基于手機(jī)NFC技術(shù)的行業(yè)卡充值實(shí)現(xiàn)與能力開(kāi)放平臺(tái)構(gòu)建

摘要：隨著行業(yè)信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，各類(lèi)一卡通實(shí)體卡越來(lái)越多。如何便捷地給類(lèi)目繁多的實(shí)體卡充值，是用戶用卡過(guò)程中的痛點(diǎn)。針對(duì)該問(wèn)題，一方面，通過(guò)結(jié)合Android手機(jī)NFC技術(shù)與在線支付功能，開(kāi)發(fā)一卡通充值手機(jī)客戶端產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)公交/地鐵、ETC、校園等行業(yè)金融IC卡快速充值;另一方面，通過(guò)建設(shè)能力開(kāi)放平臺(tái)，將各行業(yè)一卡通充值快速引入，并通過(guò)插件形式供給自有及第三方產(chǎn)品使用，吸引外部合作、聚集合作方的力量共同推動(dòng)行業(yè)信息化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：近場(chǎng)通信;開(kāi)放平臺(tái);行業(yè)信息化

DOI： 10. 11907/rjdk.191313

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

中圖分類(lèi)號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-7800（2020）001-0203-04

0 引言

隨著智慧城市、智慧交通等戰(zhàn)略的推進(jìn)及智能卡技術(shù)的成熟和普及，各大中型城市一卡通系統(tǒng)處于快速建設(shè)狀態(tài)，覆蓋公共交通（支持公交、地鐵等）、社保醫(yī)療等領(lǐng)域;越來(lái)越多的行業(yè)和大型企業(yè)也開(kāi)始建立自己的行業(yè)、企業(yè)一卡通系統(tǒng)，以便更好地服務(wù)行業(yè)客戶。各種城市一卡通、校園一卡通、高速一卡通等智能實(shí)體卡應(yīng)運(yùn)而生，通過(guò)各種渠道分發(fā)到用戶手中，這些卡片大多具有儲(chǔ)值功能，通常為采用PBOC標(biāo)準(zhǔn)的金融IC卡。為了方便用戶充值，傳統(tǒng)行業(yè)一般會(huì)提供一卡通柜面充值服務(wù)，但因線下渠道成本高、選點(diǎn)難等問(wèn)題，導(dǎo)致線下充值點(diǎn)較少、排隊(duì)人多，且不支持24小時(shí)服務(wù)，因此如何實(shí)現(xiàn)便捷的用戶卡充值成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

近場(chǎng)通信（ Near Field Communication，NFC）技術(shù)以其高安全性和高性能逐漸成為非接觸通信的主流協(xié)議。隨著Android智能機(jī)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的手機(jī)具備N(xiāo)FC功能，如何利用手機(jī)NFC功能與PBOC標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)與金融一卡通安全交互成為重要的研究方向。在此基礎(chǔ)上，如能以NFC非接觸技術(shù)作為媒介，通過(guò)遠(yuǎn)程支付功能實(shí)現(xiàn)實(shí)體卡充值，則用戶無(wú)需前往線下充值點(diǎn)即可隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)一卡通充值，這將極大提升用戶充值效率、改進(jìn)用戶體驗(yàn)。

業(yè)界針對(duì)NFC與智能手機(jī)結(jié)合的行業(yè)應(yīng)用已有較多研究與實(shí)踐，在文獻(xiàn)[1-3]中研究人員闡述了如何通過(guò)手機(jī)NFC功能、實(shí)體卡片與門(mén)禁等應(yīng)用結(jié)合，但在NFC成功率和支付回滾等方面未進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，難以付諸大規(guī)模商用;國(guó)外相關(guān)文獻(xiàn)[6-8]主要研究NFC與遠(yuǎn)程支付能力的打通，但在與行業(yè)信息化結(jié)合的實(shí)踐上缺乏論述。此外，國(guó)內(nèi)外研究中均沒(méi)有對(duì)行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行匯聚，也缺乏對(duì)開(kāi)放平臺(tái)模式對(duì)外提供能力的描述。

1 技術(shù)方案介紹

本文結(jié)合Android手機(jī)NFC技術(shù)與和包在線支付功能，開(kāi)發(fā)一卡通充值手機(jī)客戶端產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)公交/地鐵、ETC、校園等行業(yè)金融IC卡快速充值與能力融合，并通過(guò)建設(shè)能力開(kāi)放平臺(tái)，將各行業(yè)一卡通充值應(yīng)用通過(guò)插件形式供給第三方產(chǎn)品使用，聚集合作方力量共同推動(dòng)行業(yè)信息化發(fā)展，促進(jìn)NFC手機(jī)終端銷(xiāo)售，普及、完善業(yè)務(wù)生態(tài)。

1.1 整體實(shí)施方案

為實(shí)現(xiàn)通過(guò)手機(jī)NFC功能為一卡通實(shí)體卡充值，客戶端需要借助手機(jī)NFC等通信協(xié)議建立卡片信令交互通道，將從接口機(jī)獲取的指令向卡片安全下發(fā);能力開(kāi)放平臺(tái)側(cè)一方面需要與行業(yè)一卡通計(jì)費(fèi)系統(tǒng)接口實(shí)現(xiàn)信令交互，另一方面要與遠(yuǎn)程支付平臺(tái)（本文以“和包”支付平臺(tái)為例）實(shí)現(xiàn)支付功能對(duì)接。借助行業(yè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯判斷和兩個(gè)平臺(tái)信令銜接，完成用戶卡片信息獲取一用戶和包支付金額一獲取行業(yè)充值腳本一卡片金額寫(xiě)入等一系列流程，最終實(shí)現(xiàn)卡片充值。主要環(huán)節(jié)包括：

（1）通過(guò)一卡通手機(jī)客戶端調(diào)用Android NFC原生API，讀取卡片相關(guān)信息，建立手機(jī)卡片連接通道。

（2）平臺(tái)通過(guò)與支付平臺(tái)交互（中國(guó)移動(dòng)支付平臺(tái)為“和包”支付），建立在線支付訂單，通過(guò)用戶遠(yuǎn)程支付功能完成訂單支付。

（3）用戶支付后，能力開(kāi)放平臺(tái)與行業(yè)一卡通計(jì)費(fèi)系統(tǒng)交互，根據(jù)行業(yè)信令規(guī)范，獲取該行業(yè)卡對(duì)應(yīng)的鑒權(quán)和寫(xiě)入腳本。通過(guò)NFC向卡片下發(fā)CPO、CAC1、GAC2等PBOC標(biāo)準(zhǔn)信令，最終實(shí)現(xiàn)金額寫(xiě)入，并與行業(yè)系統(tǒng)確認(rèn)充值結(jié)果。

系統(tǒng)業(yè)務(wù)框架如圖1所示。

1.2 Android客戶端研發(fā)

整體技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案關(guān)鍵環(huán)節(jié)是以Android原生NFC功能為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)手機(jī)客戶端。以手機(jī)NFC功能實(shí)現(xiàn)實(shí)體一卡通讀寫(xiě)，需要在行業(yè)系統(tǒng)對(duì)接的基礎(chǔ)上依據(jù)不同行業(yè)卡端PBOC規(guī)范實(shí)現(xiàn)情況決定交互信令，并將業(yè)務(wù)邏輯在客戶端前后予以封裝實(shí)現(xiàn)?？蛻舳嗽诖嘶A(chǔ)上持續(xù)完善用戶交互體驗(yàn)和設(shè)計(jì)，為用戶提供良好的使用體驗(yàn)。本部分重點(diǎn)介紹基于NFC模塊的一卡通數(shù)據(jù)交互客戶端功能特色16-17]。

1.2.1

Android NFC模塊與PBOC2.0金融卡交互流程

目前各行業(yè)實(shí)體卡基本以PBOC2.0協(xié)議為主要標(biāo)準(zhǔn)，手機(jī)客戶端可通過(guò)注冊(cè)Android原聲API的NFC模組響應(yīng)事件，在用戶將NFC實(shí)體卡貼于手機(jī)NFC感應(yīng)區(qū)時(shí)喚起手機(jī)客戶端處理模塊，完成卡數(shù)據(jù)的讀取、校驗(yàn)和指令下達(dá)，從而完成金融卡充值（圈存）功能。PBOC2.0金融卡圈存流程如圖2所示。

與卡片及后臺(tái)交互實(shí)現(xiàn)充值的詳細(xì)步驟包括：

（1）向卡發(fā)出選擇卡片應(yīng)用信息（select）指令，獲取應(yīng)用序列號(hào)（AID），并從卡片中獲取PDOL列表，卡片通過(guò)該列表告訴客戶端需要讀取的初始化數(shù)據(jù)。

（2）通過(guò)獲取每行業(yè)一卡通圈存的特定數(shù)據(jù)定義，向卡發(fā)出應(yīng)用初始化（GPO）指令，完成卡片初始化，使卡片可交易?？ㄆ瑫?huì)返回AIP和AFL兩個(gè)數(shù)據(jù)，AIP提供客戶端卡片支持功能索引，AFL告知客戶端若完成某筆交易，客戶端應(yīng)從卡上讀取何種數(shù)據(jù)。AFL里包含了這些數(shù)據(jù)在卡片存儲(chǔ)中的位置和名稱(chēng)。

（3）向卡發(fā)出讀數(shù)據(jù)（read record）指令，客戶端讀出AFL指定位置的所有數(shù)據(jù)，并保存到客戶端運(yùn)行時(shí)的環(huán)境中，供后續(xù)流程使用。

（4）生成應(yīng)用密文（GACI）字段，客戶端根據(jù)第（3）步中獲取的8C參數(shù)模板數(shù)據(jù)，以用戶輸入的信息參數(shù)拼裝密文，如將9F0206（9F02表示授權(quán)金額，06表示12位16進(jìn)制數(shù)）、9A03（9A表示交易日期，03表示6位16進(jìn)制數(shù)）等參數(shù)拼裝生成應(yīng)用密文;又比如GACI可生成80AE80003400000000100000000000000001560000000000015615051263E0883767095916E68885E7AE97E488ADE5BF830000000000000000，返回密文為：80IE800002795F9A4FDC4B2CD207020103A02010010A0100000000003D15E5A09000。

（5）根據(jù)卡端返回的密文，獲取應(yīng)用密文中的相應(yīng)序列號(hào)字段和發(fā)行卡應(yīng)用數(shù)據(jù)，調(diào)用用戶和包支付進(jìn)行支付扣款，獲取扣款成功的通知后，系統(tǒng)將調(diào)用行業(yè)服務(wù)端接口，獲取行業(yè)端的外部認(rèn)證腳本（ External Authentication）與實(shí)際寫(xiě)卡充值指令。

（6）將獲取的外部認(rèn)證腳本發(fā)往卡端，卡片將驗(yàn)證行業(yè)一卡通服務(wù)端腳本并確認(rèn)是否與卡端數(shù)據(jù)相匹配，從而確認(rèn)是否能夠信任后續(xù)寫(xiě)卡腳本。

（7）驗(yàn)證通過(guò)后，根據(jù)步驟（5）返回的寫(xiě)卡腳本直接發(fā)往卡片執(zhí)行。如果卡片返回充值成功，則調(diào)用服務(wù)端接口確認(rèn)交易成功，實(shí)現(xiàn)交易信息同步;如果卡片返回充值失敗，則調(diào)用沖正接口回滾用戶已支付的和包支付交易。

（8）生成CAC2指令告知卡片交易結(jié)束。至此，通過(guò)手機(jī)NFC模塊讀卡、充值的流程全部完成。

所有行業(yè)一卡通的圈存均需實(shí)現(xiàn)上述基礎(chǔ)流程，并以此為基礎(chǔ)對(duì)客戶端產(chǎn)品的交互和功能進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1.2.2 客戶端特色功能和充值體驗(yàn)優(yōu)化

在APP試點(diǎn)中發(fā)現(xiàn)，用戶手機(jī)與卡在NFC通信中若出現(xiàn)任何異常中斷將導(dǎo)致交易失敗，該異常情況占總體失敗情況的70%以上。由于實(shí)體卡貼卡的正確性、穩(wěn)定性受人為因素與環(huán)境因素影響較大，因此如何減少干擾環(huán)節(jié)、做好用戶引導(dǎo)以提升NFC貼卡成功率是保證一卡通充值客戶端質(zhì)量非常重要的一環(huán)。

另外，在充值失敗后能夠立即退回用戶支付款項(xiàng)，并讓用戶知曉本次異常原因也是產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)可持續(xù)運(yùn)營(yíng)能力的關(guān)鍵。

在實(shí)踐中，重點(diǎn)從以下方面優(yōu)化客戶端功能和體驗(yàn)。

（1）-次貼卡模式。現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)NFC充值競(jìng)品客戶端均需通過(guò)兩次貼卡交互方能進(jìn)行充值：第一次貼卡查詢用戶信息、第二次貼卡進(jìn)行充值，第一次和第二次貼卡需要用戶主動(dòng)將卡片移開(kāi)再貼上，因NFC貼卡有效距離僅有5cm，兩次貼卡在實(shí)際使用中增加了用戶操作難度，也使充值交易成功率大幅降低。在產(chǎn)品中采取一次貼卡的模式，自有客戶端通過(guò)狀態(tài)保持等優(yōu)化操作，使卡片信息讀取和充值僅需一次貼卡即可完成，既方便用戶操作，也極大提高充值成功率。

（2）面向普通用戶和線下商戶，提供多種快捷支付模式。通過(guò)分析普通用戶和線下商戶（線下便利店、移動(dòng)特約辦理點(diǎn)）的充值行為習(xí)慣，提供不同的支付模式。普通用戶的支付賬戶一般綁定銀行卡、不存現(xiàn)金，充值頻率低，故針對(duì)其采用喚起支付插件的支付模式;線下商戶由于代客充值，要求速度快、效率高，故采用短信驗(yàn)證碼加無(wú)磁無(wú)密快捷支付模式。

（3）聚合實(shí)現(xiàn)一卡通充值服務(wù)。以城市為單位，整合接入各行業(yè)一卡通充值功能，提供統(tǒng)一友好的操作界面。用戶只需下載使用客戶端，即可隨時(shí)隨地給自己或他人充值。

（4）卡片欠費(fèi)提醒功能。記錄歷史信息，實(shí)現(xiàn)卡片欠費(fèi)提醒，結(jié)合客戶端推送和短信方式通知用戶。

（5）充值、辦卡、用卡等操作引導(dǎo)。與合作方深度對(duì)接，收集實(shí)體卡辦理和使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)并集中展現(xiàn)給用戶。為用戶提供辦卡、充值、用卡全過(guò)程的貼心服務(wù)，提升用戶體驗(yàn)。

（6）充值異常即時(shí)退款。針對(duì)用戶充值失敗的情況，采用實(shí)時(shí)監(jiān)控的方式對(duì)交易訂單進(jìn)行分析檢查，立即識(shí)別用戶充值失敗場(chǎng)景，為用戶即時(shí)退款。

客戶端UIUE設(shè)計(jì)示例如圖3所示。

2 能力開(kāi)放平臺(tái)擴(kuò)展

通過(guò)開(kāi)放平臺(tái)模式，逐步增加資源整合能力。一方面強(qiáng)化行業(yè)一卡通充值能力的定制性和可擴(kuò)展性，針對(duì)政企和聚類(lèi)客戶的定制需求，可快速接人和擴(kuò)展各類(lèi)一卡通充值功能。隨著接入合作方的增加、經(jīng)驗(yàn)持續(xù)積累，可形成功能接人規(guī)范，實(shí)現(xiàn)合作方模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化快速接人;另一方面，在各行業(yè)一卡通充值能力接入的基礎(chǔ)上，將各行業(yè)一卡通充值應(yīng)用（如校園卡充值、ETC充值、地鐵公交充值）以插件的形式提供解決方案，并將其合并到合作方產(chǎn)品項(xiàng)目中，推動(dòng)內(nèi)外部合作方產(chǎn)品協(xié)同作用，提升自有支付業(yè)務(wù)影響力、完善支付生態(tài)環(huán)境。

能力開(kāi)放平臺(tái)主要涉及的模塊和功能如圖4所示。

主要模塊包括：

（1）門(mén)戶子系統(tǒng)。提供普通用戶和開(kāi)發(fā)者可訪問(wèn)的頁(yè)面，普通用戶可下載一卡通快捷充客戶端直接使用;開(kāi)發(fā)者可通過(guò)申請(qǐng)密鑰獲取SDK，并在自己的產(chǎn)品中使用。

（2）開(kāi)放接口和消息總線。提供標(biāo)準(zhǔn)化接口封裝，作為消息樞紐的形式與內(nèi)部系統(tǒng)和行業(yè)平臺(tái)進(jìn)行接口信令傳輸，并實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)密鑰校驗(yàn)、白名單控制等功能。

（3）能力管理子系統(tǒng)。提供行業(yè)充值業(yè)務(wù)邏輯、基礎(chǔ)支付能力、自有號(hào)碼鑒權(quán)和ss0等能力實(shí)現(xiàn)。

（4）運(yùn)營(yíng)分析子系統(tǒng)?？蓪?duì)平臺(tái)調(diào)用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、輸出日志報(bào)表，并可針對(duì)商務(wù)合作實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)管理。

針對(duì)開(kāi)發(fā)者/合作方而言，可通過(guò)開(kāi)放平臺(tái)進(jìn)行注冊(cè)，并下載關(guān)注的插件、技術(shù)文檔等內(nèi)容，通過(guò)“新建應(yīng)用”填寫(xiě)安全碼申請(qǐng)密鑰。開(kāi)發(fā)者需輸入“安全碼”，安全碼組成規(guī)則為Android簽名證書(shū)的shal值+“;”+packagename[即：數(shù)字簽名+分號(hào)+包名，系統(tǒng)將為開(kāi)發(fā)者提供該應(yīng)用的唯一密鑰。開(kāi)發(fā)者/合作方根據(jù)技術(shù)文檔將插件嵌入到自己的產(chǎn)品中后，使用被分配密鑰，當(dāng)其產(chǎn)品調(diào)用能力平臺(tái)接口時(shí)，能力平臺(tái)將對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行鑒權(quán)，如鑒權(quán)通過(guò)則可正常運(yùn)用插件提供的能力。

3 應(yīng)用效果

截至目前，一卡通充值A(chǔ)PP已在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)校園、合肥公交、高速收費(fèi)（ETC）等單位使用，并通過(guò)安徽移動(dòng)公司線上、線下渠道為用戶提供服務(wù)。從2016年7月下旬開(kāi)始在合肥等地市試點(diǎn)，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)充值30萬(wàn)筆，用戶超過(guò)15.6萬(wàn)人，現(xiàn)已在安徽全省推廣。在試點(diǎn)期間，經(jīng)過(guò)調(diào)試和更新，ETC、合肥通卡等NFC -卡通充值成功率已從最初的34%調(diào)優(yōu)到85%以上。

4 結(jié)語(yǔ)

本文一卡通充值方案在確保資金支付安全的情況下，實(shí)現(xiàn)了便捷支付的功能，響應(yīng)了政府關(guān)注的便民服務(wù)問(wèn)題，具備大規(guī)模推廣的社會(huì)條件支持。與交通、校園等基礎(chǔ)行業(yè)深入合作，對(duì)未來(lái)NFC新技術(shù)在各行業(yè)的應(yīng)用具有示范作用，將同步推動(dòng)傳統(tǒng)行業(yè)信息化進(jìn)程。

隨著行業(yè)信息化的深入發(fā)展，行業(yè)電子卡將逐步取代實(shí)體卡片，手機(jī)錢(qián)包等利用NFC近場(chǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)鑒權(quán)和數(shù)據(jù)交換的應(yīng)用將進(jìn)一步普及，如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、平臺(tái)化是下一步研究方向。

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（責(zé)任編輯：江艷）

作者簡(jiǎn)介：陳陽(yáng)（1980-），男，碩士，中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)高級(jí)工程師，研究領(lǐng)域?yàn)橐苿?dòng)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品應(yīng)用。