論全國通卡應用系統(tǒng)建設

文章出處：http://www.luckydriving.com 作者： 人氣： 發(fā)表時間：2011年09月08日

　　一、 前言

　　(一)城市一卡通應用蓬勃發(fā)展

　　自1999年建立上海公共交通IC卡應用系統(tǒng)以來，城市一卡通應用系統(tǒng)在全國范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展。到目前為止，在北京、上海、天津、南京、石家莊、廣州、哈爾等大中城市均已建立起了城市一卡通系統(tǒng)，更多的城市正在或計劃從單純的行業(yè)(公交)應用向一卡通應用(多領域)升級。

　　一卡通應用系統(tǒng)的建立，方便了城市居民的日常生活，帶動了相關行業(yè)的發(fā)展，推動了城市經(jīng)濟的發(fā)展;同時，政府利用城市一卡通應用數(shù)據(jù)實行各項補貼，使得針對城市公交的補貼更加準確、合理;政府針對特殊群體的優(yōu)惠政策通過城市通特種卡進行落實，增強了政策落實的有效性。城市一卡通應用具有極大的經(jīng)濟價值和社會價值。

　　(二)區(qū)域互聯(lián)需求不斷涌現(xiàn)

　　隨著區(qū)域經(jīng)濟聯(lián)系不斷加強，城市一卡通的城市間、區(qū)域間的互通需求越來越多迫切。一方面，城市居民希望能持有一張IC卡能在多個城市進行消費;另一方面，通過城市間的互通，可聯(lián)手多家卡公司共同進行一卡通應用的市場開拓，同時可在經(jīng)濟區(qū)域內(nèi)讓更多的市民享受政府的優(yōu)惠政策。

　　鑒于此，幾個大的經(jīng)濟區(qū)域在嘗試著進行區(qū)域間的互通應用，如長三角地區(qū)的上海、南京、杭州的互通，粵通卡的規(guī)劃，鄂通卡的武漢城市圈等。這些地區(qū)通過互通實踐取得了一定的成功經(jīng)驗，但在此過程中也遇到到了一些問題，其原因主要是因為這種基于單個城市建立的一卡通系統(tǒng)有其局限性，要更大面積地推廣區(qū)域互通，則必須采用新的思路。

　　(三)更多的中小城市在城市一卡通系統(tǒng)建設中面臨著困難

　　在全國城市一卡通應用迅速發(fā)展的同時，許多中小城市也對城市一卡通系統(tǒng)的建設表現(xiàn)出了強烈的需要，而且從一卡通應用的整體發(fā)展來說，更多的城市開展一卡通應用，將更有利于一卡通市場的拓展。但很多中小城市在發(fā)展一卡通應用時，受到了多方面的制約。首先是資金投入的問題，他們要建立一個完備的一卡通系統(tǒng)，往往投入的資金是他們無法承受的;其次是市場規(guī)模的制約，由于這些城市的市場規(guī)模較小，建成的系統(tǒng)由于達不到應有的規(guī)模而導致系統(tǒng)的運營成本極高;同時，由于中小城市人才方面的限制，系統(tǒng)運營所必需的技術(shù)人才缺乏，系統(tǒng)的管理、維護壓力巨大。

　　鑒于以上幾個方面的原因，尋找一個有效的系統(tǒng)建設、運營模式，以滿足一卡通應用的發(fā)展需要將十分必要。

　　二、 全國通業(yè)務開展特點

　　全國通應用系統(tǒng)的建設，是以全國一卡通應用為主要目的。通過有效的業(yè)務實現(xiàn)方法，達到全國互通應用。

　　(一)卡片發(fā)行

　　要實現(xiàn)全國范圍內(nèi)的城市“一卡多用，一卡通用”的目標，采用統(tǒng)一的全國一卡通卡片(簡稱全國通卡)是最基本的前提。全國通卡采用非接觸式CPU卡作為卡載體，以保證全國通應用的安全。

　　為保證卡片層面的全國應用互通，卡片在選型及全國通卡結(jié)構(gòu)設計時將遵從建設部發(fā)布的《建設事業(yè)非接觸式CPU卡芯片技術(shù)要求》、《建設事業(yè)非接觸式CPU 卡COS 技術(shù)要求》標準的要求;采用統(tǒng)一的卡結(jié)構(gòu)設計;所有的全國通卡向城市定向發(fā)行，以支持各個城市的個性化業(yè)務需求。

　　1、密鑰管理系統(tǒng)

　　為保證全國通卡發(fā)行的安全性和權(quán)威性，系統(tǒng)采用住房和城鄉(xiāng)建設部IC卡應用服務中心專門為全國通卡應用開發(fā)的“城市公用事業(yè)IC卡密鑰管理系統(tǒng)”。新的密鑰管理系統(tǒng)在原有密鑰管理系統(tǒng)成功應用的基礎上進行了完善和加強，使之在滿足全國通應用的前提下，卡片應用安全得到了進一步的保障。

　　2、安全認證碼

　　可作為全國通卡應用的CPU卡必須在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中加寫一個安全認證碼后才能成為全國通卡的空白卡。

　　全國通卡的安全認證碼與CPU卡中的MID||UID0 UID1 UID2 UID3(共5字節(jié))相對應，通過“建設事業(yè)IC卡密鑰管理系統(tǒng)”按照特定的算法計算出四字節(jié)的識別碼，最終由MID|| UID0 UID1 UID2 UID3||識別碼(共9字節(jié))，由卡片生產(chǎn)廠家寫入CPU卡中;該認證碼一旦寫入卡片后將不可篡改，并在卡片交易過程中充當合法性校驗的重要組成部分。

　　當卡片生產(chǎn)廠商生產(chǎn)全國通CPU卡時，首先必須從數(shù)據(jù)中心申請到相應的安全認證碼。

　　3、發(fā)卡

　　全國通卡發(fā)卡就是將空白卡制作成一張符合全國通卡應用規(guī)范的成品卡的過程。

　　全國通卡采用一次性發(fā)卡模式，即由發(fā)卡方(區(qū)域中心、城市卡務中心或城市一卡通)一次性完成全國通卡的制卡工作。在一次性發(fā)卡模式下，由發(fā)卡方直接向卡片生產(chǎn)廠商購買符合全國通應用需求的空白卡片，利用從數(shù)據(jù)中心獲取到的密鑰及本地掌握的充值密鑰進行制卡。

　　為保證全國通卡應用的安全，全國通卡采用一卡一密的基本策略。制卡時，發(fā)卡系統(tǒng)利用本地加密機計算出其消費相關密鑰及消費TAC密鑰，卡消費、維護等相關密鑰則需從數(shù)據(jù)中心獲取。

　　4、售卡

　　售卡是將全國通成品卡轉(zhuǎn)換成全國通用戶卡的過程(卡啟用)。

　　各地(區(qū)域中心或城市)可根據(jù)自己的應用需求確定卡類型及各類型全國通卡的應用規(guī)則，如全國通卡在公交行業(yè)應用中的折扣優(yōu)惠、有效期控制等。常見的卡類型主要有：普通卡、學生卡、特種卡等;不同的類型的全國通卡可有不同的售卡模式，包括：出租、出售、免費提供等。

　　(二)用戶卡充值

　　每張合法的全國通卡中設計有一個電子錢包，全國通卡可利用該電子錢包中的“資金”進行消費支付。用戶卡充值是實現(xiàn)向全國通卡電子錢包中充入資金的過程。充值業(yè)務可有多種實現(xiàn)方式：窗口充值、自助充值、后臺充值等。所謂后臺充值是指在后臺進行批量用戶卡的充值，再通過特殊設備將充值金額寫入對應的用戶卡錢包中。對于全國通卡的本地充值業(yè)務，可采用聯(lián)機或脫機兩種方式實現(xiàn)充值。在脫機方式下，充值機具依靠ISAM卡計算出相應卡的充值操作密鑰;在聯(lián)機模式下，充值則需通過網(wǎng)絡連接到后臺系統(tǒng)獲取充值相關密鑰。

　　根據(jù)全國通應用系統(tǒng)對充值業(yè)務的需求，系統(tǒng)必須提供全國通卡異地充值的業(yè)務支持，因而系統(tǒng)必須采用聯(lián)機充值的方式進行全國通卡的異地充值。

　　在全國通應用系統(tǒng)中，全國通卡的充值相關密鑰由各個區(qū)域中心(或城市)掌控，針對不同區(qū)域發(fā)行的全國通卡具有不同的充值相關密鑰，因而不可能提供一張統(tǒng)一的ISAM卡實現(xiàn)所有全國通卡的充值。當某一全國通卡在異地充值時，系統(tǒng)必須以聯(lián)機的方式到卡屬區(qū)域中心獲取到相應的充值操作密鑰;在充值業(yè)務成功完成后，充值交易必須在交易發(fā)生區(qū)域中心、卡屬區(qū)域中心及數(shù)據(jù)中心等三級系統(tǒng)中進行正確的處理，從而最終實現(xiàn)異地充值業(yè)務的正確清算。

　　在技術(shù)實現(xiàn)上，可有兩種方式實現(xiàn)全國通卡的異地充值業(yè)務：全國通自有網(wǎng)絡充值和銀行網(wǎng)絡充值。兩種方式各有利弊，具體選擇可視業(yè)務開展情況及網(wǎng)絡建設、運營成本來確定。

　　1、全國通自有網(wǎng)絡充值

　　在全國通應用系統(tǒng)中，各個區(qū)域中心通過網(wǎng)絡實現(xiàn)了與數(shù)據(jù)中心的連接，因而充值業(yè)務可以在此網(wǎng)絡基礎上有效地實現(xiàn)，具體充值業(yè)務實現(xiàn)過程如下圖所示：

　　

圖 二-1 用戶卡充值處理協(xié)作圖

　　從用戶卡充值處理協(xié)作圖可看出，全國通應用系統(tǒng)支持用戶卡的本地充值和異地充值應用。

　　-本地充值

　　針對本區(qū)域全國通卡的充值業(yè)務。對于本地充值，區(qū)域中心將通過7、8、9等步驟實現(xiàn)相應的交易處理。

　　-異地充值

　　針對非本區(qū)域全國通卡的充值業(yè)務。對于異地充值，交易發(fā)生地的區(qū)域中心將通過10、11、12、13等步驟實現(xiàn)充值交易的處理，充值業(yè)務的最終處理者為卡屬區(qū)域中心;異地充值最終交易記錄會在數(shù)據(jù)中心、交易發(fā)生區(qū)域中心和卡屬區(qū)域中心進行保存。

　　采用本方式實現(xiàn)全國通卡的異地充值業(yè)務，所有的充值業(yè)務在全國通卡系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)，方便了充值業(yè)務系統(tǒng)的開發(fā)和業(yè)務調(diào)整，有利于充值業(yè)務的控制和管理;但由于充值業(yè)務在全國通卡應用業(yè)務中，充值業(yè)務的重要性不言而喻，因而要求區(qū)域中心與數(shù)據(jù)中心間的網(wǎng)絡具有更高的安全級別。

　　2、銀行網(wǎng)絡充值

　　加強與結(jié)算銀行的合作，借助于銀行業(yè)務網(wǎng)絡實現(xiàn)全國通異地充值業(yè)務是提高充值業(yè)務安全、降低對全國通業(yè)務網(wǎng)絡安全要求及建設成本的重要手段。其業(yè)務流程如下圖所示：

　　

 　　圖 二-2 銀行網(wǎng)絡支持異地充值業(yè)務協(xié)作圖

　　在此技術(shù)方案下，充值終端由區(qū)域中心(或城市)進行統(tǒng)一開發(fā)，機具的投放則由區(qū)域中心與當?shù)亟Y(jié)算銀行協(xié)商投放。

　　- 當本地卡在充值機具上進行充值時，充值業(yè)務與銀行業(yè)務獨立

　　- 當異地卡在此機具上交易時，由區(qū)域中心向當?shù)劂y行以銀行中間業(yè)務的方式向銀行業(yè)務系統(tǒng)發(fā)送充值業(yè)務請求，由銀行業(yè)務系統(tǒng)通過自己的業(yè)務網(wǎng)絡將充值業(yè)務路由到卡屬地銀行，再與卡屬地銀行與卡屬區(qū)域中心系統(tǒng)進行交互(包括驗證卡的合法性、獲取卡充值操作的相關密鑰、處理充值交易等)，最終實現(xiàn)全國通卡的異地充值業(yè)務。具體業(yè)務過程如圖中10至16步所示。

　　采用銀行中間業(yè)務的方式進行全國通卡異地充值業(yè)務的實現(xiàn)，可充分利用銀行網(wǎng)絡的安全性，加強全國通應用與合作銀行的合作，但要求合作銀行在其業(yè)務系統(tǒng)中增加相應的中間業(yè)務支持，在充值業(yè)務需求發(fā)生變更時可能需要銀行的相關業(yè)務系統(tǒng)做出響應的變更。

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