铁路客票系统实名制规则应用设计实现

周 强，张志强，李士达，吴 楠

ZHOU Qiang, ZHANG Zhiqiang, LI Shida, WU Nan

（中国铁道科学研究院集团有限公司 电子计算技术研究所，北京 100081)

(Institute of Computing Technologies, China Academy of Railway Sciences Corporation Limited, Beijing 100081,China)

0 引言

实名制是伴随互联网应用所兴起的一种制度。随着互联网的快速发展,人们在享受其带来的方便、快捷、高效、形式多样和低成本等诸多便利的同时,也体会到了其信息量大、骚扰和诈骗信息众多、版权和知识产权保护困难,以及违法犯罪行为猖獗且难以侦破等弊端。为了营造更加良好的互联网环境,网络实名制规则被提出。网络实名制是指将本人真实身份信息与网络身份信息绑定,建立对应联系。网络实名制具有提高网络信息的可信度、清除网上各种垃圾信息、减少违法犯罪行为、节约警方侦查成本等优点,但同时会带来信息安全、个人身份信息泄露等问题。目前实名制在互联网的应用中还未全面普及[1-2]。

实名制在铁路客票系统的应用是要解决以往铁路车票购买非实名,车票与旅客之间无绑定关系,造成购买车票无身份和车票数量限制且可转让的问题。2009年春运,铁路率先在广州铁路(集团)公司和成都铁路局试点实名制售票功能,实名制规则为一个乘车日一个证件同一乘车站只能购买1张车票。2010年底,南昌和武汉2个铁路局开始使用实名制售票规则,实名制发售规则为同一乘车日同一证件同一车次只允许购买1张车票。2011年12月,所有高速铁路、动车和普速列车全路统一执行铁路客票实名制规则,并且实现了实名制进站验票和进出站自助检票乘车。2013年3月,铁路客票实名制规则中的同一乘车日期调整为车次始发日期。2014年12月,建立全路实名制集群,各售票渠道和各铁路局实名制规则实行集中判定。2018年11月,开始搭建以实名制信息为基础,购票出行全流程电子化的电子客票系统。

实名制在铁路客票系统中的应用属于行业实名制[3]。铁路客票发售与预订系统[4]历经20余年的发展,已经建成全国范围内多种渠道的庞大销售网络,日均发售车票量已经超千万张。为了营造更加公平公正的购票环境,维护铁路旅客运输秩序,保障旅客生命财产安全和其他合法权利,进一步方便旅客购票,铁路部门推出了实名制购票制度。

在铁路客票系统中实现实名制购票规则,需要从系统架构、业务全流程各环节整体功能设计,统筹考虑,分步实施,逐步建全铁路客票实名制规则。

1 铁路客票系统实名制规则应用设计总体架构

铁路车票推行实名制规则后,需要在售票、验票和检票各环节配套实名制处置办法。铁路客票系统是由中国国家铁路集团有限公司、18个铁路局集团公司,以及主要车站和站段组成的一个全国分布式实时交易系统,交易网络十分庞大,系统业务极其复杂,在售票、验票和检票各环节实现实名制规则,在网络带宽、数据传输延时、数据安全、系统处理效率和应急处置上存在诸多困难。铁路客票实名制规则的建立经历了由分布式向集中式过渡的过程,实名制数据采集由识读设备完成,实名制数据加密后通过数据同步机制汇总到实名制集群,售票、验票和检票系统具备集中和降级验证实名制规则的能力。铁路客票系统实名制规则应用设计总体架构如图1所示。

铁路客票实名制通过窗口、互联网、手机、电话订票和自动售票机渠道发售,各渠道发售时均需要先提供乘车人的实名身份信息,系统根据身份信息到实名制集群验证车票实名制规则。各渠道发售的实名制数据通过数据库复制技术,同步到中国国家铁路集团有限公司实名制集群,同时根据乘车站将对应数据复制到相应验票和检票服务器,满足集群故障时,系统降级运行。实名制验票系统根据旅客身份信息到实名制集群查询车票数据,完成身份信息、车票信息和乘车人的一致性验证。实名制检票系统根据旅客身份信息到实名制集群查询车票数据,完成进站和出站检票。

2 铁路客票系统实名制规则应用实现

铁路客票实名制规则的实现需要解决身份信息采集,身份信息真实性、有效性验证,实名制数据汇集,以及实名制车票发售、变更、验票和检票全流程验证服务等功能。铁路客票系统实名制应用功能结构如图2所示。

图1 铁路客票系统实名制规则应用设计总体架构Fig.1 Overall architecture of the real-name registration application system

图2 铁路客票系统实名制应用功能结构图Fig2 Functional structure of the real-name registration application system

2.1 快速识读各类身份证件

铁路客票实名制规则的建立,首先要解决身份信息真实性的验证方法。铁路客票系统各环节支持的身份证件可分为设备可识读和不可识读2类。可识读证件通过RFID和OCR技术来识别身份信息。RFID是一种无线通信射频识别技术,通过专用设备可以识别我国居民身份证、外国人永久居留证、港澳台居民居住证等证件。OCR是一种光学识别字符技术,通过专用设备可以实现护照、港澳居民来往内地通行证、台湾居民来往大陆通行证等证件。通过专用识读设备读取的身份证件,身份信息是真实有效的,根据读取到的信息建立身份信息资质库。不可识读身份证件,采用外部接口的形式,调用第三方系统进行实时验证,验证通过的录入身份信息资质库。

2.2 身份隐私信息加密处理

铁路客票系统中普遍存储大量个人身份信息和出行数据。如果遇到数据不合理使用、外部网络攻击等安全事件发生时,通常会伴随个人信息的泄露。同时,大数据应用、机器学习、数据挖掘等技术的不断发展,带来数据分析能力的不断提升。即使通过数据清洗、匿名化等技术对个人信息进行处理,个人信息泄露的安全风险依然存在[5]。为了积极应对数据安全的风险和挑战。铁路客票系统中对于存在旅客身份信息展示的场景,均做了部分信息隐藏处理。身份信息从采集到入库,均采用加密传输。对于外部身份信息验证接口服务,均加强了系统安保等级。

2.3 数据验证服务集群处理

铁路客票实名制全流程需要提供实名制查验高效服务。铁路售票系统是一个分布式异构交易系统,全渠道实名制查验服务集群处理需要提供数据库复制、集群和内存计算等主要技术。

（1）数据库复制。数据复制技术[6-8]可以在多个数据库中保持数据是最新的,这样可以将分布式数据复制到一个集中数据库服务器上,各渠道需要验证实名制服务时,访问一个节点即可。数据复制提供了良好的系统性能和数据可用性,并降低了通信开销。铁路客票系统各渠道采集的身份信息通过数据库复制技术汇总到实名制集群。

（2）集群和内存计算。集群[9-10]是一组高性能计算机通过网络组成的服务器,通过并行计算技术统一对外提供高性能、高可用服务。内存计算[11-12]是一种为解决因海量数据导致频繁I/O访问,从而严重影响系统性能和可用性而产生的技术,具有硬件内存容量大、主要面向数据密集型应用、数据规模大、处理实时性要求高、并发量大等特点。按照日均发售车票1 000万张粗略估计,铁路预售期为30 d,系统提供变更服务允许将车票乘车日期再后延28 d,为方便估算,暂设定系统需要保留60 d有效实名制数据,则实名制集群中保留有效实名制数据约为6亿条。在传统单节点关系型数据库中,服务器已无法为该数据量提供稳定良好的查验服务。采用集群和内存计算的模式,可以提供海量数据、高并发、低延时和高可靠性的服务,并且支持资源动态调配扩展,系统利用效率高,能够满足铁路客票实名制规则验证的要求。

（3）快速数据检索模型。哈希表(也称散列表),是根据键值直接访问存储地址的数据结构。Key-value是一种以键值对方式存储数据的模式,它不同于关系型数据库数据存储模式,具有查询速度快、支持高并发、数据量大、易于扩展的特点。铁路实名制系统根据身份证件号码建立证件信息和车票信息地址哈希索引表,用来支持各环节快速高效的实名制查验服务。对于产生的实名制车票数据,采用Key-value方式存储,方便高速存取与性能扩展。

2.4 实名制规则应用分析

实名制在铁路客票系统中的应用存在涉及区域范围大、业务环节多、数据链路长、实时性要求高、系统异构等诸多困难。为了提高实名制数据的采集速率,通过分析历史实名制购票数据,发现身份证证件类型占实名制购票证件类型98%以上。铁路客票系统实名制规则应用保护了旅客享受公平公正的购票环境,为旅客后续办理自助业务、挂失补办、联程服务、行程查询、乘意险、常旅客会员积分等延伸服务提供了数据基础,最终使旅客获得更好的出行体验和更多的服务便利。为此,铁路客票系统在售票、进站验检票、车上验票、出站检票环节均加装了身份证识读设备,同时为了进一步提高售票员手输证件信息速度,系统中增加了根据证件号码提取资质库中姓名功能,满足铁路客票系统内部、外部实名制规则应用需要。

（1）内部实名制规则应用。①车票销售。铁路客票系统在各渠道发售车票时,需调用实名制验证服务进行实名制购票规则验证,完成铁路内部和国家其他部门失信人购票控制,生成车票与实名制身份信息数据,打印实名制车票；提供实名制车票预售期内改签、变更到站和退票服务。实现车票丢失挂失补办,可以凭实名制购票证件在车站窗口、列车上、出站检票口办理挂失补服务。②检验票。旅客在进站验票、乘车检票、车上验票、出站检票环节,可以使用实名制购票证件查验所购车票信息。验证检票可以采用人脸识别、证件识读和手工输入证件信息的方式来查询。③辅助服务。根据实名制购票信息可以查询个人行程轨迹,办理网络订餐配送,办理出发地、目的地网络约车服务和酒店住宿预订等服务。

（2）延伸服务系统和外部系统实名制规则应用。铁路实名制规则经历了近10年的发展,目前在铁路客票系统中应用比较成熟,也积累了一部分实名制数据。身份信息资质库已建成拥有近8亿人次规模,这部分实名制数据对铁路客票系统流程优化、旅客身份信息核验提供了数据支持。该部分数据对于近年来铁路开展常旅客会员积分研究提供了数据挖掘分析依据,对于常旅客会员购票积分兑换提供了直接数据来源；对于公安系统追逃嫌犯提供了线索和证据；对国家和铁路建立诚信体系,对失信人进行乘车限制提供了技术手段。

3 结束语

铁路客票系统实名制规则应用设计,实现了票证一致性绑定,有效防范了车票二次销售问题,维护了公平公正的购票环境,确保了铁路旅客运输安全。该规则的实施可能难以从经济学角度按照成本效益分析评估其经济价值[13-14],而带来的社会效益不言而喻。随着科学技术不断进步,近年来人脸识别、指纹识别、虹膜识别等生物特征识别技术不断发展,当前铁路客票系统正在研究试点全面电子票技术,该项技术的应用将取消传统纸质车票,旅客仅携带证件即可完成购票出行,远期还可以通过生物特征识别技术完成票证人一致性验证,做到不用携带任何证件和车票完成铁路乘车旅行。