醫(yī)院網(wǎng)絡安全問題涉及到醫(yī)院日常管理多個方面，一旦醫(yī)院信息管理系統(tǒng)在正常運行過程中受到外部惡意攻擊，或者出現(xiàn)意外中斷等情況，都會造成海量醫(yī)療數(shù)據(jù)信息的丟失。由于醫(yī)院信息管理系統(tǒng)中存儲了大量患者個人信息和治療方案信息等，如果這些數(shù)據(jù)信息遭到篡改很容易導致醫(yī)療事故的發(fā)生。因此，鑒于醫(yī)院的特殊性質(zhì)，在信息化建設中必須加強網(wǎng)絡安全防護工作，以完善的策略保護醫(yī)院網(wǎng)絡的安全穩(wěn)定運行。
一、傳統(tǒng)醫(yī)院網(wǎng)絡安全架構簡介
國內(nèi)大部分醫(yī)院網(wǎng)絡一般分為三張網(wǎng)，分別是內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)和設備網(wǎng)，三張網(wǎng)絡通過邏輯隔離、物理隔離的方式進行隔離。
內(nèi)網(wǎng)，主要承載醫(yī)院的醫(yī)療核心業(yè)務，例如HIS、LIS、PACS、EMR等業(yè)務系統(tǒng)，內(nèi)網(wǎng)承載數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?，要求高寬帶、大容量和高速率，并需考慮未來擴容、帶寬升級。因此是網(wǎng)絡建設的重點。
外網(wǎng)，可作為行政辦公，也可承載對外發(fā)布、互聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”以及智慧醫(yī)院等的發(fā)展，外網(wǎng)的建設也越來越受到醫(yī)院的重視。外網(wǎng)穩(wěn)定性和保密性的要求一般低于內(nèi)網(wǎng)，但是因為存在對外和互聯(lián)網(wǎng)互通，因此十分注重安全，且接入終端及數(shù)據(jù)流特點也更為復雜，因此存在接入終端層面的安全管理需求。同時，醫(yī)院外網(wǎng)是醫(yī)院對外的形象窗口，必須重視其建設規(guī)劃。
二、穩(wěn)定高效的醫(yī)院三網(wǎng)整體設計
對于醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)，建議采用成熟的三層架構：接入、匯聚和核心，通過出口網(wǎng)絡設備連接到院外，實現(xiàn)互聯(lián)互通。這種分層的網(wǎng)絡架構，可以保證業(yè)務需求，分別對不同層次進行擴容。內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心服務器區(qū)主要部署的是醫(yī)院的內(nèi)部業(yè)務，例如HIS、PACS、EMR、LIS等。
整個網(wǎng)絡的重要特征是不存在網(wǎng)絡單點故障，交換機設備和鏈路都存在冗余負載備份，接入交換機與匯聚交換機通過雙鏈路連接，匯聚交換機雙鏈路接入核心交換機，交換機之間采用鏈路捆綁保證鏈路級可靠性，核心與匯聚設備之間通過網(wǎng)絡虛擬化技術+跨設備鏈路聚合技術保證設備級、鏈路級可靠性。內(nèi)網(wǎng)有線組網(wǎng)拓撲如下：
對于醫(yī)院外網(wǎng)，建議采用成熟的三層架構：接入、匯聚和核心。外網(wǎng)主要業(yè)務包括互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務、互聯(lián)網(wǎng)訪問、視頻會議等等，對性能要求不如內(nèi)網(wǎng)的要求高，外網(wǎng)組網(wǎng)圖如下：
對于醫(yī)院設備網(wǎng)，主要承載的業(yè)務常見的包括視頻監(jiān)控、門禁、廣播等等。設備網(wǎng)對通信業(yè)務性能的需求不大，一般采用二層網(wǎng)絡即可（也可以采用3層組網(wǎng)），即接入交換機直接上聯(lián)到核心交換機。其中接入交換機可采用百兆也可以采用千兆。
三、打造醫(yī)院下一代云數(shù)據(jù)中心
通過構建基于超融合的云計算平臺，打造醫(yī)院下一代數(shù)據(jù)中心，一方面，通過虛擬化技術提升基礎架構資源利用率，另一方面，通過統(tǒng)一運維管理平臺釋放人力物力，進一步聚焦關注信息化和業(yè)務結(jié)合的創(chuàng)新，通過承載關鍵業(yè)務系統(tǒng)，如HIS系統(tǒng)、LIS系統(tǒng)、PACS系統(tǒng)、EMR系統(tǒng)等，并提供穩(wěn)定、可靠和安全的運行保障，為業(yè)務快速發(fā)展提供基礎支撐。
3.1 建設原則
根據(jù)數(shù)據(jù)中心發(fā)展的現(xiàn)狀，結(jié)合成熟可落地的新興IT技術，對于醫(yī)院云數(shù)據(jù)中心的總體建設原則如下：
(1)穩(wěn)定性
應采取各種必要技術措施，保證信息化云服務平臺具備有優(yōu)秀的穩(wěn)定性，在保證性能的前提下，為主要業(yè)務提供持續(xù)的支撐服務。
(2)安全性
平臺系統(tǒng)應能充分考慮用戶數(shù)據(jù)的安全，避免用戶受到異常攻擊或敏感數(shù)據(jù)竊取。應能主動評估業(yè)務系統(tǒng)的安全狀況及提供彌補措施，并提供各種操作行為的可回溯能力。
(3)可擴展性
平臺應具備良好的擴展能力，滿足數(shù)據(jù)中心長期發(fā)展的要求。根據(jù)業(yè)務的發(fā)展預測，平臺系統(tǒng)定期按照適度預留的原則進行建設，能在規(guī)定時間內(nèi)快速響應新業(yè)務和新需求的要求。
(4)靈活的 IT 基礎架構
滿足資源隨時隨地按需分配，需要建立一個靈活的硬件基礎架構。硬件基礎架構通常由虛擬的服務器池、共享的存儲系統(tǒng)、網(wǎng)絡和硬件管理軟件組成。
(5)自動化資源部署
云計算運行管理平臺的核心功能是自動為用戶提供服務器、存儲以及相關的系統(tǒng)軟件和應用軟件。用戶、管理員和其他人員能通過 Web 界面使用該功能。自動化的部署流程不僅能做到“隨需應變”，適應用戶的需求，而且能夠帶來以下好處：引入技術和創(chuàng)新的時間縮短，設計、采購和構建硬件和軟件平臺的人力成本降低，以及通過提高現(xiàn)有資源的利用率和復用率節(jié)省成本。
(6)完善的資源監(jiān)控及故障處理手段
云計算服務管理平臺提供資源和服務的各種運維能力，可以監(jiān)控資源的使用情況，對于平臺故障提供及時地預警報警，保證云計算平臺的穩(wěn)定運行。
(7)先進的容災備份機制
為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心可靠穩(wěn)定，依照“本地備份、異地容災”機制，通過主備機房的建造，實現(xiàn)主機房出現(xiàn)計劃外故障之后，能夠在要求的RTO范圍內(nèi)迅速在異地機房拉起業(yè)務。
3.2 總體設計架構
傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心建設中，通常而言都是三層網(wǎng)絡結(jié)構，這三層稱之為接入層（Access Layer）、匯聚層（Aggregation Layer）和核心層（Core Layer）。接入層交換機一般會連接服務器，匯聚層交換機連接接入層的交換機，并且一般都會提供其他的服務，比如說防火墻、IPS、WAF等等。一般而言匯聚層是L2和L3網(wǎng)絡的分界點，匯聚交換機以下是L2網(wǎng)絡，以上是L3網(wǎng)絡。核心層交換機一般為數(shù)據(jù)中心進出數(shù)據(jù)包提供高速轉(zhuǎn)發(fā)，并同時為數(shù)據(jù)中心內(nèi)的多個匯聚交換機之間的通信提供轉(zhuǎn)發(fā)。
隨著業(yè)務的增長，傳統(tǒng)的三層架構只能通過增加物理設備來滿足業(yè)務發(fā)展，此時，數(shù)據(jù)中心架構的可擴展性成為制約業(yè)務發(fā)展的關鍵要素。同時隨著數(shù)據(jù)中心設備增多，系統(tǒng)的故障點也會增加，導致整個平臺可靠性下降。最后大量物理設備導致采購和項目上線周期變長。
近年來隨著云計算的發(fā)展，計算、存儲和網(wǎng)絡資源紛紛被池化，軟件定義的思想開始重構傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的建設。通過計算虛擬化提供統(tǒng)一的計算資源池，每一臺X86服務器作為一個節(jié)點，基于分布式的架構，只需要幾臺服務器或者一體機就可以構建資源池，并且后續(xù)該資源池可以根據(jù)需要按需擴容；通過存儲虛擬化可以構建統(tǒng)一的存儲池，通過SSD分層和數(shù)據(jù)條帶化來提供高性能，并且采用副本和仲裁為數(shù)據(jù)提供高可用和高可靠；通過網(wǎng)絡虛擬化來提供所畫即所得的網(wǎng)絡可編輯性，使得網(wǎng)絡拓撲的變更更加簡單便捷，基于vXlan構建虛擬機東西向流量的承載通道。除此之外，通過各種容錯機制來保證系統(tǒng)的可靠性和業(yè)務的穩(wěn)定性，采用模塊化、標準化的資源池，提供最好的靈活性來應對數(shù)據(jù)中心的各種變化。
對于醫(yī)院下一代數(shù)據(jù)中心建設推薦企業(yè)級云方案，即通過“云管平臺 + 超融合架構”方案，基于分布式云數(shù)據(jù)中心架構，通過軟件定義的方式實現(xiàn)全新的IT基礎架構，通過服務器虛擬化將所有X86的計算資源池化、通過網(wǎng)絡虛擬化構建出適合虛擬機遷移的大二層環(huán)境、最后通過存儲虛擬化實現(xiàn)存儲空間的融合，同時提供完整的安全和容災備份方案。云數(shù)據(jù)中心總體架構包括基礎架構層、超融合架構層、云服務層。基礎架構層通過超融合一體機和通用交換機構成。超融合架構層通過計算虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡虛擬化、安全虛擬化分別構建計算、存儲、網(wǎng)絡、安全資源池。云服務層包含眾多服務組件，以此來保障業(yè)務系統(tǒng)更加可靠、穩(wěn)定的運行。云管層實現(xiàn)了對于底層所有資源的調(diào)度、編排、管理，提供簡單易用的自動化運維手段和多層次監(jiān)控功能。
云管理平臺可以對基礎架構資源池進行全面的管理，如實現(xiàn)應用遷移、全局可視、一鍵故障定位以及資源的所畫即所得部署；并且當業(yè)務需求提升，需要進一步實現(xiàn)應用和云基礎架構統(tǒng)一管理時，可以通過升級支持更多的服務，包括多租戶管理、自助服務門戶、多級流程審批以及異構虛擬化資源池，比如VMware、XenServer、Docker等構建的虛擬化資源，同時可以通過多數(shù)據(jù)中心的容災方案為業(yè)務聯(lián)系性和數(shù)據(jù)可靠性提供更高的保障?？偠灾捎迷乒芷脚_能夠?qū)崿F(xiàn)超融合構建的企業(yè)級云基礎架構和上層業(yè)務應用架構的緊密融合。
3.3 數(shù)據(jù)中心邏輯架構
云數(shù)據(jù)中心主、備站點均使用池化的計算、網(wǎng)絡、存儲能力。如圖所示，分為五個網(wǎng)絡平面：
管理網(wǎng)：主要是集群內(nèi)各主機間控制、配置，以及熱遷移、導入導出等流量。
存儲網(wǎng)：主要是集群內(nèi)各主機上的虛擬存儲讀寫流量。
業(yè)務網(wǎng)：虛擬機網(wǎng)口連接物理出口，主要是進出的業(yè)務流量。
數(shù)據(jù)通信網(wǎng)：集群內(nèi)的虛擬機、虛擬網(wǎng)絡設備之間的數(shù)據(jù)通行主要由這張網(wǎng)絡平面完成。
容災網(wǎng)：主要負責容災數(shù)據(jù)、狀態(tài)的傳輸和同步。
在以上的網(wǎng)絡平面中，管理網(wǎng)與容災網(wǎng)可以復用，在容災的虛擬機RPO要求較高的時候，建議使用獨立的容災網(wǎng)口，實現(xiàn)LAN-Free方案，用以保證管理網(wǎng)絡穩(wěn)定可靠，不影響平臺的正常運維工作。
(1)單獨數(shù)據(jù)同步和管理線路：機房鏈路滿足大于10Gbps帶寬、小于1ms的裸光纖互聯(lián)，保證跨網(wǎng)絡業(yè)務層流量的穩(wěn)定傳輸。
(2)云管平臺跨機房多集群納管：分別在兩機房組件完全獨立的超融合集群，并通過云管平臺統(tǒng)一納管。
(3)主機房骨干網(wǎng)絡雙冗余：在異地容災之前，主機房要先完成骨干網(wǎng)絡雙鏈路的建設，否則主機房很容易存在單點故障，導致發(fā)生業(yè)務切換。
(4)主機房一定要配置備份存儲，且備份存儲需要企業(yè)級存儲，用來防止數(shù)據(jù)誤刪除或者遭遇勒索病毒等邏輯層面錯誤。
四、總結(jié)
早在2014年，習總書記就明確提出“沒有網(wǎng)絡安全就沒有國家安全，沒有信息化就沒有現(xiàn)代化”。醫(yī)院信息化融合了我們?nèi)襻t(yī)療健康檔案數(shù)據(jù)、病歷數(shù)據(jù)、人口基本數(shù)據(jù)、衛(wèi)生資源數(shù)據(jù)，醫(yī)院網(wǎng)絡安全就是保護醫(yī)院這些數(shù)據(jù)安全的基本根基，作為一個醫(yī)院信息化工作者做好醫(yī)院的網(wǎng)絡安全就是為國家安全付出力量，安全是底線思維，縱使短期能力做不到，也要在管理上時刻關照到，不可輕視，不能放松。
Copyright ? 2022 上海科雷會展服務有限公司 旗下「智慧醫(yī)療網(wǎng)」版權所有 ICP備案號：滬ICP備17004559號-5
