故障问题时，可及时通过访问控制器间信道协议更换备份路由器，并在更换的过程中不影响医院网络原本的信息数据传输。

最后建立多层加密体系，在MST平台中通过VRRP协议建立对医院网络数据安全的多层加密体系，用于针对医院网络日常数据传输时各类威胁手段，采取不同的防病毒措施或网络安全保障措施，因此抵御外界非法危害入侵的威胁[3]。多层加密体系主要包含智能医院网络客户终端的自校验防线、对医院网络用户端的定期检查防线以及VRRP协议自身具备的多层安全壳和自动检验功能防线。当医院网络出现病毒入侵或黑客篡改时，通过请求服务器快速下载健康的版本并进行自我替换。在定期检查过程中，当发现医院网络客户端被恶意篡改时，VRRP协议可通过修改程序强制对被篡改内容进行下载并替换健康版本。同时在自校验过程中当出现被攻击情况时，发出相应的警报信息，并通知医院网络管理人员立即对故障问题做出处理。

2实验论证分析

2.1实验准备

为保证对比实验结果的有效性，传统医院网络与改进后的MST结合VRRP的医院网络均在MNSS虚拟仿真实验平台搭建的实验环境中进行，并通过更加真实的网络设备镜像，在最大程度上确保实验结果的真实、可靠。通过MNSS虚拟仿真实验平台模拟医院各个门诊部门以及住院部等多个不同的科室，并将其划分为传统医院网络区域和本文提出的MST结合VRRP的网络区域，设置传统网络区域为对照组，文中网络区域为实验组。分别向实验组和对照组区域发送相同数量的数据包，设置数据包的发送量为10个、20个、50个、100个和200个。分别记录实验组与对照组接收到的数据包数量。通过对比丢失的数据包数量，比较实验组与对照组区域网络的可靠性。

2.2实验结果与分析

根据实验准备完成对比实验，并将实验结果中的各项数据进行记录，绘制成如表1所示的实验结果对比表中。

由实验结果对比表可以看出，当发送的数据包数量为10个时，实验组与对照组均可将10个数据包全部接收，丢失率均为0%。但从第2组数据开始，随着发送的数据包数量不断增加，对照组的接收数据包数量逐渐比实验组少，丢失数据包数量呈现出明显的增加趋势。而实验组在前4次接收数据包时，丢失的数据包数量均为0，只有在第5次接收200个数据包时，由于发送数量包由100个到200个急剧增加，使得其出现了2个丢失的数据包，但从整体看，实验组的接收效果明显比对照组接收效果好。

因此，通过对比实验证明，在传输数据包较少的情况下，本文提出的将MST与VRRP相结合的医院网络传输数据包的接收率基本上可以达到100%，而同样情况下，传统医院网络丢失的数据包数量明显较多;在传输数据包增多时，虽然提出的将MST与VR-RP相结合的医院网络也会出现数据包丢失的情况，但丢失的数量较少，且相对于传统医院网络来说接受率明显更高。因此，无论是传输数据包较多还是较少的情况，文章设计的MST与VRRP相结合的医院网络对于数据包的接收率都明显更高，具有更高的可靠性，为进一步实现医院网络核心层到汇聚层的网关冗余和负载平衡提供支持，实现对信息数据的安全传输，为医院的经济效益和社会效益提供保障。

3结语

网络的快速发展及规模的逐渐扩大，使其成为互联网时代背景下，医院各项诊疗业务中数据传输的重要手段，同时也对网络的可靠性提出了更加严格的要求。文章针对医院网络的高可靠性设计方案研究得出，MST协议与VRRP协议结合可用于当局域网中处于工作状态的路由器出现故障时，由另一台同样功能的健康路由器接替工作，以此保证医院网络的可靠性和通信的连续性。但采用VRRP协议在实现医院网络可靠性提高的同时，在通信设备的备份组网中会受到较大的限制。因此，针对这一问题后续还将进行更加深入的研究，从而既满足设备的虚拟化备份需求，又满足医院网络中各设备的灵活运行要求。

参考文献

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[7]张雨，陈瑞玲.基于MNSS的医院高可靠性网络改造方案研究及仿真[J].科学技术创新，2020（08）：80-82.

收稿日期：2020-04-08

作者簡介：徐磊（1983-），男，湖南沅江人，工程师，研究方向：医院信息化建设。