手機票務終端設計

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本文作者：李梁作者單位：上海華虹計通智能系統股份有限公司

0引言

隨著2010年上海世博會的結束，大家不但會想起人們手持一張張紙封裝的RFID的世博門票通過檢票機驗票的場景，但也有些參觀者卻拿著手機，在手機檢票機前端面板上輕輕一晃就進入世博會場參觀的場景，這就是以手機為載體，基于RFID-SIM卡技術及其票務系統購置手機票并使用手機票的一個成功的應用方案。

1RFID-SIM技術及其特點

射頻識別RFID技術是非接觸式IC卡自動識別技術中的一種卡結構相對簡單的技術。它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，數據交換方式采用無源方式進行，RFID把讀寫器發射的射頻能量轉化成電能完成安全的數據交互，并具有全天候和防碰撞的應用特點［1］。最簡單的RFID系統由電子標簽、閱讀器(含天線)和上位系統(機)三部分組成。電子標簽進入磁場后，接收解讀器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量和閱讀器的讀取指令發送存儲在芯片中的信息，閱讀器獲取信息并解碼后，送至上位系統，用于存儲、管理或分析。在手機上更換一張帶有RFID射頻功能的SIM卡，就能輕松享受移動電子票帶來的體驗，包括手機票購買，手機票信息查詢，場館檢票和手機支付等諸多應用功能，所涉及的業務也可以從單一的手機票類型轉向通用電子票務的應用。

RFID-SIM卡具有下述應用特點:1)適用與現在市面上所有的移動手機，支持GSM、TD-SC-DMA通信鏈路的基本移動通信業務。2)用戶界面友好，用戶通過手機菜單即可進行各種手機票業務的實時操作。3)安全性高，內部備份與加密機制保證數據安全和防欺詐。4)靈活性強，可以多渠道完成手機票業務。包括手機SIM(ToolKit)菜單操作，自助終端操作或通過門戶網站等方式來實現票務操作。5)應用領域廣，幾乎可以涵蓋所有的票務功能。

2移動票務系統結構

整個移動票務系統由終端管理控制平臺、通用電子票務平臺票務服務、SIM卡應用接入管理平臺、手機支付服務平臺、票提供商系統、商戶、終端設備和手機用戶等組成。其拓撲結構大致如圖1所示。商戶和票提供商系統主要負責該系統覆蓋的票務范圍，即該系統可以使用票類型，終端設備由終端管理控制平臺遠程預設可售票的類型，由手機票自助票務終端與裝有RFID-SIM卡的用戶手機交互完成手機購票交易，被購置的手機票被準時上傳給票提供商系統，并被安全地存儲在RFID-SIM卡中RFID的數據存儲區域。圖1中的SIM卡應用接入管理平臺主要用于對合法授權手機票自助票務終端設備安全模塊的管理、審計或新一代的應用密鑰等。終端管理控制平臺主要對其所管轄的所有手機票自助票務終端遠程監控，實現運行管理功能，主要包括手機票自助票務終端管理、狀態監控、交易轉發、運營參數管理和的SAM卡管理等。電子票務平臺票務服務由多個模塊組成，該平臺的相關信息需要與SIM卡應用接入管理平臺、手機支付服務平臺。手機票自助票務終端設備內嵌RFID-SIM讀卡器部件。本文著重描述該部件關于購票的軟件處理流程，包括移動手機票購票和手機票回票等功能。

3設計與實現

3．1手機票自助票務終端設備

票務終端的原理如圖2所示，包括處理器、外部設備、PSAM卡以及RFID-SIM讀卡器。其中對于售票POS終端來說其處理器通常是指工控機，而他的外部設備就包括大屏幕的液晶顯示器，遠紅外觸摸屏，票據打印機等等用來方便用戶人機交互的設備。當手機票自助票務終端中的RFID-SIM讀卡器接收到來自擁有RFID-SIM卡的手機的無線射頻信號的時候，就會將信息傳遞給處理器，然后處理器通過對不同命令對RFID-SIM卡進行不同的操作，如查詢和售票等。而手機票自助票務終端的消費安全模塊PSAM用于脫機交易的安全認證，確認RFID-SIM卡手機的合法性。

3．2功能實現與設計

手機票自助票務終端的功能主要包括手機票信息查詢、手機票售票、手機票回票、后臺取票、手機錢包脫機消費、簽到等等。手機票信息查詢功能是指查詢特定的手機(RFID-SIM卡)用戶所擁有的手機票信息。其中包括存在SIM卡內存中的本地手機票以及存放與通票平臺的后臺手機票。本地手機票的查詢通過手機票自助票務終端的RFID-SIM讀卡器對RFID-SIM卡的直接查詢來獲取內存中的手機票信息，從而展現給用戶，而后臺票的查詢則是通過首先獲取RFID-SIM卡的唯一應用使用編號，然后再由手機票自助票務終端通過網絡將其作為檢索標記到后臺查詢，將查詢結果通過報文展現給用戶，如圖3所示。

手機票售票功能即用戶在手機票自助票務終端從選擇所需要購買的手機票到最后手機票自助票務終端將售票信息寫入RFID-SIM卡和存入后臺數據庫的一系列過程中，包括待售票查詢、票種類型和數量的選擇、購票方式的選擇、手機支付和確認完成購票等相關處理步驟，具體的處理如圖4(購票流程圖)所示。

手機票回票功能是指用戶在查詢到手機本地票信息后，將存放在手機RFID-SIM卡上的手機票通過手機票自助票務終端轉存到通票平臺的功能。后臺票取票功能是指用戶在查詢到手機后臺票信息后，將存放在通票平臺的手機票通過手機票自助票務終端轉存到手機RFID-SIM卡的功能。

手機錢包的脫機消費功能是指用戶可以直接通過手機RFID-SIM卡的錢包功能完成消費功能。這種支付方式相對于話費扣除具有更簡單快速的優點，這種錢包與票務的復合應用使得整個手機票應用更加流暢，操作也更直接。

簽到是指每次設備在使用前必須通過聯機模式向終端管理控制平臺進行登記，在確認其合法后方能進行正常的使用，并且設備通過簽到的方式來獲取通信報文的加密密鑰。整個終端設備與平臺的接口使用的是短連接的方式來進行交互，保證了網絡資源的有效利用性。

3．3安全性與完整性設計

安全性與完整性方面也做到了充分的準備，數據完整性和對發送方的認證通過使用MAC(消息驗證碼)來實現。數據的可靠性通過對數據域的加密來得到保證。為保證數據的可靠性和保密性，所有明文數據都通過密鑰進行加密，收發雙方必須了解所用的加密技術才能正確加密和解密數據［2］。而密鑰管理使用的是二級密鑰體制:種子密鑰、卡片應用子密鑰。不同類型的密鑰有不同的種子密鑰，再由種子密鑰按分散算法分散獲得對應的電子票的應用子密鑰，其中種子密鑰由噪聲源生成。MAC的計算采用雙倍長DES算法，如圖5MAC加密算法所示。

4軟件實現與設計

本案例的軟件開發環境采用WindowsXPEmbedded，軟件架構采用了當前主流的VisualStudio．net架構。VisualStudio．net體系結構提供中間層集成框架用來滿足無需太多費用而又需要高可用性、高可靠性以及可擴展性的應用的需求。通訊模塊［3］部分采用VisualC++進行開發，主要部分定義如下:（略）。終端軟件界面如圖6所示。

5結語

本文所討論的票務終端的設計作為國撥項目已經通過移動研究院和國家的驗收，并在上海世博會和上海軌道交通中得以應用，即便捷又環保，符合現代人的消費理念，相信在不久的將來會被越來越多的人們所接受。