高速公路联网收费系统与银行系统的接口设计

梁　贞，朱和林，蒋文政

(广西交通科学研究院，广西　南宁　530007)



高速公路联网收费系统与银行系统的接口设计

梁贞，朱和林，蒋文政

(广西交通科学研究院，广西南宁530007)

梁贞(1984—)，工程师，从事智能交通领域计算机软件技术开发与应用工作；

朱和林(1977—)，高级工程师，从事智能交通领域技术开发与应用研究、项目管理工作；

蒋文政(1978—)，从事智能交通领域计算机软件技术开发与应用工作。

摘要：随着国内不停车收费系统(ETC)的快速发展，非现金卡用户逐年递增，现有的非现金卡系统服务网点数量少，已无法满足用户需求，拓展新的服务渠道成为高速公路运营管理机构亟待解决的问题之一。文章探讨如何设计一套跨系统通讯接口框架，实现广西高速公路联网收费系统与银行系统的联通，使用户可通过银行多种渠道，完成高速公路非现金卡的数据查询、预存和圈存等功能，对跨行业通信系统的开发设计有实际指导意义。

关键词：高速公路；联网收费；银行系统；非现金卡；预存；圈存；对账；跨行业通信系统

0引言

非现金卡是国家高速公路联网收费的重要支付手段，免现金免找补，可减少车主携带大量现金的麻烦，降低收费员误收假币的风险，极大地提高资金清分结算的效率和安全。

广西高速公路自1998年开始非现金卡支付系统的研究，至2011年已建立起完整的服务系统，可以在高速路网点提供非现金卡开户、充值、挂失、退卡等服务，并在管理中心进行资金清分结算等业务，但存在自营网点少、用户转账或者现金缴存不方便、对账单不清晰等问题。不停车收费系统(ETC)用户采用非现金卡作为支付手段，随着国内ETC的快速发展，ETC用户逐年递增[1]，非现金支付份额占总收费的比重增加，旧的非现金卡系统已无法满足用户的需求，如何提高非现金卡服务质量，以便更好地推广ETC，成为高速公路运营管理和服务领域面临的重要课题。

本文探讨如何设计一套跨系统通讯接口，联通广西高速公路联网收费系统与银行系统，借助银行成熟的网点资源及网上在线支付平台，建设广西高速公路非现金卡系统(以下简称非现金卡系统)。该系统的非现金卡用户可通过银行渠道(人工柜台、自助终端、网银、手机APP)进行数据查询、卡片预存和圈存等业务，系统的业务管理人员则可进行资金清分结算和数据监管。本文还对跨行业通讯系统相关的关键技术，包括身份验证、数据加密传输、数据在线验证、银企数据对账等进行了研究和探讨，完成系统的设计，并进行了系统的编程开发与实现。

1接口框架的分析与设计

1.1　系统网络分析与拓扑设计

银行系统与非现金卡系统数据通信采用C/S(客户端/服务端)模式，非现金卡系统是服务端，随时监听银行客户端发起的连接请求，银行系统向非现金卡系统发起请求，非现金卡系统进行业务处理后，返回应答，完成业务请求后即关闭连接。

银行系统的所有用户渠道终端(人工柜台、自助终端、网银、手机APP)的非现金卡相关请求，均通过中间代理服务平台，向非现金卡系统前置机发起请求；非现金卡系统前置机接收请求，根据不同的业务转发到相应的业务处理模块进行处理，并将处理结果返回客户端。系统拓扑结构如图1所示。

图1　系统拓扑结构图

1.2　系统业务功能及业务流程分析

系统主要划分为三大业务模块，具体功能如图2所示：

图2　非现金卡系统功能图

1.2.1卡预存/圈存流水记录查询

为用户提供一定时期内预存/圈存记录查询，查询内容包括预存/圈存时间、预存/圈存网点、预存/圈存渠道、预存/圈存金额等信息，同时提供该段时间内预存的合计次数、合计金额等信息。

银行终端获取用户输入的卡号、起止时间，通过中间业务平台将请求信息封装成消息报文，向非现金卡前置机发起请求。

1.2.2卡消费记录流水查询

为用户提供一定时期内消费清单查询，查询内容应包括出入口时间、出入口收费站、消费金额等信息，同时提供该段时间内消费的合计次数、合计金额。

(1)个人用户消费清单查询：显示界面后，客户输入时间作为查询条件，可以查询相应时间段的消费流水信息。

(2)企业客户消费清单查询：显示界面后，可以查询全部，也可以通过时间和集团下某个子客户进行消费流水信息查询。

1.2.3卡预存功能

用户(持卡人)可通过登录银行自助设备或个人网上银行，选择高速公路通行费预存业务办理预存。

(1)用户在网上银行输入非现金卡号或者在自助终端刷非现金卡，然后输入非现金卡业务密码，银行端向高速公路端发送非现金卡查询请求，高速公路端实时响应银行请求，返回客户卡验证结果及预存款余额数据。

(2)银行端根据用户预存金额，完成用户银行账户资金向高速公路汇缴过渡户的资金划转。

(3)银行端完成资金划扣后，将用户非现金卡预存金额数据实时发送至高速公路端系统，高速公路端收到请求信息后实时将响应信息返回给银行端，自助设备打印缴费小票给用户，个人网银用户可自行打印网银电子回单。

(4)高速公路端接收到银行端用户非现金卡预存信息后，完成非现金卡账户预存余额信息的更新。

1.2.4圈存功能

用户可通过银行自助设备完成非现金卡圈存交易，圈存交易应符合人民银行PBOC圈存交易流程规范。

(1)客户在银行自助设备上选择高速公路通行费圈存交易功能。自助设备读取非现金卡信息后，向高速公路端发起非现金卡验证及预存款余额查询，验证通过后在自助设备上向客户显示当前非现金卡预存余额。

(2)客户输入圈存金额，自助设备对金额进行限额检查，检查通过后向非现金卡发出圈存初始化命令，非现金卡处理并返回报文认证码MAC1。

(3)银行端向高速公路端发起圈存认证请求，将MAC1码发送到高速公路端进行圈存认证，高速公路端返回认证结果。

(4)非现金卡圈存认证通过后，银行端向高速公路端发送圈存请求，高速公路端返回非现金卡写卡数据和报文认证码MAC2，自助设备对非现金卡写卡更新行业钱包余额。

(5)自助设备读取非现金卡交易结果及交易认证码TAC，通过TAC码验证交易成功后，向高速公路端发送圈存交易成功信息，高速公路端返回确认成功信息。

(6)高速公路端收到圈存交易成功信息后，更新非现金卡预存余额和圈存余额。

1.2.5对账功能

对账分为预存流水对账及圈存流水对账。将银行端的流水记录与高速公路端流水记录进行对账。

1.2.5.1预存对账

(1)T+1日银行端定时将上日发生的所有预存交易明细数据和分类汇总数据按规定的格式文件通过ftp发送到高速公路端指定服务器的ftp目录，并发送对账请求，高速公路端收到对账请求后，返回确认收到信息。

(2)高速公路端收到对账请求后，将对账文件的数据与本系统的数据进行碰对，以银行数据为准更新本系统数据，并形成对账结果文件。

(3)银行端在商定的时间点发起查询对账结果请求，如果高速公路端已经完成对账，则返回对账完成，银行端从高速公路端指定服务器的ftp目录取回对账结果文件。

(4)银行端在商定的时间点发起查询对账结果请求，如果高速公路端未完成对账，则返回对账未完成，银行端将在商定的时间间隔后再次发起查询对账结果请求。

(5)银行端在商定的时间点发起查询对账结果请求，如果高速公路端返回对账失败，则后续人工干预处理。

预存对账成功后，银行将清算当日的缴存资金汇总成一笔金额，从高速公路汇缴过渡户划入高速公路在银行开立的汇缴专户。

1.2.5.2圈存对账

(1)T+1日银行端定时将上日发生的所有圈存交易明细数据和分类汇总数据按规定的格式文件通过ftp发送到高速公路端指定服务器的ftp目录，并发送对账请求，高速公路端收到对账请求后，返回确认收到信息。

(2)高速公路端收到对账请求后，将对账文件的数据与本系统的数据进行碰对，以银行数据为准更新本系统数据，并形成对账结果文件。

(3)银行端在商定的时间点发起查询对账结果请求，如果高速公路端已经完成对账，则返回对账完成，工行端从高速公路端指定服务器的ftp目录取回对账结果文件。

(4)银行端在商定的时间点发起查询对账结果请求，如果高速公路端未完成对账，则返回对账未完成，工行端将在商定的时间间隔后再次发起查询对账结果请求。

(5)银行端在商定的时间点发起查询对账结果请求，如果高速公路端返回对账失败，则后续人工干预处理。

1.3　通信协议分析与设计

(1)银行端系统基于银行的业务网络，高速公路端系统基于高速公路内部收费网，两系统之间的跨网通信通过一条DDN专线实现通讯连接；银行端分行营业网点通过内部网络与高速公路端联网收费ETC数据中心通讯。

(2)采用TCP/IP通信协议；采用短连接、同步的请求/应答方式。

(3)银行端为通信发起方，高速公路端为通信接收方，完成业务处理后返回响应信息。

(4)交易超时时间定为40 s。

(5)高速公路端系统作为服务端提供通信并发的处理机制。

1.4　报文结构分析与设计

银行端与高速路端，每个通讯协议包结构为：

包长度(4位)；交易码(5位)；包体；结束标志(3位)。

(1)包长度：通讯协议包的报文长度字符串(ASCII码)，如不足4位左补0；其值是：交易码长度(固定为5)+包体长度+结束标志长度(固定为3)。

(2)包体：采用XML结构，分请求和应答两部分，每部份为一个完整合法的XML文档。

(3)签到签退机制：通过签到签退定期更换、交换通讯密钥，该密钥用于通讯过程中对包体的加密解密。

(4)TDES解密解密：对包体用TDES算法加密成密文，每个在网络上传送的网络消息包中消息体的长度不是8的倍数，应补充若干个字节的ASCII码空格(16进制0x20)，直到实际传送的消息体长度是8的倍数，以便于进行加密/解密；每8个字节进行相对应的加解密，解密完毕后去除明文尾部补充的空格。

(5)结束标志：固定为FFF。

1.5　通信接口的分析和设计

所有接口的报文，均由银行端主动发起，高速公路端应答。

1.5.1签到

由银行发起请求报文，高速公路系统工作状态置为签到，返回通讯密钥；数据包加密使用初始密钥；返回码“00000”为交易成功，其他返回码为交易失败。

1.5.2签退

由银行发起请求报文，高管系统工作状态置为签退。签退后当日将不能再进行任何交易；数据包加密使用通讯密钥；返回码“00000”为交易成功，其他返回码为交易失败。

1.5.3客户密码验证

由银行发起请求报文，向高速公路端验证客户密码。返回码“00000”为交易成功，同时返回客户编码及客户名称，其他返回码为交易失败。

1.5.4非现金卡圈存密码验证

由银行发起请求报文，向高速公路端验证非现金卡密码(用于圈存)。返回码“00000”为交易成功，其他返回码为交易失败。

1.5.5客户账户信息查询

由银行发起请求报文，向高速公路端查询客户账户信息。返回码“00000”为交易成功，其他返回码为交易失败。

1.5.6查询非现金卡

由银行发起请求报文，向高速公路端查询非现金卡信息。返回码“00000”为交易成功，其他返回码为交易失败。

卡状态类型为“00”的为正常状态非现金卡，可以进行后续交易，其他状态为非正常状态卡，银行端终止后续交易。

1.5.7预存

由银行发起请求报文，向高速公路端发送客户预存款信息。返回码为“00000”为交易成功，其他返回码为交易失败。

预存方式分0-现金和1-转账2种，渠道分为1-“柜面”、2-“企业网银”、3-“自助”和4-“个人网银”4种。

银行端流水号、高速公路端流水号为代表一条预存交易记录的唯一标识，不能重复。

1.5.8预存冲正

由银行发起请求报文，向高速公路端发送预存款冲正。返回码“00000”为交易成功，其他返回码为交易失败。

预存冲正只能当日进行，不支持隔日冲正。

银行端流水号、高速公路端流水号为代表一条预存冲正交易记录的唯一标识，不能重复。

1.5.9查询预存交易状态

由银行发起请求报文，向高速公路端查询预存款交易状态。返回码“00000”为交易成功，其他返回码为交易失败。

查询结果交易状态“00”为预存成功，其他状态为预存失败。

1.5.10查询消费明细

由银行发起请求报文，向高速公路端查询非现金卡消费明细。返回码“00000”为交易成功，其他返回码为交易失败。

查询方式为01-“首次查询”02-“上一页”03-“下一页”，每页显示10条。

1.5.11请求圈存

由银行发起请求报文，向高速公路端发送非现金卡圈存请求。返回码为“00000”为交易成功，其他返回码为交易失败。

卡状态类型为“00”的为正常状态非现金卡，可以进行后续交易，其他状态为非正常状态卡，银行端终止后续交易。

银行端流水号、高速公路端流水号为代表一条圈存请求交易记录的唯一标识，不能重复。

1.5.12确认圈存

由银行发起请求报文，向高速公路端发送非现金卡圈存完成确认请求。返回码“00000”为交易成功，其他返回码为交易失败。

银行端流水号、高速路端流水号为代表一条圈存确认交易记录的唯一标识，不能重复。

1.5.13查询圈存确认状态

由银行发起请求报文，向高速公路端查询非现金卡圈存确认状态。返回码“00000”为交易成功，其他返回码为交易失败。

圈存日期和时间为请求圈存交易的日期和时间。

圈存确认状态：00-高管端已确认，其他为未确认。

1.5.14请求对账

银行将对账文件通过ftp发送给高速公路端后，发起请求报文，向高速公路端请求对账。高速公路端返回应答报文，返回码“00000”表示对账请求已经受理，其他返回码表示不受理对账请求。

1.5.15查询对账结果

银行发起请求报文，向高速公路端查询对账结果。高速公路系统如果已经完成对账，返回应答报文，返回码为“00000”，并返回对账结果文件名，其他返回码表示尚未完成对账。工行取回对账结果文件后更新银行端对账状态。

1.5.16系统通知消息

这是一个特殊的报文，只由高速公路端发送到银行端。主要用于解包前的错误通知，如没有签到或密钥不对导致无法正确解包。

1.6　通信数据加密分析与设计

非现金卡系统所使用的智能IC卡符合人民银行发布的《中国金融集成电路(IC)卡规范》(JR/T 0025-2005)(业内简称PBOC2.0)标准，采用TDES(Triple Data Encryption Standard)算法进行传输数据的加解密及圈存数据在线认证。后台采用金融行业的数据加密机，进行根密钥的存储、应用密钥的生成、数据来源正确性验证、数据加密、数据解密等，数据的加解密采用TDES算法、非对称密码算法及散列算法。

1.7　通信框架设计[2]

本系统的网络通信模块采用Apache MINA(Multipurpose Infrastructure for Network Applications)框架。MINA是Apache组织的项目，用于构造异步连接的各种网络应用，是开发高性能和高可用性的网络应用程序非常便利的框架。当前发行的MINA版本支持基于JAVA NIO技术的TCP/UDP应用程序开发、串口通讯程序。

MINA同时提供了网络通信的Server端、Client端的封装，MINA在整个网络通信结构中都处于的位置如图3所示。

图3　MINA在网络通信结构中的位置图

MINA的架构如图4所示。

图4　MINA架构图

2开发与运行环境

2.1　开发环境

操作系统：Windows 2003/XP/7/8

集成开发环境：Eclipse，jdk1.6.0以上版本

开发语言：JAVA

数据库：oracle 10g以上

2.2　运行平台

表1　运行平台表

3接口框架的应用

接口框架目前应用于广西高速公路非现金卡系统中，实现广西高速公路联网收费系统与工商银行系统的业务通信，自2012年10月正式投入使用以来，系统运行良好。在充分保证数据安全性的基础上，确保非现金卡的数据查询、预存、圈存、资金清分结算等功能正常运行。增加了用户办理业务的渠道，用户不再受业务网点位置和工作人员上班时间的限制，可在工商

银行广西区内的网点柜台、自助终端，以及网上银行、手机APP，进行业务的办理，极大地方便了用户，同时也提高了高速公路管理部门资金清分结算的效率和准确性。接口框架经过修改，应用于广西高速公路现金实缴款系统，实现该系统与邮政储蓄银行系统的业务通信，解决了各收费站与邮政储蓄银行交接款的审核和对账问题。

4结语

接口框架应用于广西高速公路联网收费系统中，有效解决了系统的外联问题，使得系统的功能拓展和服务升级得以快速实现，对跨行业通信系统的开发设计有实际指导意义。

参考文献

[1]交通运输部路网监测与应急处置中心，交通运输部公路科学研究院，北京市首都公路发展集团有限公司.全国高速公路电子不停车收费联网总体技术方案[R].北京.2014.

[2]“MINA based Application Architecture”[EB/OL].http：//mina.apache.org/mina-project/userguide/ch2-basics/application-architecture.html，2012-05-12.

Interface Design between Expressway Networking Toll System and Banking System

LIANG Zhen，ZHU He-lin，JIANG Wen-zheng

(Guangxi Transportation Research Institute，Nanning，Guangxi，530007)

Abstract：With the rapid development of domestic electrical toll collection system(ETC)，the non-cash card users keep increasing every year，but the existing non-cash card system has a small number of service outlets，which has been unable to meet the user needs，thus developing the new service chan-nels become one of problems urgent to be solved by expressway operating and management agency.This article discussed how to design a set of cross-system communication interface framework，so as to achieve the connection between Guangxi expressway networking toll system and banking system，al-lowing the users to complete the data queries，deposit，transfer and other functions of expressway non-cash card through various bank channels，which has practical significance on the development and de-sign of cross-industry communication sys-tem.

Keywords：Expressway；Networking toll collection；Banking system；Non-cash card；Deposit；Transfer；Reconciliation；Cross-industry communication system

收稿日期：2015-02-03

文章编号：1673-4874(2015)05-0070-05

中图分类号：U412.36+6.1

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.05.020

作者简介