医院网络规划设计方案.docx
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1、医院网络规划设计方案目录1. 数据中心总体网络架构设计41. 1.核心层设计52. 2.接入层设计81.2. 1.物理组网规划81.2.2. 服务器多通道分离规划91. 2.3.可靠性规划91.3. 出口路由设计121.3.1. 路由设计原则及要点121.3.2. 路由设备选型132. 数据中心网络配置141. 1.主机房数据中心网络配置142. 2.备份机房的网络实现153. 医疗机构专网设计154. 网络带宽建议155. 网络运维管理系统176. 5G双域专网187. 项目建设清单19根据对全*市基层医疗机构网络及业务的需求分析,将以下几个方面为整个医共体平台架构的设计目标。高效性:为了满
2、足*市医共体平台系统的业务应用系统的高并发、快速的虚拟机迁移和大文件的上传下载等要求。设计一个高带宽、低延时、快速收敛并避免环路出现的网络平台是一个基本的设计目标。高可靠性:基础平台今后要支持基层医疗机构的业务系统,基础平台的网络的稳定性直接关系到系统服务的可用性。因此高可用性是*市医共体平台系统的设计目标之一,关键和核心部分不能出现单点故障。可扩展性:本项目只是基础平台建设的一期工程,随着后续越来越多的业务应用系统迁入基础平台,基础平台的规模需要根据业务应用需求逐步扩大。因此具备良好的扩展能力也是数据中心网络平台的设计目标之一,在核心、骨干网络设备上要留有余量,充分考虑今后业务应用增加的网络
3、需求。灵活性、易维护性:基础平台今后所承载的基层医疗机构业务系统的不确定性,这就要求网络平台能够灵活简便的对网络资源进行调配。因此,网络管理的灵活性和易维护性也是网络平台的设计目标之一。通过减少网络配置节点、简化网络配置,降低网络管理的人力开销,从而易于网络资源的调整和分配。先进性:平台承载基层医疗机构、卫生管理部门等不同的应用系统,整体架构应当保持稳定而不应当频繁调整。作为基础平台的重要组成部分,网络平台的架构调整会影响基础平台的整体架构。因此在设计网络平台的架构的时候,设计目标之一应该是保证网络架构和采用技术的先进性,5年内只做规模扩充,而不做架构调整。安全性:网络安全是基础平台安全架构的
4、一个重要组成部分,因此安全性也是网络平台需要考虑的设计目标之一。由于网络安全域的划分与隔离很大程度上依赖网络结构的合理性,因此在设计网络架构的时候需要考虑整体网络安全性,便于安全方案进行安全域的划分和安全域间访问控制。1.数据中心总体网络架构设计医疗数据需要可靠保存、传输,避免资料、关键的会诊记录等丢失,因此设计高可靠组网方案,同时具备业务容灾方案,保障7*24业务的连续性。数据中心内部采用冗余机制、安全防范工具以及先进的负载均衡技术。本期项目整体的网络架构设计如下图:市医共体网络架构的总体规划遵循“分M+分层+分平面+安全”的设计理念:分区是指按照业务特点和安全要求划分不同的业务区域(接入区
5、、互联网接入区、业务应用区、安全管理区、专网/互联网边界隔离区),各区块间通过核心交换机连接在一起。分层是指采用核心层和接入层两层扁平结构。分平面是指采用业务平面、管理平面、存储平面分离的设计方法,各自通过独立交换机组网,保证医共体平台可靠性。同时避免了各类网络之间的竞争和由此产生的拥塞,从而提高系统的可扩展性、安全性和可维护性。安全是指在不同业务区域之间、在数据中心出口等位置部署安全设备(防火墙),实现业务安全访问和数据安全保障。市医共体数据中心网络考虑到业务系统的稳定性,采用两地两中心方式建设,以单数据中心为例,根据数据中心承载的业务特点区域划分如下:内网业务区:承载医院内网业务,包括:H
6、IS/EMR应用、PACS应用、急诊系统、病案管理、临床药学、传染病管理系统、体检系统、院内就诊卡管理等医院业务及医共体业务(人财物一体化管理、公共卫生系统、医共体管理中心等)。用于部署医院/医共体应用系统,并提供各医疗机构的接入,满足医疗机构协同共享的需求。互联网业务区:承载直接面向互联网用户的业务系统资源区,包括预约挂号、电子发票、互联网+就医、互联网+统一支付等。互联网区用于数据中心与多个互联网运营商网络互联,为数据中心提供高速的互联网出口链路,实现数据中心与互联网之间的互通。数据中心提供面向公共的医疗业务服务,提供Web应用服务和Web服务等。管理区:实现对互联网区、内网区的带外管理、
7、安全域管理和运维调试。网管平台、运维审计、日志审计、漏洞扫描等安全设备部署在管理区。医共体数据中心考虑容灾设计,建设异地容灾数据中心。采用专线互连,异地容灾数据中心主要做医院关键业务的容灾。1.L核心层设计核心层采用2台框式数据中心交换机组成交换核心,接入层为万兆接入,选择数据中心盒式交换机完成接入。接入交换机通过链路上行连接核心交换机,2台核心堆叠,接入交换机上行通过M-LAG技术跨设备链路捆绑。交换核心区是整个网络的枢纽,能够实现高密端口接入和无阻塞大容量交换。核心设备之间采用CSS集群方式:1)采用业务口将两个成员设备互联、构成一个逻辑设备,支持高带宽连接。2)转发及管理通道:管理通道可
8、采用带内或带外方式部署,管理平面承载堆叠协议,以及管理,配置,协议上送CPU等流量。3)部署DAD检测链路(DUaoACtiVeDCteCt):带外部署DAD检测链路,集群心跳在堆叠管理通道中断后,关闭低优先级设备业务端口,避免出现双主。特点:只有一个管理节点,设备管理简单,参见下图:核心层设备选型设计核心交换机需要提供高密度板卡和高性能交换能力,需要提供单设备板卡备份,多设备堆叠能力,实现高安全,持续稳定运行。需要充分考虑绿色节能,降低能耗。需要支持单设备的虚拟化,充分利用设备资源,同时进行多业务间的有效隔离。机框及板卡要求 核心交换机应支持槽位数可选的多类型机框,可灵活组合。 核心交换机必
9、须支持监控单板,可持续监控各单板的温度,功率,散热等关键运行状态。 核心交换机应能提供不同端口类型的单板,可灵活组合。 拥有高品质的无阻塞交换网,同时具备四大关键特质:正交网板设计、Clos正交架构、信元交换、VoQ(VirtualOutputQueue)机制。 CPU、LSW关键器件需采用国产化自研芯片。线卡端口密度及带宽要求 核心交换机必须提供40GE的高密单板,40GE端口应能支持通过专用线缆拆分成4个IOGE,以增大IOGE端口的接入能力。 核心交换机应能提供100GE的单板。 核心交换机应支持T级的槽位带宽和大容量交换能力,支持后续单板升级。 核心交换机单板应支持端口独享的大缓存能力
10、,在拥塞发生时,最大限度的避免丢包。支持去堆叠技术,逻辑上可将多台设备进行虚拟LACP聚会,实现同网段、跨网段间服务器通信;设备间无需同步数据,业务传输无影响.支持MLAG虚拟化技术,链路间负载分担,提高链路可靠性;独立控制面支持设备独立升级,实现业务秒升级,用户体验无感知支持VSU虚拟化技术,可将多台物理设备虚拟为台逻辑设备运行,简化网络配置与组建结构,消除环路,提高可靠性转发性能 交换容量2387TbPs,包转发率2115200Mpps;智能运维 支持全流分析,对进入到设备的TCP/UDP/VXLAN流量根据五元组等字段建立流表,进行流量统计和流量异常检测,并能上报流表信息到分析器,由分析
11、器对网络质量进行分析。 支持智能流量分析,对指定的业务流进行深度分析,可以得到指定业务流的丢包率,时延(纳秒级)等高精度性能指标数据,并支持将分析结果输出至分析器进一步展示和分析,从而监控网络运行情况和快速定位网络故障。管理安全性要求 核心交换机应支持设备集群,减少网络节点,简化网络运维管理。 核心交换机应支持网络设备虚拟化,充分利用设备资源,同时进行多业务间的有效隔离。 核心交换机应支持所有部件的备份,包括但不限于主控板,监控板,交换网板,电源模块,风扇模块。 核心交换机的监控管理应全部采用带外方式。 核心交换机软件平台应实现多进程,组件化设计,保障软件安全性。能耗要求 核心交换机需支持前后
12、风道,使数据中心机柜间冷热风道分离,有效降低能耗。协议要求 核心交换机需要支持静态路由、策略路由、OSPF、RlP等通用路由协议。 核心交换机负责构建大二层交换网络需要支持VxLAN,且要求协议实现符合标准。 支持标准的EVPN多归方案,通过ESKEthernetSegmentIdentifier)功能将EVPNVXLAN网关双活扩展到多活。可以支持ACtiVe-Active的方式,实现服务器的多归接入。 支持IP分片和重组,可以在交换机进行分片和重组,部署更灵活,成本更低。 支持IP网络性能统计技术,基于IPFPM(IPFlowPerformanceMonitor,IP流性能监控)实现,通过
13、直接对业务报文进行标记的方法,实现对IP网络的丢包率、时延的统计,达到快速、准确地进行故障定位的目的。1.2.接入层设计盒式设备采用2台/组,框式设备采用2台/组CSS集群,链路采用M-LAG链路聚合,形成无环以太网。汇聚层作为网关,接入层根据业务隔离需要划分VLAN。通过EthTrunk链路,成员端口间进行负载均衡,链路利用率高。网络层次之间,可根据收敛比及水平布线密度,采用双规或口字型组网连接。服务器接入通过双网卡NlCTeamilIg及LACP链路聚合,可实现负载均衡。核心层接入层接入层网络设计图1.2.1. 物理组网规划接入层交换机提供二层交换功能,部署在服务器机架内(TOR)oTOR
14、的部署模式适合高密度的机架服务器的接入。12.2.服务器多通道分离规划服务器多通道分离对应的网络结构如图所示,服务器须采用多通道的方式,采用物理隔离的多个网络接口,充分发挥CPU的高性能。= CSS/iStackGE/10GE 链路FE链路FCoE链路FC链路U5 Eth-Trunk服务器多通道分离规划图在图示的网络中,整个服务器区的网络架构是四网分离的架构,即网络可分为:业务网络、业务管理网络、设备管理网络和存储网络,四张网络物理隔离J服务器通过不同的网卡分别接入不同的网络。1.2.3.可靠性规划业务区的可靠性包括网络可靠性、设备可靠性和服务器可靠性,网络可靠性通过集群+堆叠的无环网络提供,
15、设备可靠性采用接入交换机堆叠,服务器可京性是通过服务器双网卡来支持。服务器网络驱动程序将两个网卡捆绑成一个虚拟的网卡,对外提供一个唯一的IP地址,这种方式需要服务器支持网卡聚合特性(NICTeaming),当一个网卡失效,另一个网卡接管它的MAC地址。两个网卡采用主备或者负载分担的方式。 双网卡主备方式对于主备方式的双网卡,两个网卡的MAC相同。服务器在发现主网卡故障后,切换到备网卡,备网卡发出免费ARP。网络设备正确处理这个免费ARP报文后,才能将发给服务器的流量切换到新的转发路径上。CSS/iStackUEth-Trunk服务器双网卡主备方式在图所示的组网中主网卡故障后,转发路径需要从黑色
16、曲线切换到蓝色曲线。备网卡发送免费ARP报文,接入层交换机在处理免费ARP报文时,需要将MAC的出接口刷新到连接备网卡的链路上。在对接入层交换机配置时,需要将对应服务器主备网卡的两个端口配置在同一个VLAN,不配置成链路捆绑,否则无法刷新的出接口。核心/汇聚层交换机和接入层交换机之间是多条链路捆绑成的TrUnk链路,因此不会感知到服务器主备网卡的变化。 双网卡负载分担方式对于负载分担方式的双网卡,两个网卡的MAC相同,而且两个网卡都可以发送和接收流量。接入层交换机必须配置成堆叠,并将对应服务器主备网卡的两个端口配置成链路捆绑,只有这样才能屏蔽MAC地址在两个交换机端口间不断“跳跃”的处理。如图
17、所示,没有故障时转发路径是黑色曲线,两个网卡都有流量。左边网卡1故障后,转发路径需要从黑色曲线切换到蓝色曲线。由于核心/汇聚层交换机和接入层交换机之间的是多条链路捆绑成的Trunk链路,因此感知不到接入层的变化,仍然会将流量发给左边的接入层交换机。这个流量通过接入层交换机之间的堆叠链路转发给右边的接入层交换机,由右边的接入层交换机转发给服务器。服务器双网卡负载分担方式接入设备选型设计数据中心高性能服务器大量增加,端口能力从GE向IOGE快速演进。因此接入层新增设备应支持IOGE高密端口接入,无阻塞包交换能力。上行端口应支持40GEo硬件规格要求 接入层交换机上行端口需支持40GE100GE,使
18、能够与插入40GE100GE线卡的核心交换机直接互联,组成高性能交换网络。 接入层交换机应具备IoGE端口接入能力。支持48端口的高密接入。 接入层交换机应考虑支持FCoE,已满足存储融合网络的需要,支持DCB,构建零丢包以太网。 设备缓存232M; 高度1U,固定接口交换机; 电源1+1备份,风扇模块3+1备份; CPU采用国产自研芯片;交换能力要求 接入层交换机需支持全线速转发。 接入层交换机应支持大二层转发表项,己应对服务器虚拟化后MAC表项急剧增加的问题。 交换容量24.8Tbps,包转发率22000MPPs;管理安全性要求 接入层交换机应支持堆叠,堆叠带宽不应占用上行业务端口带宽。
19、接入层交换机堆叠应支持按需加入设备,灵活扩局。 接入层交换机堆叠应支持自动快速软件升级,减低升级复杂度和工作量。 接入层交换机上行端口需会持1+1的链路备份,提高安全同。可靠要求 支持BFD(BidirectionalForwardingDetection)3.3ms检测间隔,链路故障检测速度快; 支持VRRP、VRRP负载分担、BFDforVRRP; 支持集群或堆叠多虚一技术,实现单一界面管理多台设备;大二层协议要求 接入层交换机需支持VXIarb且支持BGPEVPN特性,且符合正式发布的标准,避免引起多厂商互通问题。1.3,出口路由设计1. 3.1.路由设计原则及要点路由设计要考虑以下几点
20、: 网络的可靠性:通过动态路由协议的实施,在网络拓扑的配合下,避免网络中出现的单故障点,提高网络的生存能力。 流量的负载分担:必须使网络的流量能够比较合理地分布在各条链路上。 网络的扩展性:使得网络的扩展可以在现有的网络的基础上通过简单的增加设备和提高电路带宽的方法来解决。 对业务流量模型变化的适应性:未来网络的业务流量模型将会随业务的发展而不断发生变化,因此路由策略可以根据流量变化方便进行调整。降低管理复杂程度:路由协议应使得故障定位和流量的调整的难度和复杂性降低。1 .3.2.路由设备选型业务支持能力: 提供RIP、OSPF、IS-IS、BGP4和多播路由等丰富的路由协议,支持明/密文认证
21、,具备快速收敛功能,保证在复杂路由环境下安全稳定。 根据组网需求可以部署IP、MPLS、SRv6组网,支持L2VPN、L3VPN、MVPN、EVPN业务。 支持丰富的IPv4IPv6组播协议,包括PIM-SM/SSM、M*vl/v2、IGMPV3、IGMPSnoopingM*SnOOPing等特性,灵活承载视频业务,满足各种规模的组播业务需求。 IPv6演进要求: 支持IPv6路由协议,包括静态路由、OSPFV3、IS-ISv6BGP4+等协议,支持IPv6终端的接入、IPv6访问控制列表和基于IPv6的策略路由,并提供大容量IPv6FIB,支持SRv6,未来可实现向IPv6的平滑演进。 支持
22、IPv4和IPv6双协议栈和IPv4IPv6过渡技术,解决IPv6与IPv4之间的互通及IPv6孤岛之间的互通,增强网络的可扩展性。 网络分片功能: 提供完善的网络分片功能,满足不同业务的SLA要求,基于时隙的FlexE分片,实现业务的物理级保护。 FlexE技术通过接口带宽隔离实现业务隔离,接口之间可以完全隔离互不影响,流量在物理层隔离,业务在同一张物理网络上进行网络分片。 具有良好的网络资源分配能力,提供面向整个网络的业务质量解决方案,满足不同优先级的业务SLA需求。 转发性能: 交换容量2344Gbps,转发性能2258Mpps;2.数据中心网络配置2.1. 主机房数据中心网络配置网络平
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- 医院 网络 规划 设计方案
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