柴洪峰

摘要：支付清算系統(tǒng)是國家金融市場和經(jīng)濟(jì)運行的核心基礎(chǔ)設(shè)施，隨著銀行卡交易量的逐漸增多，銀行卡跨行清算系統(tǒng)成為其中較為重要的一個部分。本文著重從我國銀行卡跨行清算系統(tǒng)的特點、演進(jìn)過程和技術(shù)特點三個方面進(jìn)行分析，在全面認(rèn)識和分析我國銀行卡跨行清算系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，闡述了我國銀行卡第二代跨行清算系統(tǒng)的技術(shù)特點，提出了清算系統(tǒng)未來的研究方向。

關(guān)鍵詞：銀行卡；跨行清算系統(tǒng)；演進(jìn)歷程：技術(shù)特點

JEL分類號：C30；G10中圖分類號：F830.91文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-1428(2012)02-0080-03

一、引言

支付清算業(yè)務(wù)是為了完成客戶之間的轉(zhuǎn)賬支付結(jié)算委托而發(fā)生在金融同業(yè)之間的再結(jié)算。安全和高效的支付清算系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)金融最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。目前對支付清算系統(tǒng)的研究主要集中在以下幾方面：一是對國外某些清算體系和制度的介紹，對中外支付清算體系進(jìn)行比較；二是對我國支付清算體系進(jìn)行分析：三是介紹某種支付系統(tǒng)的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)功能。但現(xiàn)有研究對于提高清算系統(tǒng)效率的技術(shù)研究較少。

銀行卡跨行清算系統(tǒng)是支付清算系統(tǒng)的重要組成部分，其安全和效率對于經(jīng)濟(jì)金融運行和社會發(fā)展具有重要意義。中國銀聯(lián)跨行清算系統(tǒng)在我國銀行卡清算系統(tǒng)中處于核心地位。自中國銀聯(lián)成立至今，該系統(tǒng)經(jīng)歷了一系列的變化過程，逐步形成了一套安全、高效的清算系統(tǒng)，為我國銀行卡產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展提供了堅實基礎(chǔ)保障。本文在研究分析我國銀行卡跨行清算系統(tǒng)主要特點和演進(jìn)過程的基礎(chǔ)上，提出了幾項提高清算效率的技術(shù)方法。這些方法已在中國銀聯(lián)的清算系統(tǒng)中得以實現(xiàn)。取得了良好的效果。

二、我國銀行卡跨行清算系統(tǒng)的特點

在國際銀行卡市場上，按核心企業(yè)提供服務(wù)的方式不同，分為封閉式系統(tǒng)(如美國運通卡)和開放式系統(tǒng)(如Visa卡和萬事達(dá)卡)。我國銀行卡跨行交易系統(tǒng)屬于開放式系統(tǒng)，但與市場結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，我國銀行卡跨行清算系統(tǒng)具有如下特點：

1、服務(wù)范圍與清算方式：我國銀行卡跨行清算業(yè)務(wù)的服務(wù)范圍包括ATM取現(xiàn)、POS消費等傳統(tǒng)支付渠道以及基于銀行卡的水、電、氣，航空、鐵路售票，繳稅等行業(yè)渠道，網(wǎng)上支付、移動支付等新興支付領(lǐng)域。清算系統(tǒng)采用多邊日終凈額清算制，主要功能：一是跨行交易資金清分，二是會計核算，三是資金劃撥。

2、分級清算：清算系統(tǒng)分為兩級(如圖1所示)，一級清算完成發(fā)卡行和收單行之間的同業(yè)清算，二級完成收單行／結(jié)算行與商戶之間的結(jié)算。

3、參與者眾多：一般國際銀行卡公司與每個成員機(jī)構(gòu)僅有一個清算節(jié)點且不介入商戶和第三方清算。而國內(nèi)參加清算系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)，除了有全國性商業(yè)銀行總行，還有全國性商業(yè)銀行各地分行、城市商業(yè)銀行和農(nóng)村商業(yè)銀行、第三方機(jī)構(gòu)以及商戶，拓寬了“金融同業(yè)之間再結(jié)算”的范疇。

4、交易量快速增長：隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展和用卡環(huán)境持續(xù)改善，銀行卡跨行交易量快速增長。2010年跨行交易筆數(shù)達(dá)到80億筆，交易金額11萬億元。

5、創(chuàng)新業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)：人們對零售支付的多樣化需求以及技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)了新型支付渠道和支付領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)，收費方式和分配方法呈現(xiàn)多樣化。

以上特點對清算系統(tǒng)效率性提出了要求：一是集成處理兩級清算；二是具備強(qiáng)擴(kuò)展性；三是高效靈活的數(shù)據(jù)處理方式；四是高效的清算算法。

三、我國銀行卡跨行清算系統(tǒng)的演進(jìn)過程

從清算系統(tǒng)演變歷程看，清算系統(tǒng)經(jīng)歷一代清算系統(tǒng)和二代清算系統(tǒng)兩個重大階段。一代系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)采用兩級清算方式(此處的分級指技術(shù)平臺劃分層面，本文第2節(jié)的劃分指業(yè)務(wù)層面，兩者不盡相同，存在部分交叉)，按技術(shù)平臺進(jìn)行分類，系統(tǒng)劃分為“一級清分平臺”和“統(tǒng)一二級清分平臺”兩個層次，兩層次的耦合關(guān)系是數(shù)據(jù)文件。第一個層次處理異地交易，第二個層次處理同城交易。第一層次的清算對象僅限于成員機(jī)構(gòu)總行，第二層次的清算對象包含成員機(jī)構(gòu)分行、商戶和第三方機(jī)構(gòu)。第一層次的技術(shù)特點是交易量大、機(jī)構(gòu)數(shù)少、計費方法較為統(tǒng)一，效率較高。第二層次的技術(shù)特點是交易量小、清算對象多、計費方法靈活。清算系統(tǒng)的“一次清分平臺”運行在一臺物理主機(jī)上，不具跨機(jī)調(diào)度功能，系統(tǒng)性能的擴(kuò)展主要依靠主機(jī)資源如CPU或內(nèi)存橫向擴(kuò)展。清算模式采用日終一個批次凈額清算。一代清算系統(tǒng)經(jīng)過多次改進(jìn)，增加了新的計費功能模塊，改進(jìn)了清算算法，大大提高了執(zhí)行效率。

一代清算系統(tǒng)是中國銀聯(lián)清算系統(tǒng)的最初始階段，系統(tǒng)建設(shè)主要以功能的完備性、系統(tǒng)的可靠性、運維的安全性為出發(fā)點，在應(yīng)用架構(gòu)上是一種松耦合系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)處理流程較為直觀，生產(chǎn)問題易于分析解決，運維的技術(shù)難度相對較低，雖然在系統(tǒng)處理時效以及算法特點上和二代清算系統(tǒng)的技術(shù)處理手段有一定的差距，但是在當(dāng)時的業(yè)務(wù)背景下，出色地完成了其對各類服務(wù)對象的基礎(chǔ)設(shè)施功能。

二代清算系統(tǒng)通過對清算應(yīng)用架構(gòu)、進(jìn)程調(diào)度方式、數(shù)據(jù)流處理方式、清算算法等方面的重大改進(jìn)，清算系統(tǒng)在性能、時效、服務(wù)流程等方面達(dá)到了較高水平，大大提高了清算系統(tǒng)的效率。一是實現(xiàn)了兩級清算方式的集成處理：二是進(jìn)程調(diào)度實現(xiàn)了跨機(jī)調(diào)用。提高了性能擴(kuò)展能力；三是通過日間數(shù)據(jù)多批次轉(zhuǎn)換、應(yīng)用多批次處理、日終清分修正等策略實現(xiàn)了日間多批次清算。四是通過傳統(tǒng)交易和創(chuàng)新交易清算拆分、計費解釋器等高效清算技術(shù)提高了執(zhí)行效率。

四、我國銀行卡第二代跨行清算系統(tǒng)的技術(shù)特點

基于我國銀行卡跨行清算系統(tǒng)的特點，為了提高清算系統(tǒng)處理效率，二代清算系統(tǒng)在進(jìn)程數(shù)據(jù)流處理方式、清算算法方面采用了全新的設(shè)計理念。

1、采用跨機(jī)調(diào)度技術(shù)提高系統(tǒng)性能：二代清算系統(tǒng)突破了單機(jī)范疇。首先將多種任務(wù)調(diào)度方式(如單機(jī)同步，多機(jī)同步／多機(jī)強(qiáng)制同步／單機(jī)異步／多機(jī)異步等)預(yù)定義，跨機(jī)調(diào)度機(jī)制將這些任務(wù)貫穿起來，形成一套完整的流程，流程上支持按步驟分組的并發(fā)。以及支持多層嵌套子流程。通過這種機(jī)制，在未使用任何中間件技術(shù)情況下，實現(xiàn)多機(jī)均衡或非均衡性負(fù)載，達(dá)到系統(tǒng)資源利用的最大化，而調(diào)度策略本身的負(fù)載很低，可以忽略不計。這種方式在架構(gòu)上允許使用不同架構(gòu)的主機(jī)；在靈活性上，跨機(jī)調(diào)度可以配置為單機(jī)調(diào)度，也可以配置為多機(jī)調(diào)度。在可用性上，當(dāng)部分節(jié)點失效時，經(jīng)過簡單配置可快速把任務(wù)轉(zhuǎn)到其他節(jié)點上。

2、數(shù)據(jù)處理時段的重大變革：二代清算系統(tǒng)采用了日間多批次凈額清算的方式。其核心思路是日間數(shù)據(jù)多批次轉(zhuǎn)換、應(yīng)用的多批次處理、日終后的清分修正策略。這個策略可以靈活地、不受時間段長短限制地劃分多批次，分批內(nèi)的交易量多少和分批的數(shù)量均不受限制。而通過修正策略修正關(guān)聯(lián)交易狀態(tài)、清算明細(xì)、清算結(jié)果、流水文件等由于多批次引入的一系列問題。

3、傳統(tǒng)交易和創(chuàng)新交易的清算拆分：傳統(tǒng)業(yè)務(wù)交易量大、計費統(tǒng)一，而創(chuàng)新業(yè)務(wù)具有交易量較少、計費方式靈活的特點。二代清算系統(tǒng)充分考慮到這個特

點，設(shè)計了一個完全獨立的創(chuàng)新業(yè)務(wù)清算模塊(簡稱lego清算)，與傳統(tǒng)清算模塊完全并行，后者重點關(guān)注高性能和并發(fā)能力，前者重點提升其靈活度，這樣系統(tǒng)既滿足安全穩(wěn)定運營要求。又具備快速的變化能力。

4、參數(shù)的高效性設(shè)計：二代清算系統(tǒng)在參數(shù)設(shè)計上進(jìn)行了精心設(shè)計。首先，針對商戶參數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深化設(shè)計，采用商戶信息、計費信息、計費決定信息等關(guān)鍵字段索引化設(shè)計，大大減少了數(shù)據(jù)庫空間，減少了清算內(nèi)存使用量?；谶@種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研發(fā)出通用的解析算法，支持每筆交易多個清算角色和多種交易計費要素排列組合，支持復(fù)雜的多元化價格模式。其次，運用統(tǒng)計學(xué)方法分析清算業(yè)務(wù)生產(chǎn)參數(shù)，構(gòu)建模型對清算業(yè)務(wù)參數(shù)包含的業(yè)務(wù)信息進(jìn)行抽取、挖掘、歸并，大大縮減生產(chǎn)計費參數(shù)量，優(yōu)化清算業(yè)務(wù)參數(shù)結(jié)構(gòu)，使之清晰、合理，高可維護(hù)性大大增強(qiáng)。同時，由于業(yè)務(wù)參數(shù)的規(guī)整，參數(shù)量的降低也間接使得清算系統(tǒng)中經(jīng)常用到的搜索算法更加高效。

5、均勻數(shù)據(jù)分塊技術(shù)：在聚集索引商戶代碼配置上研制了按照基于哈希定位的均勻分塊策略技術(shù)。每個分塊包里的數(shù)據(jù)量幾乎完全相同，每個分塊的處理時間基本一致，該哈希算法在解決明細(xì)分塊的同時也解決了清分匯總時對匯總結(jié)果表的頻繁更新操作的問題。在二代清算系統(tǒng)的交易清分、文件生成、數(shù)據(jù)備份、報表匯總等處理模塊中均采用了這種技術(shù)，處理性能得到很大提升。

6、基于字符偏移的搜索算法：在搜索算法上，創(chuàng)建了基于字符偏移(BBO)的搜索算法。該算法能夠指定多優(yōu)先級查找，任意字段采用通配；支持多種數(shù)據(jù)類型的字段，支持?jǐn)?shù)據(jù)庫字段部分通配，支持多進(jìn)程共享查找。二代清算系統(tǒng)針對業(yè)務(wù)發(fā)展的多樣性，大量采用了多決定條件的參數(shù)表，這些決定條件數(shù)據(jù)類型和字段變化范圍大、參數(shù)記錄也很不均勻。該查找算法二代清算系統(tǒng)的參數(shù)具有很強(qiáng)的針對性，效率極高，基本與查找內(nèi)容長度呈線性關(guān)系。另外，還有基于矩陣解析的搜索算法，支持所有屬性都可通配的參數(shù)結(jié)構(gòu)，可在參數(shù)區(qū)域里的任何最小非通配符集合矩陣結(jié)構(gòu)中執(zhí)行子二分查找，空間復(fù)雜度和參數(shù)量一致，無需構(gòu)建其他內(nèi)存空間，計算過程跟隨參數(shù)內(nèi)容自適應(yīng)決定，時間復(fù)雜度的極限是[順序查找，二分查找]，即在O(n)和log(n)之間。

7、清分、文件和報表處理引擎：二代清算系統(tǒng)設(shè)計了清分、文件和報表三個參數(shù)解析引擎。其中清分引擎完全基于復(fù)雜的業(yè)務(wù)參數(shù)配置實現(xiàn)高性能交易清分，處理過程中包含減少清分模塊參數(shù)查找開銷，匯總緩沖區(qū)采用二分排序及查找并且亂序提交，結(jié)果匯總維度靈活調(diào)整，基于時間戳定位進(jìn)行高效修正清分等。而文件引擎是基于各類技術(shù)參數(shù)解析實現(xiàn)各類文件需求，內(nèi)存使用方式也從一代的靜態(tài)結(jié)構(gòu)改為動態(tài)鏈表，內(nèi)存使用得到最優(yōu)化。高性能靜態(tài)匯總報表引擎可根據(jù)不同參數(shù)獲取不同數(shù)據(jù)源，并對相同的數(shù)據(jù)表集合做匯總操作。還可根據(jù)不同參數(shù)獲取同一數(shù)據(jù)源的不同數(shù)據(jù)集合，并對相同的數(shù)據(jù)表集合做匯總操作；引擎使用基于消費效用理論的生產(chǎn)者一消費者結(jié)構(gòu)模式，在做匯總操作時候無需等待，讀源(生產(chǎn)者)和匯總(消費者)分開，使用共享內(nèi)存作為讀、寫操作的中間橋梁；每個應(yīng)用在做寫入操作時使用多線程處理把對不同數(shù)據(jù)表操作的動作分開；該引擎可進(jìn)行資源的參數(shù)化配置，有較高的擴(kuò)展性。而報表引擎的工作基本上僅作為制作表樣并讀取靜態(tài)業(yè)務(wù)匯總結(jié)果生成報表之用。使用這種設(shè)計后，報表生成的性能相比于一代系統(tǒng)有了質(zhì)的飛躍。

8、匯總技術(shù)和文件切割技術(shù)創(chuàng)新：二代多批次清算系統(tǒng)在匯總、報表方面作了深入的技術(shù)研究，取得了非常顯著的效果。主要有多批次匯總。為了避免直接使用清算明細(xì)大視圖匯總造成系統(tǒng)資源不足、匯總性能不穩(wěn)定等問題，將明細(xì)類匯總修改成多批次匯總；明細(xì)類報表匯總結(jié)果分表存儲。該類報表既包含交易明細(xì)，又包含按某些口徑匯總的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，將交易明細(xì)和匯總統(tǒng)計數(shù)據(jù)分表存儲，以增大匯總并發(fā)度、提高匯總性能；文件切割多線程化，對于明細(xì)類報表，采用多線程并行進(jìn)行報表文件切割，大大減少報表文件生成時間。

五、結(jié)論

在成員機(jī)構(gòu)和銀聯(lián)分公司業(yè)務(wù)規(guī)范化的背景下，中國銀聯(lián)順利地完成二代清算系統(tǒng)的建設(shè)。二代清算系統(tǒng)通過復(fù)雜的技術(shù)手段。從架構(gòu)上、數(shù)據(jù)流處理上、清算算法上均實現(xiàn)了高內(nèi)聚、低耦合的優(yōu)質(zhì)特性，系統(tǒng)集中統(tǒng)一運營，減少運維成本，系統(tǒng)內(nèi)配套服務(wù)完善，易于管理。在性能和實效方面，二代清算系統(tǒng)在系統(tǒng)內(nèi)部各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)流程處理和算法理論上都進(jìn)行了深入探索，相比于一代清算系統(tǒng)有了質(zhì)的飛躍。二代清算系統(tǒng)對銀聯(lián)鞏固和發(fā)展受理市場，加強(qiáng)銀聯(lián)自身的品牌化戰(zhàn)略都具有重要的意義。

清算系統(tǒng)的技術(shù)研究和建設(shè)是較為綜合和全面的課題。無法依賴個別算法就可以達(dá)到目標(biāo)，需要不斷地考慮系統(tǒng)運行的時效性、處理性能、資源利用、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、運維流程、容災(zāi)能力等多方面的復(fù)雜問題，并且從系統(tǒng)架構(gòu)、算法、數(shù)據(jù)庫、流程等方面對這些問題進(jìn)行研究，才能實現(xiàn)安全、高效的要求。

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(責(zé)任編輯：昝劍飛)