郭 倩 羅軍鋒 劉宏磊 杜 豐 朱曉芒

(西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心 陜西 西安 710049)

0 引 言

西安交通大學(xué)校園一卡通系統(tǒng)從2007年起建,經(jīng)過(guò)10余年的建設(shè),覆蓋了興慶、雁塔、曲江、創(chuàng)新港四校區(qū),具有服務(wù)人數(shù)廣、使用場(chǎng)景多、應(yīng)用頻度高、使用周期長(zhǎng)的特點(diǎn),對(duì)保證學(xué)校正常運(yùn)行、保障信息化基礎(chǔ)建設(shè)有重要作用。

2019年,在西安交通大學(xué)“創(chuàng)新港智慧學(xué)鎮(zhèn)”建設(shè)全面啟動(dòng)的關(guān)鍵時(shí)期,以創(chuàng)新港為龍頭,帶動(dòng)一校四區(qū)一體化的一卡通建設(shè)也全面展開(kāi)。正值第四次工業(yè)革命迅猛發(fā)展的重要時(shí)期,高校信息化從數(shù)字化校園向智慧校園轉(zhuǎn)變,作為智慧校園中的基礎(chǔ)支持平臺(tái)和主要組成方面,校園一卡通與教學(xué)、科研、管理和生活密切相關(guān),是智慧校園建設(shè)的有力支撐。

與此同時(shí),移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展,手機(jī)掃碼支付、線上交易等形式各樣的移動(dòng)支付已經(jīng)司空見(jiàn)慣。原來(lái)以卡賬戶為主、以校園實(shí)體卡為核心的一卡通系統(tǒng),已經(jīng)逐漸無(wú)法滿足師生的日常使用需求,因此,校園一卡通系統(tǒng)亟需革新,在賬戶設(shè)計(jì)上,能夠滿足師生對(duì)移動(dòng)支付的迫切需求;在支付體系上能夠打造國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先、智慧便捷的一卡通支付服務(wù)。

本文在充分考慮校園卡賬戶結(jié)構(gòu)和校園一卡通支付應(yīng)用的基礎(chǔ)上,提出以一卡通在線支付平臺(tái)為基礎(chǔ)、以線上支付為首要支付方式、同時(shí)支持實(shí)體卡脫機(jī)消費(fèi)的一卡通支付新模式,為新一代高校一卡通移動(dòng)支付體系的建設(shè)提供解決思路與技術(shù)方案。

1 基于一卡通在線支付平臺(tái)的校園移動(dòng)支付技術(shù)方案

1.1 原有一卡通系統(tǒng)存在的問(wèn)題

原有一卡通支付系統(tǒng)的特點(diǎn)是以卡賬戶為主,以實(shí)體卡為唯一支付介質(zhì),這種方式在我校實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中存在諸多問(wèn)題[1]。

(1) 系統(tǒng)不穩(wěn)定。以卡賬戶為主的模式,通過(guò)寫(xiě)卡進(jìn)行消費(fèi)與轉(zhuǎn)賬,校園卡系統(tǒng)結(jié)賬依賴于一卡通POS終端每日上傳流水,易因用戶寫(xiě)卡不及時(shí)引起卡庫(kù)不平,從而導(dǎo)致賬戶凍結(jié)。

(2) 使用不方便。在校園學(xué)習(xí)、生活,如上課考勤、食堂吃飯、超市購(gòu)物等過(guò)程中,一卡通實(shí)體卡必須時(shí)刻隨身攜帶,若忘記帶卡或者丟失校園卡,則寸步難行,為師生帶來(lái)極大不便。

(3) 盜刷風(fēng)險(xiǎn)高。如果一卡通實(shí)體卡丟失,必須先到校園卡管理中心掛失,若丟失后不立即掛失卡片,會(huì)存在被盜刷風(fēng)險(xiǎn);若掛失后想重新獲取校園卡,須再次去校園卡管理中心進(jìn)行補(bǔ)卡。

(4) 不支持與第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)接。無(wú)法與校園第三方系統(tǒng)進(jìn)行支付對(duì)接,導(dǎo)致諸多業(yè)務(wù)無(wú)法從線下移到線上辦理,導(dǎo)致一卡通系統(tǒng)的便捷支付無(wú)法落地。

1.2 一卡通在線支付的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)等新一代信息技術(shù)的普及與運(yùn)用,為傳統(tǒng)校園一卡通系統(tǒng)的升級(jí)換代帶來(lái)了技術(shù)基礎(chǔ)?；谛@一卡通的支付和管理體系,針對(duì)原有一卡通系統(tǒng)存在的問(wèn)題,設(shè)計(jì)構(gòu)建基于分布式云架構(gòu)的在線支付平臺(tái),平臺(tái)設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下:

(1) 將原有的校園一卡通卡賬戶、電子賬戶重構(gòu)與合并,形成唯一的電子賬戶,杜絕卡庫(kù)不平現(xiàn)象[2]。

(2) 用虛擬校園卡代替實(shí)體校園卡,將付款、身份識(shí)別、充值、掛失、查詢等校園卡業(yè)務(wù)集成進(jìn)移動(dòng)端,極大提升師生使用的便捷性。

(3) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整體導(dǎo)入,從而可作為校園支付的統(tǒng)一出入口,并可對(duì)校園內(nèi)的消費(fèi)、合作銀行、第三方支付接入進(jìn)行統(tǒng)一管理[3]。

(4) 提供安全、靈活、開(kāi)放的支付接口,方便校內(nèi)各部門(mén)及相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)使用。

(5) 通過(guò)分布式部署,大幅提升系統(tǒng)高并發(fā)業(yè)務(wù)的處置能力,避免系統(tǒng)不穩(wěn)定情況。

1.3 一卡通在線支付平臺(tái)總體架構(gòu)

基于一校多地、多種消費(fèi)終端的現(xiàn)狀,在線支付平臺(tái)要打通各個(gè)校區(qū)、銀行和商戶、第三方支付間的渠道,為用戶提供Web端、移動(dòng)端、自助終端(補(bǔ)卡機(jī)/圈存機(jī))、消費(fèi)終端(POS機(jī))、實(shí)體卡、虛擬卡等多種交易方式,支持線上支付、繳費(fèi)、充值、查詢和管理交易等操作。通過(guò)設(shè)計(jì)API接口打通平臺(tái)與校內(nèi)第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)的連接[4],同時(shí)對(duì)接校內(nèi)統(tǒng)一身份認(rèn)證系統(tǒng),并對(duì)學(xué)生進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí),實(shí)現(xiàn)校內(nèi)無(wú)卡交易、在線繳費(fèi)、在線充值等功能。在線支付平臺(tái)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 在線支付平臺(tái)軟件結(jié)構(gòu)

該支付平臺(tái)自下而上劃分為數(shù)據(jù)層、支持層、應(yīng)用層和用戶層,同時(shí)包含API接口和交易接口[5]。

數(shù)據(jù)層:包含身份數(shù)據(jù)庫(kù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)和交易數(shù)據(jù)庫(kù),支持敏感數(shù)據(jù)的加密傳輸,提供智能分級(jí)數(shù)據(jù)審核,保障數(shù)據(jù)的完整性和收費(fèi)的安全性,讓每筆收費(fèi)有據(jù)可查。同時(shí),該層支持無(wú)縫對(duì)接到第三方應(yīng)用系統(tǒng),提供多種方式接入、結(jié)算、入賬和票據(jù)管理功能,避免收費(fèi)數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)孤島。

支持層:作為平臺(tái)的核心模塊,主要作用是為高校服務(wù)資源整合和個(gè)人應(yīng)用服務(wù)整合提供支撐,包括校園卡系統(tǒng)、在線支付、應(yīng)用服務(wù)管理、用戶管理、權(quán)限管理、統(tǒng)一身份認(rèn)證、信息同步等功能模塊。

應(yīng)用層:以與在校師生的學(xué)習(xí)、生活需求關(guān)聯(lián)的應(yīng)用為支撐;涵蓋以校園收費(fèi)需求為主線設(shè)計(jì)的收費(fèi)、服務(wù)和管理業(yè)務(wù),和以校園一卡通為基礎(chǔ)的校內(nèi)認(rèn)證和收繳費(fèi)功能[6]。

用戶層:包含學(xué)生、教師、業(yè)務(wù)管理員、系統(tǒng)管理員四類用戶。

API接口:提供規(guī)范的API接口,支持校內(nèi)第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)靈活對(duì)接。

交易接口:為第三方應(yīng)用或設(shè)備提供一卡通在線支付和交易接口,便于第三方系統(tǒng)自主對(duì)接或者進(jìn)行產(chǎn)品的二次開(kāi)發(fā),接口設(shè)計(jì)類型如表1所示。

表1 在線支付平臺(tái)接口列表

“四層雙接口”的在線支付平臺(tái),以西安交通大學(xué)一校四區(qū)的一體化設(shè)計(jì)為主導(dǎo)思想,提供掃碼支付、在線支付、代收繳費(fèi),以及銜接多個(gè)信息管理系統(tǒng)的功能,實(shí)現(xiàn)校園信息和支付的互通,從而實(shí)現(xiàn)由上到下信息的一致性。

1.4 一卡通及第三方在線支付流程設(shè)計(jì)

以移動(dòng)支付為例,第三方系統(tǒng)通過(guò)移動(dòng)終端將生成的交易信息推送給在線支付平臺(tái)。交易請(qǐng)求由在線支付平臺(tái)通過(guò)支付網(wǎng)關(guān)發(fā)送到一卡通后臺(tái)[7]。從電子賬戶扣款,扣款成功/失敗后,一卡通后臺(tái)將支付結(jié)果通過(guò)支付網(wǎng)關(guān)傳遞給支付平臺(tái)。支付平臺(tái)將支付信息通過(guò)接口傳遞給第三方系統(tǒng)并根據(jù)約定,跳轉(zhuǎn)至第三方系統(tǒng)指定的界面。在線支付的業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

圖2 在線支付業(yè)務(wù)流程

移動(dòng)在線支付交易過(guò)程如下:

1) 用戶通過(guò)手機(jī)登錄認(rèn)證后,選擇繳費(fèi)項(xiàng)目,輸入繳費(fèi)信息后,點(diǎn)擊“支付”按鈕后移動(dòng)App向在線支付平臺(tái)發(fā)起繳費(fèi)請(qǐng)求,隨后在線支付平臺(tái)生成支付訂單[8]。

2) 在線支付平臺(tái)向移動(dòng)App返回訂單信息確認(rèn)請(qǐng)求后,移動(dòng)App向用戶手機(jī)返回訂單信息確認(rèn)頁(yè),用戶通過(guò)手機(jī)選擇支付方式,隨即向移動(dòng)App發(fā)起支付請(qǐng)求。

3) 移動(dòng)App將支付請(qǐng)求送達(dá)在線支付平臺(tái),在線支付平臺(tái)返回支付URL,并由移動(dòng)App返回到用戶手機(jī);用戶在手機(jī)上完成相關(guān)驗(yàn)證后,將交易請(qǐng)求發(fā)送給在線支付平臺(tái)[9]。

4) 若選擇一卡通支付,交易請(qǐng)求由在線支付平臺(tái)發(fā)起,經(jīng)支付網(wǎng)關(guān)到一卡通后臺(tái);一卡通后臺(tái)進(jìn)行交易處理后,交易結(jié)果由一卡通后臺(tái)發(fā)送至支付網(wǎng)關(guān),再到在線支付平臺(tái),最終送達(dá)移動(dòng)App,隨即在線支付平臺(tái)將交易結(jié)果送達(dá)移動(dòng)App,交易完成。

5) 如果選擇網(wǎng)銀/第三方支付,則由網(wǎng)銀/第三方支付對(duì)交易進(jìn)行處理,交易結(jié)果由網(wǎng)銀/第三方支付發(fā)送至在線支付平臺(tái),并最終返回到移動(dòng)App,交易完成。

該在線支付流程打破傳統(tǒng)的架構(gòu)單一、平臺(tái)唯一的支付模式,采用標(biāo)準(zhǔn)中間件、分布式、多平臺(tái)模式,將在線支付、移動(dòng)支付、移動(dòng)應(yīng)用和第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)打通,為使用一卡通在線支付服務(wù)的校內(nèi)用戶提供全場(chǎng)景的支付服務(wù)。

1.5 虛擬校園卡掃碼支付設(shè)計(jì)

掃碼支付是以電子賬戶體系為基礎(chǔ)的移動(dòng)支付形式,用戶賬號(hào)、商品價(jià)格、商戶賬號(hào)等與支付相關(guān)的信息匯編成一個(gè)二維碼,用戶通過(guò)掃描收款碼或者被掃支付碼進(jìn)行支付。在校園移動(dòng)支付體系中,虛擬校園卡掃碼支付是應(yīng)用場(chǎng)景最多、應(yīng)用范圍最廣、用戶體驗(yàn)最直觀的交易模式,因此本文基于一卡通在線支付平臺(tái)對(duì)虛擬校園卡掃碼支付流程和方案進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。

在線支付平臺(tái)生成用戶動(dòng)態(tài)消費(fèi)和商戶靜態(tài)/動(dòng)態(tài)二維碼,商戶利用二維碼掃碼裝備掃描用戶動(dòng)態(tài)二維碼完成消費(fèi),商戶靜態(tài)、動(dòng)態(tài)二維碼的區(qū)別在于前者提供靜態(tài)的商戶賬號(hào),需要用戶手動(dòng)輸入繳費(fèi)金額,后者包含繳費(fèi)金額信息,用戶通過(guò)手機(jī)掃描商戶的二維碼完成支付。

1)支付二維碼的定義。

(1) 商戶二維碼和個(gè)人二維碼定義如下:

@#A:商戶號(hào)#N:商戶名稱#E:有效期#

@#P:個(gè)人識(shí)別碼#N:個(gè)人名稱#E:有效期#

(2) 商戶收款二維碼或個(gè)人收款二維碼定義如下:

S#A:商戶號(hào)#N:商戶名[#C:金額][#R:備注(如收款理由、貨物明細(xì)等)]#

S#P:個(gè)人識(shí)別碼#N:個(gè)人名稱[#C:金額)#R:備注(如收款理由、貨物明細(xì)等)]#

(3) 用戶端二維碼生成規(guī)范如表2所示(20位)。

表2 用戶端二維碼生成規(guī)范表

用戶端二維碼包含20位數(shù)字編碼,其中:第1位是識(shí)別碼;第2位是校驗(yàn)位;第3位是隨機(jī)數(shù);第4至7位是登錄時(shí)間差;第8至9位是KEY;第10位是支付方式;第11至17位是用戶識(shí)別碼;第18至19位是身份代碼;第20位是標(biāo)示。

2) 手機(jī)掃碼消費(fèi)設(shè)計(jì)。POS機(jī)生成商戶的靜態(tài)二維碼或者動(dòng)態(tài)二維碼,手機(jī)掃碼后,生成交易流水,通過(guò)支付網(wǎng)關(guān)上傳至一卡通后臺(tái)。從電子賬戶扣款,扣款成功/失敗后,一卡通后臺(tái)將支付結(jié)果通過(guò)支付網(wǎng)關(guān)返回給終端POS[10],手機(jī)掃碼消費(fèi)流程如圖3所示。

圖3 手機(jī)掃碼消費(fèi)流程(正掃)

手機(jī)掃碼消費(fèi)(正掃)的流程設(shè)計(jì)如下:

(1) 生成商戶二維碼。一般為靜態(tài)二維碼,移動(dòng)端掃碼用戶須輸入金額;消費(fèi)POS機(jī)支持生成帶金額的具有收款功能的動(dòng)態(tài)二維碼。

(2) 用戶通過(guò)手機(jī)掃描二維碼,獲取商戶的認(rèn)證信息(動(dòng)態(tài)二維碼包含交易金額等信息);然后向在線支付平臺(tái)發(fā)起訂單請(qǐng)求,在線支付平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證,生成交易流水,并向用戶手機(jī)返回訂單信息。

(3) 用戶通過(guò)手機(jī)輸入付款金額(動(dòng)態(tài)二維碼僅需點(diǎn)擊付款),并向在線支付平臺(tái)發(fā)起交易請(qǐng)求。

(4) 交易請(qǐng)求由在線支付平臺(tái)發(fā)起,經(jīng)由支付網(wǎng)關(guān)傳遞至一卡通后臺(tái),一卡通后臺(tái)對(duì)交易進(jìn)行處理,完成后再將交易結(jié)果返回給支付網(wǎng)關(guān)。

(5) 支付網(wǎng)關(guān)向在線支付平臺(tái)和商戶返回交易結(jié)果,在線支付平臺(tái)向用戶手機(jī)返回交易結(jié)果,手機(jī)掃碼消費(fèi)完成。

3) 手機(jī)二維碼消費(fèi)設(shè)計(jì)。POS機(jī)根據(jù)持卡人二維碼內(nèi)的賬戶信息及消費(fèi)金額,生成交易流水,通過(guò)支付網(wǎng)關(guān)上傳至一卡通后臺(tái)[11]。從電子賬戶扣款,扣款成功/失敗后,一卡通后臺(tái)將支付結(jié)果通過(guò)支付網(wǎng)關(guān)返回給終端POS,手機(jī)二維碼消費(fèi)流程如圖4所示。

圖4 手機(jī)二維碼消費(fèi)流程(反掃)

手機(jī)二維碼消費(fèi)(反掃)的流程設(shè)計(jì)如下:

(1) 用戶手機(jī)發(fā)起消費(fèi)二維碼的接收請(qǐng)求,由TSM(接口授權(quán))生成消費(fèi)二維碼[12]并向用戶手機(jī)一次性返回10條二維碼(支持定時(shí)刷新或手動(dòng)刷新)。

(2) 商戶POS機(jī)掃描用戶手機(jī)獲取到的二維碼,由此獲取賬戶認(rèn)證信息,數(shù)據(jù)驗(yàn)證后生成交易流水,并向支付網(wǎng)關(guān)發(fā)起交易請(qǐng)求。

(3) 交易請(qǐng)求由支付網(wǎng)關(guān)發(fā)送至一卡通后臺(tái),一卡通后臺(tái)向支付網(wǎng)關(guān)返回交易處理結(jié)果。

(4) 支付網(wǎng)關(guān)將交易結(jié)果返回給商戶和在線支付平臺(tái),在線支付平臺(tái)向用戶手機(jī)推送交易結(jié)果,用戶手機(jī)顯示交易結(jié)果,手機(jī)二維碼消費(fèi)完成。

2 一卡通移動(dòng)支付的應(yīng)用

基于一卡通在線支付平臺(tái)的開(kāi)放接口,西安交通大學(xué)通過(guò)接口對(duì)接和二次開(kāi)發(fā),已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了食堂/商店手機(jī)掃碼支付(正掃/反掃)、繳納電費(fèi)/網(wǎng)費(fèi)、體育場(chǎng)館預(yù)訂、校園訂餐、醫(yī)保繳費(fèi)等多項(xiàng)校園移動(dòng)支付應(yīng)用,2019年一年掃碼支付42.3萬(wàn)筆,平均每月有42萬(wàn)元消費(fèi)在移動(dòng)端上完成。2019年全年校園移動(dòng)支付情況如表3所示。

表3 2019年西安交通大學(xué)移動(dòng)校園支付數(shù)據(jù)

3 移動(dòng)校園支付體系的優(yōu)點(diǎn)

基于一卡通在線支付平臺(tái)的移動(dòng)校園支付體系將一卡通賬戶和電子賬戶重構(gòu)與合并,為校園支付提供統(tǒng)一入口,有效解決了原有一卡通支付體系存在的諸多問(wèn)題,原有一卡通支付體系和移動(dòng)校園支付體系的主要區(qū)別如表4所示。支付介質(zhì)上,原有一卡通支付系統(tǒng)只支持實(shí)體卡,而新開(kāi)發(fā)的移動(dòng)校園支付體系提供了實(shí)體卡與虛擬卡兩種方式[13],沒(méi)有實(shí)體卡也可正常進(jìn)行校園卡消費(fèi);支付賬戶上,原有一卡通支付系統(tǒng)以卡賬戶為主,而新的移動(dòng)校園支付體系將卡賬戶和電子賬戶合二為一,電子賬戶為在線支付和掃碼支付提供基礎(chǔ)保障;支付方式上,原有一卡通支付體系只支持刷卡支付,而新的移動(dòng)校園支付體系支持刷卡、掃碼、在線支付三種方式,極大地增加了師生使用的便利性;充值方式上,原有一卡通支付體系只支持圈存機(jī)自助和人工兩種方式,而新的移動(dòng)校園支付體系新增了線上App充值,隨時(shí)隨地可以保證校園卡余額充足;原有一卡通支付體系不支持與第三方系統(tǒng)對(duì)接,而新的移動(dòng)校園支付體系支持靈活與第三方系統(tǒng)對(duì)接,可將更多的線下業(yè)務(wù)搬到線上辦理,二者的主要區(qū)別如表4所示。

表4 原有一卡通支付體系和移動(dòng)校園支付體系特點(diǎn)對(duì)比

4 結(jié) 語(yǔ)

目前,西安交通大學(xué)基于該設(shè)計(jì)方案,已建立起以一卡通在線支付平臺(tái)為基礎(chǔ)的移動(dòng)校園支付體系。依托電子賬戶、二維碼和移動(dòng)終端,讓校園卡支付服務(wù)順利實(shí)現(xiàn)移動(dòng)化和自動(dòng)化的轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)了線上線下支付并存、實(shí)體卡與虛擬卡并存,滿足了師生對(duì)于移動(dòng)支付的需求。同時(shí),靈活、安全的支付接口使得與第三方系統(tǒng)對(duì)接成功落地,西安交通大學(xué)也逐漸把更多的線下校園業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上辦理應(yīng)用,目前已經(jīng)上線了7個(gè)移動(dòng)校園支付樣板應(yīng)用,為智慧化校園建設(shè)提供了有力的保障和支撐。