手机票务终端设计

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本文作者：李梁作者单位：上海华虹计通智能系统股份有限公司

0引言

随着2010年上海世博会的结束，大家不但会想起人们手持一张张纸封装的RFID的世博门票通过检票机验票的场景，但也有些参观者却拿着手机，在手机检票机前端面板上轻轻一晃就进入世博会场参观的场景，这就是以手机为载体，基于RFID-SIM卡技术及其票务系统购置手机票并使用手机票的一个成功的应用方案。

1RFID-SIM技术及其特点

射频识别RFID技术是非接触式IC卡自动识别技术中的一种卡结构相对简单的技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，数据交换方式采用无源方式进行，RFID把读写器发射的射频能量转化成电能完成安全的数据交互，并具有全天候和防碰撞的应用特点［1］。最简单的RFID系统由电子标签、阅读器(含天线)和上位系统(机)三部分组成。电子标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量和阅读器的读取指令发送存储在芯片中的信息，阅读器获取信息并解码后，送至上位系统，用于存储、管理或分析。在手机上更换一张带有RFID射频功能的SIM卡，就能轻松享受移动电子票带来的体验，包括手机票购买，手机票信息查询，场馆检票和手机支付等诸多应用功能，所涉及的业务也可以从单一的手机票类型转向通用电子票务的应用。

RFID-SIM卡具有下述应用特点:1)适用与现在市面上所有的移动手机，支持GSM、TD-SC-DMA通信链路的基本移动通信业务。2)用户界面友好，用户通过手机菜单即可进行各种手机票业务的实时操作。3)安全性高，内部备份与加密机制保证数据安全和防欺诈。4)灵活性强，可以多渠道完成手机票业务。包括手机SIM(ToolKit)菜单操作，自助终端操作或通过门户网站等方式来实现票务操作。5)应用领域广，几乎可以涵盖所有的票务功能。

2移动票务系统结构

整个移动票务系统由终端管理控制平台、通用电子票务平台票务服务、SIM卡应用接入管理平台、手机支付服务平台、票提供商系统、商户、终端设备和手机用户等组成。其拓扑结构大致如图1所示。商户和票提供商系统主要负责该系统覆盖的票务范围，即该系统可以使用票类型，终端设备由终端管理控制平台远程预设可售票的类型，由手机票自助票务终端与装有RFID-SIM卡的用户手机交互完成手机购票交易，被购置的手机票被准时上传给票提供商系统，并被安全地存储在RFID-SIM卡中RFID的数据存储区域。图1中的SIM卡应用接入管理平台主要用于对合法授权手机票自助票务终端设备安全模块的管理、审计或新一代的应用密钥等。终端管理控制平台主要对其所管辖的所有手机票自助票务终端远程监控，实现运行管理功能，主要包括手机票自助票务终端管理、状态监控、交易转发、运营参数管理和的SAM卡管理等。电子票务平台票务服务由多个模块组成，该平台的相关信息需要与SIM卡应用接入管理平台、手机支付服务平台。手机票自助票务终端设备内嵌RFID-SIM读卡器部件。本文着重描述该部件关于购票的软件处理流程，包括移动手机票购票和手机票回票等功能。

3设计与实现

3．1手机票自助票务终端设备

票务终端的原理如图2所示，包括处理器、外部设备、PSAM卡以及RFID-SIM读卡器。其中对于售票POS终端来说其处理器通常是指工控机，而他的外部设备就包括大屏幕的液晶显示器，远红外触摸屏，票据打印机等等用来方便用户人机交互的设备。当手机票自助票务终端中的RFID-SIM读卡器接收到来自拥有RFID-SIM卡的手机的无线射频信号的时候，就会将信息传递给处理器，然后处理器通过对不同命令对RFID-SIM卡进行不同的操作，如查询和售票等。而手机票自助票务终端的消费安全模块PSAM用于脱机交易的安全认证，确认RFID-SIM卡手机的合法性。

3．2功能实现与设计

手机票自助票务终端的功能主要包括手机票信息查询、手机票售票、手机票回票、后台取票、手机钱包脱机消费、签到等等。手机票信息查询功能是指查询特定的手机(RFID-SIM卡)用户所拥有的手机票信息。其中包括存在SIM卡内存中的本地手机票以及存放与通票平台的后台手机票。本地手机票的查询通过手机票自助票务终端的RFID-SIM读卡器对RFID-SIM卡的直接查询来获取内存中的手机票信息，从而展现给用户，而后台票的查询则是通过首先获取RFID-SIM卡的唯一应用使用编号，然后再由手机票自助票务终端通过网络将其作为检索标记到后台查询，将查询结果通过报文展现给用户，如图3所示。

手机票售票功能即用户在手机票自助票务终端从选择所需要购买的手机票到最后手机票自助票务终端将售票信息写入RFID-SIM卡和存入后台数据库的一系列过程中，包括待售票查询、票种类型和数量的选择、购票方式的选择、手机支付和确认完成购票等相关处理步骤，具体的处理如图4(购票流程图)所示。

手机票回票功能是指用户在查询到手机本地票信息后，将存放在手机RFID-SIM卡上的手机票通过手机票自助票务终端转存到通票平台的功能。后台票取票功能是指用户在查询到手机后台票信息后，将存放在通票平台的手机票通过手机票自助票务终端转存到手机RFID-SIM卡的功能。

手机钱包的脱机消费功能是指用户可以直接通过手机RFID-SIM卡的钱包功能完成消费功能。这种支付方式相对于话费扣除具有更简单快速的优点，这种钱包与票务的复合应用使得整个手机票应用更加流畅，操作也更直接。

签到是指每次设备在使用前必须通过联机模式向终端管理控制平台进行登记，在确认其合法后方能进行正常的使用，并且设备通过签到的方式来获取通信报文的加密密钥。整个终端设备与平台的接口使用的是短连接的方式来进行交互，保证了网络资源的有效利用性。

3．3安全性与完整性设计

安全性与完整性方面也做到了充分的准备，数据完整性和对发送方的认证通过使用MAC(消息验证码)来实现。数据的可靠性通过对数据域的加密来得到保证。为保证数据的可靠性和保密性，所有明文数据都通过密钥进行加密，收发双方必须了解所用的加密技术才能正确加密和解密数据［2］。而密钥管理使用的是二级密钥体制:种子密钥、卡片应用子密钥。不同类型的密钥有不同的种子密钥，再由种子密钥按分散算法分散获得对应的电子票的应用子密钥，其中种子密钥由噪声源生成。MAC的计算采用双倍长DES算法，如图5MAC加密算法所示。

4软件实现与设计

本案例的软件开发环境采用WindowsXPEmbedded，软件架构采用了当前主流的VisualStudio．net架构。VisualStudio．net体系结构提供中间层集成框架用来满足无需太多费用而又需要高可用性、高可靠性以及可扩展性的应用的需求。通讯模块［3］部分采用VisualC++进行开发，主要部分定义如下:（略）。终端软件界面如图6所示。

5结语

本文所讨论的票务终端的设计作为国拨项目已经通过移动研究院和国家的验收，并在上海世博会和上海轨道交通中得以应用，即便捷又环保，符合现代人的消费理念，相信在不久的将来会被越来越多的人们所接受。