郭 倩 羅軍鋒 劉宏磊 杜 豐 朱曉芒

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

0 引 言

西安交通大學校園一卡通系統(tǒng)從2007年起建,經(jīng)過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、使用場景多、應(yīng)用頻度高、使用周期長的特點,對保證學校正常運行、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“創(chuàng)新港智慧學鎮(zhèn)”建設(shè)全面啟動的關(guān)鍵時期,以創(chuàng)新港為龍頭,帶動一校四區(qū)一體化的一卡通建設(shè)也全面展開。正值第四次工業(yè)革命迅猛發(fā)展的重要時期,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)支持平臺和主要組成方面,校園一卡通與教學、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,移動互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展,手機掃碼支付、線上交易等形式各樣的移動支付已經(jīng)司空見慣。原來以卡賬戶為主、以校園實體卡為核心的一卡通系統(tǒng),已經(jīng)逐漸無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)計上,能夠滿足師生對移動支付的迫切需求;在支付體系上能夠打造國內(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為基礎(chǔ)、以線上支付為首要支付方式、同時支持實體卡脫機消費的一卡通支付新模式,為新一代高校一卡通移動支付體系的建設(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的校園移動支付技術(shù)方案

1.1 原有一卡通系統(tǒng)存在的問題

原有一卡通支付系統(tǒng)的特點是以卡賬戶為主,以實體卡為唯一支付介質(zhì),這種方式在我校實際運轉(zhuǎn)過程中存在諸多問題[1]。

(1) 系統(tǒng)不穩(wěn)定。以卡賬戶為主的模式,通過寫卡進行消費與轉(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,易因用戶寫卡不及時引起卡庫不平,從而導致賬戶凍結(jié)。

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

(3) 盜刷風險高。如果一卡通實體卡丟失,必須先到校園卡管理中心掛失,若丟失后不立即掛失卡片,會存在被盜刷風險;若掛失后想重新獲取校園卡,須再次去校園卡管理中心進行補卡。

(4) 不支持與第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)對接。無法與校園第三方系統(tǒng)進行支付對接,導致諸多業(yè)務(wù)無法從線下移到線上辦理,導致一卡通系統(tǒng)的便捷支付無法落地。

1.2 一卡通在線支付的設(shè)計要點

云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等新一代信息技術(shù)的普及與運用,為傳統(tǒng)校園一卡通系統(tǒng)的升級換代帶來了技術(shù)基礎(chǔ)?；谛@一卡通的支付和管理體系,針對原有一卡通系統(tǒng)存在的問題,設(shè)計構(gòu)建基于分布式云架構(gòu)的在線支付平臺,平臺設(shè)計要點如下:

(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,杜絕卡庫不平現(xiàn)象[2]。

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

(3) 實現(xiàn)數(shù)據(jù)整體導入,從而可作為校園支付的統(tǒng)一出入口,并可對校園內(nèi)的消費、合作銀行、第三方支付接入進行統(tǒng)一管理[3]。

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

(5) 通過分布式部署,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總體架構(gòu)

基于一校多地、多種消費終端的現(xiàn)狀,在線支付平臺要打通各個校區(qū)、銀行和商戶、第三方支付間的渠道,為用戶提供Web端、移動端、自助終端(補卡機/圈存機)、消費終端(POS機)、實體卡、虛擬卡等多種交易方式,支持線上支付、繳費、充值、查詢和管理交易等操作。通過設(shè)計API接口打通平臺與校內(nèi)第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)的連接[4],同時對接校內(nèi)統(tǒng)一身份認證系統(tǒng),并對學生進行唯一標識,實現(xiàn)校內(nèi)無卡交易、在線繳費、在線充值等功能。在線支付平臺的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

圖1 在線支付平臺軟件結(jié)構(gòu)

該支付平臺自下而上劃分為數(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、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫和交易數(shù)據(jù)庫,支持敏感數(shù)據(jù)的加密傳輸,提供智能分級數(shù)據(jù)審核,保障數(shù)據(jù)的完整性和收費的安全性,讓每筆收費有據(jù)可查。同時,該層支持無縫對接到第三方應(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,避免收費數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)孤島。

支持層:作為平臺的核心模塊,主要作用是為高校服務(wù)資源整合和個人應(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)一身份認證、信息同步等功能模塊。

應(yīng)用層:以與在校師生的學習、生活需求關(guān)聯(lián)的應(yīng)用為支撐;涵蓋以校園收費需求為主線設(shè)計的收費、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)認證和收繳費功能[6]。

用戶層:包含學生、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)自主對接或者進行產(chǎn)品的二次開發(fā),接口設(shè)計類型如表1所示。

表1 在線支付平臺接口列表

“四層雙接口”的在線支付平臺,以西安交通大學一校四區(qū)的一體化設(shè)計為主導思想,提供掃碼支付、在線支付、代收繳費,以及銜接多個信息管理系統(tǒng)的功能,實現(xiàn)校園信息和支付的互通,從而實現(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

以移動支付為例,第三方系統(tǒng)通過移動終端將生成的交易信息推送給在線支付平臺。交易請求由在線支付平臺通過支付網(wǎng)關(guān)發(fā)送到一卡通后臺[7]。從電子賬戶扣款,扣款成功/失敗后,一卡通后臺將支付結(jié)果通過支付網(wǎng)關(guān)傳遞給支付平臺。支付平臺將支付信息通過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

移動在線支付交易過程如下:

1) 用戶通過手機登錄認證后,選擇繳費項目,輸入繳費信息后,點擊“支付”按鈕后移動App向在線支付平臺發(fā)起繳費請求,隨后在線支付平臺生成支付訂單[8]。

2) 在線支付平臺向移動App返回訂單信息確認請求后,移動App向用戶手機返回訂單信息確認頁,用戶通過手機選擇支付方式,隨即向移動App發(fā)起支付請求。

3) 移動App將支付請求送達在線支付平臺,在線支付平臺返回支付URL,并由移動App返回到用戶手機;用戶在手機上完成相關(guān)驗證后,將交易請求發(fā)送給在線支付平臺[9]。

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

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

該在線支付流程打破傳統(tǒng)的架構(gòu)單一、平臺唯一的支付模式,采用標準中間件、分布式、多平臺模式,將在線支付、移動支付、移動應(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)用戶提供全場景的支付服務(wù)。

1.5 虛擬校園卡掃碼支付設(shè)計

掃碼支付是以電子賬戶體系為基礎(chǔ)的移動支付形式,用戶賬號、商品價格、商戶賬號等與支付相關(guān)的信息匯編成一個二維碼,用戶通過掃描收款碼或者被掃支付碼進行支付。在校園移動支付體系中,虛擬校園卡掃碼支付是應(yīng)用場景最多、應(yīng)用范圍最廣、用戶體驗最直觀的交易模式,因此本文基于一卡通在線支付平臺對虛擬校園卡掃碼支付流程和方案進行分析和設(shè)計。

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

1)支付二維碼的定義。

(1) 商戶二維碼和個人二維碼定義如下:

@#A:商戶號#N:商戶名稱#E:有效期#

@#P:個人識別碼#N:個人名稱#E:有效期#

(2) 商戶收款二維碼或個人收款二維碼定義如下:

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

S#P:個人識別碼#N:個人名稱[#C:金額)#R:備注(如收款理由、貨物明細等)]#

(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位是識別碼;第2位是校驗位;第3位是隨機數(shù);第4至7位是登錄時間差;第8至9位是KEY;第10位是支付方式;第11至17位是用戶識別碼;第18至19位是身份代碼;第20位是標示。

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

圖3 手機掃碼消費流程(正掃)

手機掃碼消費(正掃)的流程設(shè)計如下:

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

(2) 用戶通過手機掃描二維碼,獲取商戶的認證信息(動態(tài)二維碼包含交易金額等信息);然后向在線支付平臺發(fā)起訂單請求,在線支付平臺進行數(shù)據(jù)驗證,生成交易流水,并向用戶手機返回訂單信息。

(3) 用戶通過手機輸入付款金額(動態(tài)二維碼僅需點擊付款),并向在線支付平臺發(fā)起交易請求。

(4) 交易請求由在線支付平臺發(fā)起,經(jīng)由支付網(wǎng)關(guān)傳遞至一卡通后臺,一卡通后臺對交易進行處理,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)向在線支付平臺和商戶返回交易結(jié)果,在線支付平臺向用戶手機返回交易結(jié)果,手機掃碼消費完成。

3) 手機二維碼消費設(shè)計。POS機根據(jù)持卡人二維碼內(nèi)的賬戶信息及消費金額,生成交易流水,通過支付網(wǎng)關(guān)上傳至一卡通后臺[11]。從電子賬戶扣款,扣款成功/失敗后,一卡通后臺將支付結(jié)果通過支付網(wǎng)關(guān)返回給終端POS,手機二維碼消費流程如圖4所示。

圖4 手機二維碼消費流程(反掃)

手機二維碼消費(反掃)的流程設(shè)計如下:

(1) 用戶手機發(fā)起消費二維碼的接收請求,由TSM(接口授權(quán))生成消費二維碼[12]并向用戶手機一次性返回10條二維碼(支持定時刷新或手動刷新)。

(2) 商戶POS機掃描用戶手機獲取到的二維碼,由此獲取賬戶認證信息,數(shù)據(jù)驗證后生成交易流水,并向支付網(wǎng)關(guān)發(fā)起交易請求。

(3) 交易請求由支付網(wǎng)關(guān)發(fā)送至一卡通后臺,一卡通后臺向支付網(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,在線支付平臺向用戶手機推送交易結(jié)果,用戶手機顯示交易結(jié)果,手機二維碼消費完成。

2 一卡通移動支付的應(yīng)用

基于一卡通在線支付平臺的開放接口,西安交通大學通過接口對接和二次開發(fā),已經(jīng)實現(xiàn)了食堂/商店手機掃碼支付(正掃/反掃)、繳納電費/網(wǎng)費、體育場館預訂、校園訂餐、醫(yī)保繳費等多項校園移動支付應(yīng)用,2019年一年掃碼支付42.3萬筆,平均每月有42萬元消費在移動端上完成。2019年全年校園移動支付情況如表3所示。

表3 2019年西安交通大學移動校園支付數(shù)據(jù)

3 移動校園支付體系的優(yōu)點

基于一卡通在線支付平臺的移動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題,原有一卡通支付體系和移動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)只支持實體卡,而新開發(fā)的移動校園支付體系提供了實體卡與虛擬卡兩種方式[13],沒有實體卡也可正常進行校園卡消費;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自助和人工兩種方式,而新的移動校園支付體系新增了線上App充值,隨時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)對接,而新的移動校園支付體系支持靈活與第三方系統(tǒng)對接,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校園支付體系特點對比

4 結(jié) 語

目前,西安交通大學基于該設(shè)計方案,已建立起以一卡通在線支付平臺為基礎(chǔ)的移動校園支付體系。依托電子賬戶、二維碼和移動終端,讓校園卡支付服務(wù)順利實現(xiàn)移動化和自動化的轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)了線上線下支付并存、實體卡與虛擬卡并存,滿足了師生對于移動支付的需求。同時,靈活、安全的支付接口使得與第三方系統(tǒng)對接成功落地,西安交通大學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個移動校園支付樣板應(yīng)用,為智慧化校園建設(shè)提供了有力的保障和支撐。