鐵路電子錢包系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李燕波，郝雅清，甘人才

（中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京100081）

隨著人們支付需求的變化及智能移動終端的快速普及，第三方支付行業(yè)迎來了爆發(fā)性增長態(tài)勢[1-3]，電子錢包正成為當(dāng)下流行的移動支付產(chǎn)品。

目前，電子錢包在我國已有許多成熟案例[4]，如當(dāng)下流行的支付寶和微信，這兩個(gè)產(chǎn)品幾乎顛覆了國人的交易方式，是大眾平時(shí)使用最多的支付類錢包產(chǎn)品。

在各行各業(yè)也都產(chǎn)生了行業(yè)專屬的電子錢包，如國家電網(wǎng)錢包、南航錢包等，都得到了使用者的喜歡和支持，這也加速了錢包類產(chǎn)品的推廣。

作為對社會有著巨大影響力的行業(yè)，鐵路目前還沒有自己的錢包類移動支付產(chǎn)品。鑒于此，鐵路電子支付平臺進(jìn)行了支付升級，對鐵路行業(yè)場景下的電子錢包進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。

1 鐵路電子錢包功能設(shè)計(jì)

目前，鐵路電子錢包按業(yè)務(wù)劃分，其后臺應(yīng)用主要提供賬戶管理接口服務(wù)和交易接口服務(wù)。

兩個(gè)接口和第三方系統(tǒng)的所有交互采用Https協(xié)議進(jìn)行，接口訪問方式符合RestfulAPI 規(guī)范，且交互信息都經(jīng)過證書的加解密及簽名驗(yàn)簽過程，以防止信息泄露及篡改。

1.1 賬戶管理功能

1.1.1 鐵路電子錢包開戶

（1）首次使用鐵路錢包時(shí)，旅客需要在開戶銀行進(jìn)行身份信息校驗(yàn)。旅客在身份校驗(yàn)界面上傳身份證圖片并輸入相關(guān)信息后提交，遠(yuǎn)程錢包賬戶管理接口對收到的信息進(jìn)行解密及驗(yàn)簽操作后，按照和銀行約定的報(bào)文格式封裝身份校驗(yàn)信息，以符合Restful API 規(guī)范的方式通過Https協(xié)議發(fā)送銀行處理。

銀行同步返回身份校驗(yàn)結(jié)果，校驗(yàn)失敗后錢包賬戶接口轉(zhuǎn)接前臺應(yīng)用失敗頁面，校驗(yàn)成功則轉(zhuǎn)入下一步開戶操作。

（2）身份校驗(yàn)成功后，則需進(jìn)行綁定銀行卡操作。旅客在下一步頁面輸入要綁定的銀行卡、手機(jī)號等信息后提交，錢包賬戶接口服務(wù)對收到的請求信息進(jìn)行校驗(yàn)保存，并加密簽名后按照約定報(bào)文格式通過Https協(xié)議發(fā)送給銀行進(jìn)行開戶操作，鐵路電子錢包開戶流程，如圖1所示。

圖1 鐵路電子錢包開戶流程

為將來能推出如積分、紅包等個(gè)人權(quán)益類產(chǎn)品[5-7]，錢包利用旅客開戶時(shí)提交的信息，在內(nèi)部為旅客建立了自己的賬戶管理體系，以便對旅客進(jìn)行管理。

（3）由于開戶操作在銀行端比較復(fù)雜，通常耗時(shí)較長。為避免旅客等待，錢包和銀行采用異步及同步相結(jié)合的方式進(jìn)行2次交互響應(yīng)，定時(shí)對未有開戶結(jié)果的請求進(jìn)行批量輪詢。

收到開戶命令后，銀行僅校驗(yàn)報(bào)文格式的正確性并進(jìn)行基本的業(yè)務(wù)邏輯判斷，校驗(yàn)無誤后則同步返回“開戶中”響應(yīng)信息。

（4）當(dāng)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，銀行開戶有結(jié)果后，將觸發(fā)對鐵路電子錢包的異步響應(yīng)。此時(shí)銀行把開戶結(jié)果按照約定報(bào)文格式加密簽名后，主動推送到錢包賬戶接口服務(wù)，錢包將依據(jù)開戶結(jié)果來更新自己的賬戶狀態(tài)。

（5）針對超過一定期限且銀行也未異步推送處理結(jié)果的開戶請求，錢包賬戶接口將按照一定的配置規(guī)則，定時(shí)把此類開戶請求批量發(fā)送銀行輪詢處理，并依據(jù)輪詢結(jié)果同步更新錢包內(nèi)部賬戶狀態(tài)，以防止旅客開戶結(jié)果有遺漏。

1.1.2 鐵路電子錢包綁定其它銀行卡

（1）旅客可再綁定其它銀行卡，通過在頁面輸入銀行卡號、手機(jī)號和支付密碼等信息并提交。

（2）錢包賬戶管理接口將對收到的綁定其它銀行卡請求進(jìn)行處理，并按要求封裝報(bào)文后提交到銀行，銀行同步返回綁卡結(jié)果。

（3）當(dāng)綁定其它銀行卡成功后，錢包賬戶接口將同步更新內(nèi)部賬戶體系，保存旅客所綁定其它銀行卡的詳細(xì)信息。

1.1.3 鐵路電子錢包充值

開戶成功后，旅客將在開戶行擁有一個(gè)專用于鐵路電子錢包交易的二類戶，此時(shí)旅客可通過綁定銀行卡對該二類戶進(jìn)行充值操作。

（1）旅客在充值頁面選擇一個(gè)已綁定銀行卡，并輸入金額、支付密碼后提交到錢包賬戶接口。錢包賬戶接口對收到的信息處理后將封裝報(bào)文并發(fā)送銀行，銀行處理后同步返回充值結(jié)果，鐵路電子錢包充值流程，如圖2 所示。

圖2 鐵路電子錢包充值流程

（2）為提高錢包余額查詢速度及金額校驗(yàn)效率，錢包賬戶接口在收到銀行充值響應(yīng)后，會同步更新錢包的內(nèi)部旅客賬戶數(shù)據(jù)，保留旅客錢包對應(yīng)二類戶的余額、凍結(jié)款等金額信息[8]。

1.1.4 鐵路電子錢包提現(xiàn)

（1）旅客可在提現(xiàn)操作頁面從已綁銀行卡中選擇要提現(xiàn)的銀行卡，輸入金額及支付密碼，提交到錢包賬戶服務(wù)接口。

（2）錢包賬戶接口對提現(xiàn)請求校驗(yàn)無誤，將按照和銀行約定格式封裝報(bào)文并發(fā)送銀行處理，其處理方式和充值流程相似。

同樣，在錢包賬戶接口收到銀行提現(xiàn)響應(yīng)報(bào)文，會同步更新旅客錢包賬戶金額類數(shù)據(jù)。

1.2 交易功能

1.2.1 鐵路電子錢包支付

旅客在中國鐵路12306互聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)（簡稱：12306）支付時(shí)提交支付請求到鐵路電子支付平臺，支付平臺對收到的請求處理，返回收銀臺頁面，該頁面包含鐵路支持的所有銀行卡及第三方支付渠道。

（1）旅客可在收銀臺頁面選中并點(diǎn)擊鐵路電子錢包進(jìn)行一鍵支付，此時(shí)錢包交易接口將按照和銀行約定報(bào)文格式封裝報(bào)文，加密簽名后通過Https協(xié)議提交銀行處理。

（2）銀行處理支付請求，同步返回支付響應(yīng)，錢包交易接口對收到的響應(yīng)處理，通過頁面跳轉(zhuǎn)方式同步通知鐵路電子支付平臺，在后臺通過Https協(xié)議在間隔一定時(shí)間后異步把支付結(jié)果通知到鐵路電子支付平臺。

（3）鐵路電子支付平臺同樣也按照同步和異步2種方式把旅客支付結(jié)果通知到12306，12306收到最終支付響應(yīng)，即可決定是否出票，鐵路電子錢包支付流程，如圖3所示。

圖3 鐵路電子錢包支付流程

1.2.2 鐵路電子錢包退款

（1）當(dāng)旅客對購票訂單進(jìn)行退款時(shí)，12306將按照和鐵路電子支付平臺約定格式封裝報(bào)文，在后臺把退款請求發(fā)送到鐵路電子支付平臺。

（2）鐵路電子支付平臺按照同樣的流程提交到鐵路電子錢包交易接口，鐵路電子錢包交易接口再提交到銀行端。

（3）銀行同步處理后把退款響應(yīng)按原路返回，最終響應(yīng)會到達(dá)12306。

2 鐵路電子錢包架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 鐵路電子錢包系統(tǒng)架構(gòu)

鐵路電子錢包系統(tǒng)采用多層應(yīng)用體系作為軟件的結(jié)構(gòu)模式，包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器、客戶端、日志組件等。并與銀行間通過專線網(wǎng)絡(luò)連接，還建立了與鐵路內(nèi)部各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的連接，從而實(shí)現(xiàn)與銀行、鐵路業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，鐵路電子錢包系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

圖4 鐵路電子錢包系統(tǒng)架構(gòu)

鐵路電子錢包系統(tǒng)按照業(yè)務(wù)功能所屬職責(zé)范圍，劃分為以下4 個(gè)主要部分：

（1）用戶表現(xiàn)層：通過App 端、PC端等把所有功能通過不同方式和渠道展現(xiàn)出來，滿足客戶的多樣化需求。

（2）核心應(yīng)用系統(tǒng)：核心模塊分為2 個(gè)子層次，分別是對外的應(yīng)用接口層及內(nèi)部的處理支撐層，主要包括賬戶中心、交易系統(tǒng)、產(chǎn)品系統(tǒng)，應(yīng)用中心等，是整個(gè)支付體系的核心功能。

（3）數(shù)據(jù)層：主要包括用到的Oracle、Redis及Hbase等數(shù)據(jù)存儲資源。

（4）系統(tǒng)資源層：應(yīng)用部署后所使用到的軟硬件資源，主要包括負(fù)載均衡、存儲系統(tǒng)、防篡改系統(tǒng)等軟硬件資源。

2.2 鐵路電子錢包邏輯架構(gòu)

鐵路電子錢包系統(tǒng)從邏輯上包括渠道接入、交易處理、銀行接入等幾部分,鐵路電子錢包邏輯結(jié)構(gòu)，如圖5所示。

圖5 鐵路電子錢包邏輯架構(gòu)

2.3 鐵路電子錢包技術(shù)架構(gòu)

鐵路電子錢包按照業(yè)務(wù)模塊進(jìn)行應(yīng)用分離，并提供底層數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)封裝、數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)支撐能力，從而實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)層都通過接口訪問，避免每層業(yè)務(wù)改變對其它層次的影響，鐵路電子錢包邏輯結(jié)構(gòu)，如圖6所示。

（1）訪問層：使用Vue+layui 開源組件開發(fā)移動端和PC 門戶頁面，通過前后臺分離技術(shù)進(jìn)行單獨(dú)部署。

（2）通信層：各層交互數(shù)據(jù)都需經(jīng)過證書驗(yàn)證，并使用Https或Socket 協(xié)議完成前臺應(yīng)用與后臺服務(wù)的數(shù)據(jù)交互。

（3）控制層：控制層組件為遠(yuǎn)程訪問提供符合Restful 規(guī)范的服務(wù)接口，從而完成前臺應(yīng)用對后臺服務(wù)的接口調(diào)用。

（4）業(yè)務(wù)邏輯層：按功能進(jìn)行模塊劃分，各模塊保持相對較高的獨(dú)立性，從而減少功能的耦合度。

（5）數(shù)據(jù)操作層：主要使用開源對象關(guān)系映射（ORM）框架，鐵路電子錢包通過使用Mybatis框架對實(shí)體類和數(shù)據(jù)操作類進(jìn)行調(diào)用執(zhí)行。

（6）數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層主要采用Oracle 數(shù)據(jù)庫及Redis內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，其中，Redis主要用于存儲個(gè)人熱點(diǎn)信息[9]，如賬戶類信息。

（7）支撐平臺：主要包含各種應(yīng)用中間件、內(nèi)存數(shù)據(jù)集群、消息集群等，如在日志系統(tǒng)中使用了高吞吐量的分布式消息系統(tǒng)Kafka[10]。

（8）數(shù)據(jù)共享層：通過該數(shù)據(jù)共享平臺，對外提供查詢訪問接口，實(shí)現(xiàn)鐵路電子錢包與其他系統(tǒng)的信息共享。

圖6 鐵路電子錢包技術(shù)架構(gòu)

3 鐵路電子錢包系統(tǒng)測試

3.1 測試環(huán)境

鐵路電子錢包當(dāng)前原型主要包括移動App 端及PC門戶端，兩個(gè)原型分別模擬嵌入在12306App及12306PC門戶網(wǎng)頁中。

無論是在App端還是PC端，當(dāng)客戶提交購票訂單后，都會跳轉(zhuǎn)至鐵路電子支付平臺收銀臺頁面，旅客在該頁面中選擇錢包進(jìn)行支付操作。

3.2 效果分析

3.2.1 使用體驗(yàn)更友好

旅客在12306進(jìn)行支付時(shí)，若選擇的是銀行，則一般都會跳轉(zhuǎn)至銀行卡及密碼輸入頁面，旅客輸入信息較多，操作繁瑣。

若旅客選擇第三方支付如支付寶、微信等，雖會錄入信息較少，但需要提前安裝軟件。

與上面兩種支付方式相比，鐵路電子錢包由于是嵌入在12306 購票端，故而不用另外下載其它軟件，甚至在支付時(shí)無需錄入任何信息便可一鍵支付，用戶體驗(yàn)更好。

3.2.2 支付耗時(shí)少

相對于其它外部支付渠道來說，鐵路電子錢包由于是模擬嵌入在12306中，可以做到信息共享。旅客支付時(shí)可做到一鍵支付，最短可在2s內(nèi)完成整個(gè)支付，而一般銀行類支付需要耗時(shí)15 s，第三方支付則需要耗時(shí)8s左右。

3.2.3 支付更安全

相比銀行和第三方這類外部支付渠道來說，鐵路電子錢包和12306聯(lián)系更為緊密，同屬鐵路業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)品，無論從技術(shù)角度還是業(yè)務(wù)對接來看，具有更高的支付安全性，可控度比外部支付更高，且手段更為靈活，能最大程度地保證旅客的資金安全。

4 結(jié)束語

作為鐵路電子支付平臺的升級產(chǎn)品，鐵路電子錢包可以打破鐵路行業(yè)現(xiàn)有的支付模式，也能彌補(bǔ)鐵路沒有自己的電子錢包類產(chǎn)品的缺陷。但同時(shí)我們也看到了，目前鐵路電子錢包主要提供的都是基礎(chǔ)功能，業(yè)務(wù)類型比較單一。未來，鐵路電子錢包可以和銀行進(jìn)行更深度的合作，推出如分期支付，基金理財(cái)?shù)雀迂S富的業(yè)務(wù)功能。