铁路电子钱包系统设计

李燕波，郝雅清，甘人才

（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）

随着人们支付需求的变化及智能移动终端的快速普及，第三方支付行业迎来了爆发性增长态势[1-3]，电子钱包正成为当下流行的移动支付产品。

目前，电子钱包在我国已有许多成熟案例[4]，如当下流行的支付宝和微信，这两个产品几乎颠覆了国人的交易方式，是大众平时使用最多的支付类钱包产品。

在各行各业也都产生了行业专属的电子钱包，如国家电网钱包、南航钱包等，都得到了使用者的喜欢和支持，这也加速了钱包类产品的推广。

作为对社会有着巨大影响力的行业，铁路目前还没有自己的钱包类移动支付产品。鉴于此，铁路电子支付平台进行了支付升级，对铁路行业场景下的电子钱包进行了研究和设计。

1 铁路电子钱包功能设计

目前，铁路电子钱包按业务划分，其后台应用主要提供账户管理接口服务和交易接口服务。

两个接口和第三方系统的所有交互采用Https协议进行，接口访问方式符合RestfulAPI 规范，且交互信息都经过证书的加解密及签名验签过程，以防止信息泄露及篡改。

1.1 账户管理功能

1.1.1 铁路电子钱包开户

（1）首次使用铁路钱包时，旅客需要在开户银行进行身份信息校验。旅客在身份校验界面上传身份证图片并输入相关信息后提交，远程钱包账户管理接口对收到的信息进行解密及验签操作后，按照和银行约定的报文格式封装身份校验信息，以符合Restful API 规范的方式通过Https协议发送银行处理。

银行同步返回身份校验结果，校验失败后钱包账户接口转接前台应用失败页面，校验成功则转入下一步开户操作。

（2）身份校验成功后，则需进行绑定银行卡操作。旅客在下一步页面输入要绑定的银行卡、手机号等信息后提交，钱包账户接口服务对收到的请求信息进行校验保存，并加密签名后按照约定报文格式通过Https协议发送给银行进行开户操作，铁路电子钱包开户流程，如图1所示。

图1 铁路电子钱包开户流程

为将来能推出如积分、红包等个人权益类产品[5-7]，钱包利用旅客开户时提交的信息，在内部为旅客建立了自己的账户管理体系，以便对旅客进行管理。

（3）由于开户操作在银行端比较复杂，通常耗时较长。为避免旅客等待，钱包和银行采用异步及同步相结合的方式进行2次交互响应，定时对未有开户结果的请求进行批量轮询。

收到开户命令后，银行仅校验报文格式的正确性并进行基本的业务逻辑判断，校验无误后则同步返回“开户中”响应信息。

（4）当在某个时间点，银行开户有结果后，将触发对铁路电子钱包的异步响应。此时银行把开户结果按照约定报文格式加密签名后，主动推送到钱包账户接口服务，钱包将依据开户结果来更新自己的账户状态。

（5）针对超过一定期限且银行也未异步推送处理结果的开户请求，钱包账户接口将按照一定的配置规则，定时把此类开户请求批量发送银行轮询处理，并依据轮询结果同步更新钱包内部账户状态，以防止旅客开户结果有遗漏。

1.1.2 铁路电子钱包绑定其它银行卡

（1）旅客可再绑定其它银行卡，通过在页面输入银行卡号、手机号和支付密码等信息并提交。

（2）钱包账户管理接口将对收到的绑定其它银行卡请求进行处理，并按要求封装报文后提交到银行，银行同步返回绑卡结果。

（3）当绑定其它银行卡成功后，钱包账户接口将同步更新内部账户体系，保存旅客所绑定其它银行卡的详细信息。

1.1.3 铁路电子钱包充值

开户成功后，旅客将在开户行拥有一个专用于铁路电子钱包交易的二类户，此时旅客可通过绑定银行卡对该二类户进行充值操作。

（1）旅客在充值页面选择一个已绑定银行卡，并输入金额、支付密码后提交到钱包账户接口。钱包账户接口对收到的信息处理后将封装报文并发送银行，银行处理后同步返回充值结果，铁路电子钱包充值流程，如图2 所示。

图2 铁路电子钱包充值流程

（2）为提高钱包余额查询速度及金额校验效率，钱包账户接口在收到银行充值响应后，会同步更新钱包的内部旅客账户数据，保留旅客钱包对应二类户的余额、冻结款等金额信息[8]。

1.1.4 铁路电子钱包提现

（1）旅客可在提现操作页面从已绑银行卡中选择要提现的银行卡，输入金额及支付密码，提交到钱包账户服务接口。

（2）钱包账户接口对提现请求校验无误，将按照和银行约定格式封装报文并发送银行处理，其处理方式和充值流程相似。

同样，在钱包账户接口收到银行提现响应报文，会同步更新旅客钱包账户金额类数据。

1.2 交易功能

1.2.1 铁路电子钱包支付

旅客在中国铁路12306互联网售票系统（简称：12306）支付时提交支付请求到铁路电子支付平台，支付平台对收到的请求处理，返回收银台页面，该页面包含铁路支持的所有银行卡及第三方支付渠道。

（1）旅客可在收银台页面选中并点击铁路电子钱包进行一键支付，此时钱包交易接口将按照和银行约定报文格式封装报文，加密签名后通过Https协议提交银行处理。

（2）银行处理支付请求，同步返回支付响应，钱包交易接口对收到的响应处理，通过页面跳转方式同步通知铁路电子支付平台，在后台通过Https协议在间隔一定时间后异步把支付结果通知到铁路电子支付平台。

（3）铁路电子支付平台同样也按照同步和异步2种方式把旅客支付结果通知到12306，12306收到最终支付响应，即可决定是否出票，铁路电子钱包支付流程，如图3所示。

图3 铁路电子钱包支付流程

1.2.2 铁路电子钱包退款

（1）当旅客对购票订单进行退款时，12306将按照和铁路电子支付平台约定格式封装报文，在后台把退款请求发送到铁路电子支付平台。

（2）铁路电子支付平台按照同样的流程提交到铁路电子钱包交易接口，铁路电子钱包交易接口再提交到银行端。

（3）银行同步处理后把退款响应按原路返回，最终响应会到达12306。

2 铁路电子钱包架构设计

2.1 铁路电子钱包系统架构

铁路电子钱包系统采用多层应用体系作为软件的结构模式，包括数据库服务器、应用服务器、Web服务器、客户端、日志组件等。并与银行间通过专线网络连接，还建立了与铁路内部各业务系统间的连接，从而实现与银行、铁路业务系统之间的数据交换，铁路电子钱包系统框架结构，如图4所示。

图4 铁路电子钱包系统架构

铁路电子钱包系统按照业务功能所属职责范围，划分为以下4 个主要部分：

（1）用户表现层：通过App 端、PC端等把所有功能通过不同方式和渠道展现出来，满足客户的多样化需求。

（2）核心应用系统：核心模块分为2 个子层次，分别是对外的应用接口层及内部的处理支撑层，主要包括账户中心、交易系统、产品系统，应用中心等，是整个支付体系的核心功能。

（3）数据层：主要包括用到的Oracle、Redis及Hbase等数据存储资源。

（4）系统资源层：应用部署后所使用到的软硬件资源，主要包括负载均衡、存储系统、防篡改系统等软硬件资源。

2.2 铁路电子钱包逻辑架构

铁路电子钱包系统从逻辑上包括渠道接入、交易处理、银行接入等几部分,铁路电子钱包逻辑结构，如图5所示。

图5 铁路电子钱包逻辑架构

2.3 铁路电子钱包技术架构

铁路电子钱包按照业务模块进行应用分离，并提供底层数据访问、数据封装、数据传输的技术支撑能力，从而实现各业务层都通过接口访问，避免每层业务改变对其它层次的影响，铁路电子钱包逻辑结构，如图6所示。

（1）访问层：使用Vue+layui 开源组件开发移动端和PC 门户页面，通过前后台分离技术进行单独部署。

（2）通信层：各层交互数据都需经过证书验证，并使用Https或Socket 协议完成前台应用与后台服务的数据交互。

（3）控制层：控制层组件为远程访问提供符合Restful 规范的服务接口，从而完成前台应用对后台服务的接口调用。

（4）业务逻辑层：按功能进行模块划分，各模块保持相对较高的独立性，从而减少功能的耦合度。

（5）数据操作层：主要使用开源对象关系映射（ORM）框架，铁路电子钱包通过使用Mybatis框架对实体类和数据操作类进行调用执行。

（6）数据层：数据层主要采用Oracle 数据库及Redis内存数据库，其中，Redis主要用于存储个人热点信息[9]，如账户类信息。

（7）支撑平台：主要包含各种应用中间件、内存数据集群、消息集群等，如在日志系统中使用了高吞吐量的分布式消息系统Kafka[10]。

（8）数据共享层：通过该数据共享平台，对外提供查询访问接口，实现铁路电子钱包与其他系统的信息共享。

图6 铁路电子钱包技术架构

3 铁路电子钱包系统测试

3.1 测试环境

铁路电子钱包当前原型主要包括移动App 端及PC门户端，两个原型分别模拟嵌入在12306App及12306PC门户网页中。

无论是在App端还是PC端，当客户提交购票订单后，都会跳转至铁路电子支付平台收银台页面，旅客在该页面中选择钱包进行支付操作。

3.2 效果分析

3.2.1 使用体验更友好

旅客在12306进行支付时，若选择的是银行，则一般都会跳转至银行卡及密码输入页面，旅客输入信息较多，操作繁琐。

若旅客选择第三方支付如支付宝、微信等，虽会录入信息较少，但需要提前安装软件。

与上面两种支付方式相比，铁路电子钱包由于是嵌入在12306 购票端，故而不用另外下载其它软件，甚至在支付时无需录入任何信息便可一键支付，用户体验更好。

3.2.2 支付耗时少

相对于其它外部支付渠道来说，铁路电子钱包由于是模拟嵌入在12306中，可以做到信息共享。旅客支付时可做到一键支付，最短可在2s内完成整个支付，而一般银行类支付需要耗时15 s，第三方支付则需要耗时8s左右。

3.2.3 支付更安全

相比银行和第三方这类外部支付渠道来说，铁路电子钱包和12306联系更为紧密，同属铁路业务系统产品，无论从技术角度还是业务对接来看，具有更高的支付安全性，可控度比外部支付更高，且手段更为灵活，能最大程度地保证旅客的资金安全。

4 结束语

作为铁路电子支付平台的升级产品，铁路电子钱包可以打破铁路行业现有的支付模式，也能弥补铁路没有自己的电子钱包类产品的缺陷。但同时我们也看到了，目前铁路电子钱包主要提供的都是基础功能，业务类型比较单一。未来，铁路电子钱包可以和银行进行更深度的合作，推出如分期支付，基金理财等更加丰富的业务功能。