鐵路電子錢包系統設計

李燕波，郝雅清，甘人才

（中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術研究所，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，第三方支付行業迎來了爆發性增長態勢[1-3]，電子錢包正成為當下流行的移動支付產品。

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

在各行各業也都產生了行業專屬的電子錢包，如國家電網錢包、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品的推廣。

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

1 鐵路電子錢包功能設計

目前，鐵路電子錢包按業務劃分，其后臺應用主要提供賬戶管理接口服務和交易接口服務。

兩個接口和第三方系統的所有交互采用Https協議進行，接口訪問方式符合RestfulAPI 規范，且交互信息都經過證書的加解密及簽名驗簽過程，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，旅客需要在開戶銀行進行身份信息校驗。旅客在身份校驗界面上傳身份證圖片并輸入相關信息后提交，遠程錢包賬戶管理接口對收到的信息進行解密及驗簽操作后，按照和銀行約定的報文格式封裝身份校驗信息，以符合Restful API 規范的方式通過Https協議發送銀行處理。

銀行同步返回身份校驗結果，校驗失敗后錢包賬戶接口轉接前臺應用失敗頁面，校驗成功則轉入下一步開戶操作。

（2）身份校驗成功后，則需進行綁定銀行卡操作。旅客在下一步頁面輸入要綁定的銀行卡、手機號等信息后提交，錢包賬戶接口服務對收到的請求信息進行校驗保存，并加密簽名后按照約定報文格式通過Https協議發送給銀行進行開戶操作，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、紅包等個人權益類產品[5-7]，錢包利用旅客開戶時提交的信息，在內部為旅客建立了自己的賬戶管理體系，以便對旅客進行管理。

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

收到開戶命令后，銀行僅校驗報文格式的正確性并進行基本的業務邏輯判斷，校驗無誤后則同步返回“開戶中”響應信息。

（4）當在某個時間點，銀行開戶有結果后，將觸發對鐵路電子錢包的異步響應。此時銀行把開戶結果按照約定報文格式加密簽名后，主動推送到錢包賬戶接口服務，錢包將依據開戶結果來更新自己的賬戶狀態。

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

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行處理，并按要求封裝報文后提交到銀行，銀行同步返回綁卡結果。

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

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專用于鐵路電子錢包交易的二類戶，此時旅客可通過綁定銀行卡對該二類戶進行充值操作。

（1）旅客在充值頁面選擇一個已綁定銀行卡，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文并發送銀行，銀行處理后同步返回充值結果，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效率，錢包賬戶接口在收到銀行充值響應后，會同步更新錢包的內部旅客賬戶數據，保留旅客錢包對應二類戶的余額、凍結款等金額信息[8]。

1.1.4 鐵路電子錢包提現

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

（2）錢包賬戶接口對提現請求校驗無誤，將按照和銀行約定格式封裝報文并發送銀行處理，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響應報文，會同步更新旅客錢包賬戶金額類數據。

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互聯網售票系統（簡稱：12306）支付時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擊鐵路電子錢包進行一鍵支付，此時錢包交易接口將按照和銀行約定報文格式封裝報文，加密簽名后通過Https協議提交銀行處理。

（2）銀行處理支付請求，同步返回支付響應，錢包交易接口對收到的響應處理，通過頁面跳轉方式同步通知鐵路電子支付平臺，在后臺通過Https協議在間隔一定時間后異步把支付結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果通知到12306，12306收到最終支付響應，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）當旅客對購票訂單進行退款時，12306將按照和鐵路電子支付平臺約定格式封裝報文，在后臺把退款請求發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按原路返回，最終響應會到達12306。

2 鐵路電子錢包架構設計

2.1 鐵路電子錢包系統架構

鐵路電子錢包系統采用多層應用體系作為軟件的結構模式，包括數據庫服務器、應用服務器、Web服務器、客戶端、日志組件等。并與銀行間通過專線網絡連接，還建立了與鐵路內部各業務系統間的連接，從而實現與銀行、鐵路業務系統之間的數據交換，鐵路電子錢包系統框架結構，如圖4所示。

圖4 鐵路電子錢包系統架構

鐵路電子錢包系統按照業務功能所屬職責范圍，劃分為以下4 個主要部分：

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

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

（3）數據層：主要包括用到的Oracle、Redis及Hbase等數據存儲資源。

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

2.2 鐵路電子錢包邏輯架構

鐵路電子錢包系統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構，如圖5所示。

圖5 鐵路電子錢包邏輯架構

2.3 鐵路電子錢包技術架構

鐵路電子錢包按照業務模塊進行應用分離，并提供底層數據訪問、數據封裝、數據傳輸的技術支撐能力，從而實現各業務層都通過接口訪問，避免每層業務改變對其它層次的影響，鐵路電子錢包邏輯結構，如圖6所示。

（1）訪問層：使用Vue+layui 開源組件開發移動端和PC 門戶頁面，通過前后臺分離技術進行單獨部署。

（2）通信層：各層交互數據都需經過證書驗證，并使用Https或Socket 協議完成前臺應用與后臺服務的數據交互。

（3）控制層：控制層組件為遠程訪問提供符合Restful 規范的服務接口，從而完成前臺應用對后臺服務的接口調用。

（4）業務邏輯層：按功能進行模塊劃分，各模塊保持相對較高的獨立性，從而減少功能的耦合度。

（5）數據操作層：主要使用開源對象關系映射（ORM）框架，鐵路電子錢包通過使用Mybatis框架對實體類和數據操作類進行調用執行。

（6）數據層：數據層主要采用Oracle 數據庫及Redis內存數據庫，其中，Redis主要用于存儲個人熱點信息[9]，如賬戶類信息。

（7）支撐平臺：主要包含各種應用中間件、內存數據集群、消息集群等，如在日志系統中使用了高吞吐量的分布式消息系統Kafka[10]。

（8）數據共享層：通過該數據共享平臺，對外提供查詢訪問接口，實現鐵路電子錢包與其他系統的信息共享。

圖6 鐵路電子錢包技術架構

3 鐵路電子錢包系統測試

3.1 測試環境

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

無論是在App端還是PC端，當客戶提交購票訂單后，都會跳轉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行支付操作。

3.2 效果分析

3.2.1 使用體驗更友好

旅客在12306進行支付時，若選擇的是銀行，則一般都會跳轉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，甚至在支付時無需錄入任何信息便可一鍵支付，用戶體驗更好。

3.2.2 支付耗時少

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。旅客支付時可做到一鍵支付，最短可在2s內完成整個支付，而一般銀行類支付需要耗時15 s，第三方支付則需要耗時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聯系更為緊密，同屬鐵路業務系統產品，無論從技術角度還是業務對接來看，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 結束語

作為鐵路電子支付平臺的升級產品，鐵路電子錢包可以打破鐵路行業現有的支付模式，也能彌補鐵路沒有自己的電子錢包類產品的缺陷。但同時我們也看到了，目前鐵路電子錢包主要提供的都是基礎功能，業務類型比較單一。未來，鐵路電子錢包可以和銀行進行更深度的合作，推出如分期支付，基金理財等更加豐富的業務功能。