羊城通卡销售充值系统的设计与开发-硕士论文

摘要 摘要 随着广州市城市公共交通电子收费系统( 俗称“公交一卡通系 统”) 的建成投产，现已覆盖广州市所有公共汽车、电车、出租小汽车 等公共交通系统，并将进一步扩展到其他小额消费应用。该系统通过使 用先进的感应式I c 卡技术( “羊城通”卡) 提供方便、快捷的付费乘车服 务和帐务结算服务。 本文主要对广州邮政代理羊城通卡销售、充值系统的开发进行了研 究。首先介绍了现时广州各商业银行运行的羊城通充值系统现状、本课 题的来源、系统可行性分析及研究开发这个项目的意义，然后对整个销 售、充值系统进行需求分析何设计，重点介绍了羊城通卡发卡和充值的 设计，最后具体介绍终端营业窗口和后台管理系统的功能实现和代码实 现。该系统采用客户，服务器的体系结构，选用I n f o r m i x7 2E s q l C 为 开发后台数据库，以U n i xC 和c + + B u i I d e r 作为前台开发工具开发而成。 具有界面友好，使用灵活，数据安全，可靠性高等特点。系统的运行， 将为广大市民的日常生活带来更多的便利，提高城市居民生活水平。 关键字；羊城通卡；羊城通卡销售、充值系统；客户服务器 查三当盔兰堡圭兰堡丝兰 A b s t r a c t W i t ht h ep u b l i Ct r a n s p o r t a t i o ne l e c t r o n i C So fC i t y c h a r g e S s y s t e mh a sb e e ns e tu pa n dp u ti n t op r o d u c t i o ni n G u a n g Z h o u ，i t h a sc o v e r e da 1 1 p u b l i c b u s 、e l e c t r i Cc a r 、t a xa n dS oo nD u b l ic t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ，a n dw i l le x p e n dt om o r ea p p l i c a t i o ni ns m a l l s u mc o n s u m e S I n U S i n ga d v a n c e dr e s p o n dt y p eI Cc a r d t e c h n i q u e ( Y a n g C h e n g T o n g c a r d ) ，t h es y s t e mw i l lo f f e rm o r e c o n v e n i e n c e ，f a s tp a yt Og o b y c a rs e r v i c ea n da c c o u n t Sb a l a n c e o fa c c o t i n t SS e r v i C e I nt h iSp a p e r ，w es t u d i e dt h ed e v e l o p m e n to fY a n g C h e n g T o n g c a r d s a l ea n dc h a r g es y s t e m ，w h i c h G u a n g z h o t ip o s ta c ta sa na g e n t F i r s t ， i t g i v e a s i m p l ei n t r o d u c t i o no ft h es i t t i a t i o no f Y a n g C h e n g T o n g c a r ds a l ea n dc h a r g es y s t e mi no t h e rc o m m e r c i a lb a n k a n dt h eo r i g i no ft h ep r o b l e ma n d s y s t e mf e a s i b i l i t ya n dt h em e a n i n g o fr e s e a r c h i n gt h e s y s t e m T h e n ，i td iS C U S St h er e q t l i r e m e n t a n a l y s i Sa n dd e s i g no fw h o l es y s t e m F i n a l l y ，t h ec o n e r e t ee x a m p l e s a n da c c o m p l is h e dc o d e so ft e r m i n a lb u s i n e s sw i n d o wa n db a c k s t a g e m a n a g e m e n ts y s t e m T h es y s t e miSh a s e do ns t r u c t u r eo f c sa n d I n f o r m i x7 2 E s q I C ，i t iS d e v e l o p e db yU n i xa n dC + + B u i l d e r I t h a sm a n yf e a t u r es u c ha sf r i e n d l yi n t e r f a c e ，c o n v e n i e n to p e r a t i n g ， d a t aS e c u r i t Ya n dh i g hd e p e n d a b i l i t Ye t e W i t ht h ea p p l i c a t i o no f t h es y s te m ，i tw i l lb r i n gm o r ec o n v e n i e n c ef o rt h e l a r g eC i t iz e n a n dh e i g h t e nt h eI e v e lo f e i t yr e s i d e n t S1 i f e K E Y W O R D S ： y a n g C h e n g T o n g C a r d ： Y a n g C h e n g T o n g C a r d s a l ea n d c h a r g eS y S t e m ；C lie n t s e r r e r 第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 据了解，羊城通系统开通运行已将近4 年，票卡发行量已突破3 5 0 万张，日刷卡量也超过了1 5 0 多万人次，使用范围遍及公交、轮渡、 地铁、停车场、出租车、路边泊车、电信、医院、超市、自动售货机 等领域，应用区域也延伸到增城、花都、南海等地。随着系统的发展， 羊城通公司也积极加紧羊城通充值网点的建设，截至2 0 0 3 年12 月， 累计开通人工充值点5 7 1 个，自助充值点6 8 3 个，尤其是从0 3 年下半 年开始，羊城通的人工充值服务有计划地吸收了各类小银行、便利店、 士多等加盟服务网络后，市民得到了更为便捷的充值服务 1 2 课题来源 本课题来源于广州市邮政局中间业务系统。羊城通卡销售、充值 系统是在广卅市邮政局领导下由广州市邮政储汇局研究开发的，旨在 利用全区广大的邮政网络资源开展羊城通卡的销售、充值业务，拓广 中间业务面，增强与其他商业银行的竞争力，同时加强广州邮政“服 务为民形象工程”的建设。 1 3 课题研究现状及意义 广州市交通电子收费营运有限公司负责设计建设和运营管理的广 州市城市公共交通电子收费系统( 俗称“公交一卡通系统”) 于 2 0 0 1 年1 2 月中旬建成投产。现已覆盖广州市所有公共汽车、电车、客 轮、地铁、出租小汽车、路边停车等公共交通系统，并将进一步扩展 到其他小额消费应用。该系统通过使用先进的感应式I c 卡技术( “羊 城通”卡) 提供方便、快捷的付费乘车服务和应用大型应用软件系统完 成交易数据的清算、分账及提供数据处理的分析服务。 目前，羊城通在银行的网点占了全部人工充值服务网点总数的7 5 ，作为发行充值的主要渠道，这些网点为广大羊城通用户提供了大 量的服务，为羊城通的发展壮大作出了不可磨灭的贡献。部分银行网 广东工业大学硕士学位论文 点为了减轻柜台服务的压力，在未得到其主管上级允许的情况下，擅 自缩减了人工充值服务，导致部分不懂得操作自助充值机或持有羊城 通异形卡的市民非常不便。为此，羊城通公司先后与工商银行、中国 银行和交通银行的高层领导进行了积极而坦诚的沟通，就银行网点的 人工充值服务问题达成了共识，银行高层领导承诺各网点在其营业时 间内将继续向市民提供羊城通发行和人工充值服务，并欢迎广大市民 监督各银行网点的服务质量。 广州市邮政局一直积极与广州市交通电子收费营运有限公司联 系，提出发挥邮政的网点优势，为公众提供高效、优质、便利的羊城 通交通卡综合客户服务的邮政代理“羊城通”项目，并已与广州市交 通电子收费营运有限公司达成业务合作协议。广州市邮政局利用现有 的遍布市区角落的邮政营业网点资源，实现羊城通卡的客户服务系统 功能，为公众提供高效、优质、便利的羊城通卡综合客户服务，向企 业及普通用户提供羊城通卡的发行、充值、业务咨询、余额查询、消 费等服务。从而实现多方共赢的经营效果。 全市羊城通卡充值、销售系统的投入使用，将丰富了金融机构业 务品种，提供了高性能、拓展性广的计算机综合服务系统，为市民提 供更加方便、快捷、优质的服务。相信，广州邮政能利用其庞大的网 络优势，应用羊城通销售充值系统推动储蓄中间业务的快速发展，为 邮政新业务的拓展、推广起到很好的作用。 1 4 设计构想 我们针对羊城通卡的使用特点，参考羊城通公司自身的充值系统， 并结合广卅邮政自身网络平台的具体情况着手进行系统方案的设计工 作。 基于邮政综合网开发的本系统，硬件方面的投入主要包括后台管 理服务器、流动服务用笔记本电脑、带I S A M 卡座的感应式I c 卡读写 器等。带I S A M 卡座的感应式I c 卡读写器不仅在硬件上具备两个( 接 触式、感应式) I C 卡读写器，而且需要根据广州交通电子收费营运有 限公司的技术规范将有关安全的读写操作封装在硬件里，需要在该公 2 第一章绪论 司指定的厂家定制。 由于该系统实际类似金融应用系统，对于系统的安全性与稳定性 要求非常高，因此推荐后台管理系统使用S C OU N I X 作为操作系统， I n f o r m i x 作为数据库平台，用C E S Q L C 作为开发工具。为了保证系统 的可靠性和安全性，本系统的设计采用传统的C 1 i e n t S e r v e r 体系结 构，发卡、充值交易采用三次握手的本地联机记帐，可实现数据的集中 处理，方便数据的统计和分析，防止因为充值机器损坏造成所有数据 丢失。 1 5 本人设计部分 本人有幸参与了次系统的设计开发，并负责了终端窗口管理子系 统中的登陆模块、发卡充值模块、系统管理模块及后台管理子系统中 的查询统计模块、业务报表模块的开发。 1 6 系统简介 1 6 1 系统结构 从充分利用现有资源、尽量节省投资的角度出发，该系统构架在广 州邮政金融网和综合网上，利用综合网现有的网络、P c 、打印机等硬 件环境，只需在邮储中心机房增加专门的业务处理服务器、在营业终 端增加I c 卡读写器等硬件设备。为了增加安全性，系统结构的设计采 用c l ie n t S e r v e r 的体系结构，主要包括终端应用系统、中心业务处 理系统、通信系统、后台管理系统、认证中心。该系统可实现发卡、 充值的联机记帐，数据的集中存放。 1 6 2 系统特色 羊城通交通卡使用先进的感应式I c 卡技术，本身是具有认证功能 的电子钱包，它不同于银行的存折或借记卡需要联机操作，消费时完 全是可以脱机的。羊城通充值系统对羊城通卡充值或发新卡时，也不 需要实时联机到羊城通公司。只需要每天晚上将交易的数据打包发给 羊城通公司即可，这些交易数据作为充值代理方与羊城通公司的结算 依据。由于羊城通卡本身不记名，一但交易数据丢失将很难追查这些 数据。这就要求系统在设计的时候具有很高的可靠性和安全性。 广东工业大学硕士学位论文 1 7 相关术语解释 I C 卡：又称“集成电路卡”、“智能卡”，英文名称“I n t e g r a t e d C i r e u i tC a r d ”或“S m a r tC a r d ”，将具有存储、加密及 数据处理能力的集成电路芯片模块封装于和信用卡尺寸一 样大小的塑料片基中，便构成了I C 卡。 I c 卡读写器：可以对I c 卡中电子钱包进行充值的终端设备。 非接触I C 卡：使用时通过卡内的天线将卡内集成电路与外部接口 设备进行互换的I C 卡。 S A M 卡：即安全认证卡，用于公共交通P O S 机在对卡进行交易时对 密码进行加密和解密处理，以保证系统密钥的安全。 电子钱包：一种为方便持卡入进行小额消费而设计的I C 卡，它支持 圈存、消费等交易，除圈存交易外，购物交易需提交个人 密码，其他任何交易均无需提交个人密码。 I S A M 卡：充值S A M 卡，内置于充值机。 I C 卡初始化：在卡发行前，由卡的发行机构对I c 卡进行格式化， 并在卡中写入卡的发行信息的过程。 个人识别号：是一个用于鉴别电子支付系统中各种I c 卡持有者身份 的秘密代码。 交易流水：电子收费终端系统记录I c 卡消费的交易明细、充值 点充值系统记录充值金额、卡号等交易明细。 密钥：对数据进行加密或解密时使用的参数，在保密条件下难以预 测。 脱机记帐：卡发行或充值时相关信息只记录在充值机上，没有实时 上传服务器。 联机记帐：卡发行或充值时相关信息实时上传中心服务器。 4 第二章需求分析 第二章需求分析 2 1 需求分析综述 需求收集和分析是数据库设计的第一阶段，需求( R e q u i r e m e n t ) 是指用户要求软件系统必须满足的所有功能和限制。该阶段收集和分 析用户对系统的要求，确定系统的工作范围，需求分析是系统开发的 一个重要步骤，是整个系统开发的基础。如果需求定义错误( 例如需 求不完全、不合乎逻辑、不贴切或使人易于发生误解) ，那么不论以后 的工作质量如何，都必然导致系统开发的失败。大量实践证明，信息 系统产生的许多错误都是由于需求定义不准确或错误导致，而且，如 果在需求定义阶段发生错误，则修改这些错误的代价是非常高的。因 此，信息系统开发中需求定义是系统成功的关键一步，必须引起足够 的重视。 在需求分析中，首先要分清人、财、物、信息内部和它们互相之 间的关系和作用，这就需要组织理论、决策理论、管理学、行为学、 法律和道德等多方面的知识，否则很容易产生失误。因此，需求分析 只依靠软件人员( 其它人员最多充当顾问的角色) ，显然是一种失策。 为了保证需求分析的完备性，最有效的方式是“昕、问、论、手、讲、 定”，就是先让用户讲述，问清其中的疑问，再与用户进行深入的讨 论，如果条件许可，还应亲手在现行的系统上进行足够的实践，最后 再确定( 即写出需求分析说明书) ，如果对其中的内容有不同看法，这 个过程就得反复进行，有时反复多次”“。 调查的重点是“数据”和“处理”。通过调查要从中获得每个用 户对数据库的如下要求： ( 1 ) 信息要求：用户从数据库中获得的信息的内容、性质。 ( 2 ) 处理要求：用户要完成什么处理功能：对某种处理要求的响应 时间。 ( 3 ) 安全性和完整性的要求。 具体的做法是： 广东工业大学硕士学位论文 ( i ) 了解组织机构情况。调查这个组织由哪些部门组成的，各部门 的职责是什么，为分析信息系统做准备。 ( 2 ) 了解各部门的业务活动情况。调查各部门输入恶化使用什么数 据，如何加工处理这些数据，输出什么信息，输出到什么部门，输出 结果的格式如何。 ( 3 ) 确定新系统的边界。确定哪些功能由计算机完成，哪些活动由 人工完成。由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。 ( 4 ) 分析系统数据。按照用户的真正要求，弄清所涉及数据的性质、 流向和所需的处理。分析要细腻、周全，以至深入到每一个数据项。 在这一步结束时，要产生各个应用的“数据流图”和“数据字典”，前 者表明数据的流向与数据接受加工的过程；后者时进行详细的数据收 集和数据分析所获得的主要成果。数据字典是在需求分析阶段建立的， 并在数据库过程中不断修改、充实、完善的。它能把数据和处理有机 地结合起来，可以使概念结构涉及变得相对容易。 2 2 系统业务流程分析 系统业务流程包括了：数据采集、数据交换、数据管理。 2 2 1 数据采集 代办营业点通过专门的读写设备处理羊城通交通卡的发行、充值、 咨询、余额查询等客户服务信息，实现交易数据的采集和处理交易结 果。该部分功能由网点控制软件实现。 数据采集流程图如图2 I 所示： 6 第二章需求分析 图2 1 数据采集流程图 2 2 2 数据交换 采集到的交易信息上送到中心服务器后，按照处理主体的不同， 服务器进行相应的处理或提交金融网主机和系统运营商处理，并将处 理结果返回给代办营业点，从而达到数据交换的目的。该部分功能由 中心控制软件实现。 流程图如图2 2 所示： 处理结果 后台服务进程 交易数据认证结果 后台接收数据进 处理结果l 交易数据 营业前台生成数据包或显示处理 2 ，2 数据交换流程图 7 认证数据 后台服务通信进 谈证结果 认证数据 认证服务进 广东工业大学硕士学位论文 2 2 3 数据管理 对于各种交易信息、处理结果在中心服务器统一进行管理，并完 成数据清分工作，从而确保与系统运营商结算的准确。该部分功能由 中心控制软件实现。 业务处理流程图2 3 如下： 数据采集 图2 3 业务处理流程图 2 3 系统数据流程分析 中心服务器由通信守护进程和业务处理进程组成，通信守护进程 负责与终端和服务商的通信，业务处理进程处理各项业务数据。 数据流程图如图2 4 所示： 第二章需求分析 操作员 请求数据Il 回显应答信息 I1 和打印凭证甄疆鬲 相关哆 E ：二 数据文件 应答信息 。荫青求数据，、 营业终端l台法性 r r 藉再磊虿l 橙量r J 不台法信，息、 金查 不通过 检查的信息 黜务匿( 麓 图2 4 数据处理流程图 数据处理的基本流程 1 )营业终端接收操作员输入的请求信息 2 )终端对输入数据进行合法性检查 3 )终端向业务主机发送请求数据 4 )业务主机接收终端的上送数据 5 )业务主机对交易做合法性检查( 对端口交易限制的检查) 及对 上送的数据进行必要检查( 每笔交易要检查的内容不同) 6 )业务主机对终端的请求数据迸行业务上的和技术上的处理 7 )业务主机把处理结果的送回营业终端 8 )营业终端接收主机应答数据 9 )营业终端把接收到的应答数据进行处理，营业终端回显应答信 息和打印凭证。 2 4 通讯接口 本系统的通讯系统的接口采用与邮政金融网一样的编写方法，即 采用基于工业标准T C P I P 协议的S O C K E T 插口，既方便系统间的融合， 也便于系统以后的扩展以适应不断增加的新业务应用环境。 9 嫩 机r 磊 广东工业大学硕士学位论文 2 5 系统功能需求 经过对业务流程的分析，系统应包括营业窗口管理、中心业务处 理管理、数据通信管理、后台管理及认证中心共五大部分功能。其中 认证中心管理由羊城通营运公司负责提供。 2 5 1 营业窗口管理 在前台营业窗口管理中，应包括登陆管理、羊城通卡发卡充值管 理、业务管理、查询统计、系统维护等功能。 登陆管理 应实现用户登陆、退出系统功能，用户输入操作员工号和密码后， 发送主机验证，验证成功后方可登陆系统。每个营业网点在登陆营业 窗口系统后，首先读取I S A M 卡有关信息并上传到认证中心，认证中 心按照协议对照检查，判断该终端是否合法，只有通过认证合法的网 点终端才能启动I S A M 卡，使I S A M 卡有能力导出票卡密钥，进行“羊 城通”相关业务处理。 发卡充值管理 通过读卡器将所要发售的卡的相关信息发送至主机，等待主机发 送确认标志，收取用户现金后便可进行发卡交易。发卡时需计取押金、 票款并打印凭单一式三联，凭单上的信息必须能够保证在数据库数据 丢失的情况下可以从中恢复。充值交易时，通过读卡器将卡信息发送 主机验证交通卡的合法性，判断充值前的余额加上充值金额是否会超 过规定的限额，收到主机返回确认应答后，收取用户现金便可进行充 值交易并打印发票、收据。此外，还应能在发卡充值管理中实现查询 票卡余额功能。 业务管理 应能实现票卡领用和发票单证领用功能。营业员输入营业局所号、 票卡号、发票单证号等信息，发送主机后，应能查询到该营业网点的 票卡结余，发票单证的使用情况等。 查询统计管理 应可根据营业网点号，交易日期等信息，实现查询该网点的交易 第二章需求分析 流水、交易明细及网点业务量统计等功能。 系统管理 应包括对营业网点资料维护和人员资料维护功能。 此外，营业窗口管理中还应有系统维护管理，包括终端参数设置、 版本升级、帮助等功能。 2 5 2 后台管理 在后台管理中，应包括登陆管理、查询统计、业务报表、业务管 理、日始日终处理和系统维护等功能。 登陆管理 根据普通操作员号、密码和业务管理员工号、密码的不同，进入 后台管理系统后所能执行的权限也有所不同。普通操作员只能进行查 询统计等操作，业务管理员则除查询操作等权限外，还有票卡、发票 单证的发放权限。 查询统计管理 能根据输入的支局所号、查询日期等信息，统计各支局的交易明 细、交易量等信息。根据输入的统计日期信息，将数据库中符合条件 的记录显示出来，生成报表。并且能根据营业网点提供的终端号、操 作员号、流水号等信息，对票卡和发票单证进行恢复处理。 业务管理 应实现网点管理、人员资料维护、票卡管理、发票管理、密钥管 理等功能。 网点管理、人员资料维护应包括新增、修改、删除等功能。票卡、 发票管理应包括入库、领出、回交、使用情况统计功能，并实现向各 营业支局分发票卡、发票单证。 日始日终管理 根据输入的当天日期，进行当天的日终处理，并将系统日期切换 至下一工作日，并进行初始化操作。 此外，系统管理应包括对支局所管理和后台终端人员资料管理功 能。系统维护应包括参数设置、版本发布、控制文件发布、系统日志 等功能。 广东工业大学硕士学位论文 2 5 3 中心业务处理 为后台业务处理系统，对各类交易进行必要的合法性和权限检查、 流水登记、帐务登记等。 2 5 4 数据通讯管理 应包括对终端的通信守护进程、对羊城通的通信守护进程的功能。 2 5 5 认证中心 ( 由羊城通营运公司提供) 第三章系统总体方案设计 第三章系统总体方案设计 3 1 方案选定 3 1 1 系统体系结构图 由于羊城通交通卡为公交“一卡通”系统专用票卡，采用非接触 式射频I c 卡技术，所以需采用专门的读写设备进行操作，并根据系统 运营商的技术规范要求开发专门的应用软件提供客户服务功能。 该系统在系统结构上分为三个部分，营业前台部分、后台服务器 部分和认证部分，营业前台部分主要负责交易数据的采集和数据的初 处理，而后台服务器主要负责交易数据的保存、处理和转发等各种操 作，而认证部分只是负责对交易数据的合法性进行认证。 图3 1 系统体系结构图 从充分利用现有资源、尽量节省投资的角度出发，该系统基于邮政 综合网进行开发，利用综合网现有的网络、P c 、打印机等硬件环境， 只需增加中心服务器、I C 卡读写器等硬件设备。 广东工业大学硕士学位论文 3 1 2 设计原则 可靠性 系统的可靠性主要是由平均无故障运行时间和平均故障恢复时间 两个指标来衡量的，它与设备的选型( 计算机、发卡机等) 、系统软件 ( 操作系统及数据库系统) 的选择、应用软件的可靠性等几大因素有 关。因此，一方面，系统选用可靠的设备，同时配备成熟的系统软件 保障系统的可靠运行，采用成熟的数据库系统及操作系统，所有应用 软件的设计编制应遵循规范化标准；另一方面，还要从管理入手，制 定科学合理的规章管理制度，以确保系统可靠地运行。 先迸性 该系统采用具有一定先进性软、硬件产品，系统设计既采用先进的 概念、方法和技术，采用了当前一些最新技术研究成果，又注意了结 构、设备、工具的相对成熟。这样不但能反映当今的先进水平，而且 具有发展潜力，能保证在未来若干年内占主导地位。 可扩充性 硬件的系统设计采用分布系统，计算机留有充分余量和通讯接口 软件设计采用功能模块，子系统的增加或子系统功能的增加只是功能 模块的增加，因此系统不会受技术改造或机构网点的增多( 扩大) 而 重新调整。 开放性 为便于与相关的其他系统( 综合网、金融网等) 的相结合，必须 要预留接入接口，使系统具有良好的开放性。 3 2 数据库选择 I n f o r m i x 数据库系统是由美国I n f o r m i x 软件公司开发出来的关系 型数据库产品。多年来经过不断地更新及升级，目前已经形成了以数 1 4 第三章系统总体方案设计 据库系统核心I n f o r m i X O n l i n e ( 或I n f o r m i X S E ) 为基础，以多种 数据库软件开发工具相互配合而构成的综合数据库系列产品，具有非 常强大、丰富的开发及应用功能。 I n f o r m i x 是一个关系数据库管理系统，可用于开发功能强大的应用 程序，它可在多个平台上运行，例如：M i c r o s o f tW i n d o w s 和U N I X 。 I n f o r m i x 数据库动态服务器( I n f o r m i xD y n a m i cS e r v e r 简称I D S ) 是 I n f o r m i x 数据库技术产品的核心，具有可伸缩性、可扩展性、易管理性 和高效运行的特点“”。 在U n i x 上数据库通常采用M y S q l 。M y S q l 虽然快速，但是也有致 命弱点：一是不支持事务处理，二是不支持S Q L 子查询。这些弱点( 特 别是不支持事务处理) 使得M y S q l 无法运用到关键业务中( 比如银行 业务数据库，涉及到上百亿资金的安全) 。因此在涉及关键业务的地方 我们可以选择大型数据库，如O r a c l e 、S y b a s e 、D B 2 和I n f o r m i x 等。 I n f o r m i x 与O r a c l e 等数据库相比，速度并不占优，但可靠性非常好。 I n f o r m i x 在开放系统上提供了开发和执行信息管理应用的产品。 核心产品包括应用开发和调度工具、数据库服务器和连接软件。所有 的产品都基于A N S I 标准的S Q L 。I n f o r m i X 提供双进程结构。双进程结 构把前端的用户应用代码与后台的数据库服务器分开。 S Q L 用于客户应用向I n f o r m i x 服务器发数据请求，在双进程结构 中，客户和服务器既可以在同一台机器上也可以驻留在通过网络连接 的不同的计算机上。当两个进程驻留在不同的机器上时，称之为客户 机服务器( 简称c s 模式) 体系结构。 3 3 数据库模式选择 数据库技术从最早的单机模式、主从模式，发展到近年来应用广 泛的客户机服务器( c l i e n t S e r v e r ，简称c s ) 模式，又到目前流行 的浏览器服务器( B r o w s e r S e r v e r ，简称B S ) 模式。针对羊城通卡 销售、充值系统内容复杂，数据量大、功能全面、涉及繁多、管理面 广等特点，系统平台主要考虑上述的c s 模式。下面，结合系统的功 广东工业大学硕士学位论文 能具体分析采用c s 模式的优缺点。 C l ie n t S e r v e r 模式，即客户机N 务器模式，简称c s ，是一种 非常成熟的应用体系结构，被广泛应用于各种信息管理系统中。在这 种模式中，将应用系统分为两部分：一部分是由多个用户共享的信息 与功能，称为服务器部分；另一部分是每个用户所专有，称为客户部 分”。c s 是建立在局域网的基础上，由客户机与服务器端组成，其结 构如下图所示。c s 模式是客户机发出请求，服务器直接将结果返回客 户机的一种资源共享的工作方式。客户工作站的应用请求被送往数据 库服务器，数据库服务器接受请求、并把执行结果传回给客户端。在 c s 模式中，由服务器承担对数据库的全面管理，服务器是整个系统的 主控中心，在服务器和客户机上分别运行服务器程序和客户程序。 恒到等 数据库 陌碟 服务器 两层c s 模式图 C S 模式比较适合小规模的、用户较少、单一数据库且有安全性和 快速性保障的局域网环境下，它有下列有点： 1 、C S 模式有很强的实时处理能力，适合对数据库的实时处理和 大批量的数据更新。 2 、C S 模式在客户端有一套完整的应用程序，具有很强的交互性， 在营业人员进行羊城通卡的充值时，系统能及时准确的提供应答信息、 在线帮助等功能。 3 、由于C S 模式是配对的点对点的结构模式，通常采用的是适用 于局域网、安全性较好的网络协议，因此，C S 模式能提供更为安全的 存取模式。 4 、C S 模式只有两层逻辑结构，把处理任务划分给两个系统减少 了网络线路上的数据传输量，使得网络传输速度较快。 在C S 模式中，数据现实和事物处理部分均被放在客户端，从而 1 6 第三章系统总体方案设计 使客户端承受着双重任务，负担较重，相对服务器端的任务较轻，成 为瘦身服务器。负荷不均成为这种结构的致命缺陷，随着网络的发展 和信息处理量的增加，单独采用C S 模式产生的不利结果，主要表现 在： 1 、由于客户端和服务器直接连接，服务器将消耗部分系统资源用 于处理与客户端的连接工作。如果请求终端的数量较大，服务器因产 生的进程增多，造成服务器系统资源的枯竭或进程间的死锁，使得系 统不稳定甚至崩溃。如羊城通卡的充值子系统。 2 、C S 模式在一定程度上限制了信息的发布( 如数据报表的统计) 3 、由于每一客户端都要安装应用程序，因此，当系统升级时得给 每个客户端的应用程序升级，大大增加了系统的成本，不利于系统的 维护。 4 、在C S 模式中，唯一在线的数据库服务器成为系统可靠性的极 大隐患。如果数据库服务器因为某种原因停止工作，那么整个系统将 趋于瘫痪。 3 4 开发技术及运行环境 由于该系统实际类似金融应用系统，对于系统的安全性与稳定性 要求非常高，因此推荐后台管理系统使用S C 0U N I X 作为操作系统。营 业前台终端使用W i n d o w s9 8 作为操作系统。 网络平台的设计：利用综合网现有的设备作为硬件平台，以S C 0 U N I X 和W i n d o w s 9 8 网络操作系统，采用I n f o r m i x7 2O n l i n eD S 作为 数据库服务器 开发平台：U n i XC 语言、C + + B u i l d e r 、I n f o r m i X7 2 E S q l C 数据库连接工具：I n f o r m i xC L If o rW i n d o w s 、B D E 数据引擎 在系统硬件方面，投入主要包括后台管理服务器、流动服务用笔 记本电脑、带I S A M 卡座的感应式I c 卡读写器等。 广东工业大学硕士学位论文 3 5 系统相关技术 3 5 1 非接触式IC 卡 非接触I c 卡，又名感应卡，诞生于9 0 年代初，由于存在着条码 卡、磁卡和接触式I c 卡不可比拟的优点，使之一经问世，便立刻引起 了广泛的关注，并以惊人的速度得到推广应用。非接触式I c 卡由I c 芯片，感应天线组成，并完全密封在一个标准P V C 卡片中，无外露部 分。非接触式I c 卡的读写过程，通常由非接触型I c 卡与读写器之间 通过无线电波来完成读写操作。 非接触型I c 卡本身是无源体，当读写器对卡进行读写操作时，读 写器发出的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号。该信号由卡 接收后，与其本身的L I C 产生谐振，产生一个瞬间能量来供给芯片工 作。另一部分则是结合数据信号，指挥芯片完成数据的读取、修改、 存储等，并返回给读写器。由非接触式I c 卡所形成的读写系统，无论 是硬件结构，还是操作过程都得到了很大的简化，同时借助于先进的 管理软件，可脱机的操作方式，都使数据读写过程更为简单。 非接触式I c 卡与条码卡、磁卡、接触式I c 卡相比较，条码卡、 磁卡由于其结构简单，存储容量小，安全保密性差，读写设备复杂且 维护费用高，作为七、八十年代技术水平的产品，已风光不再，逐渐 被取代。接触式I c 卡与条码卡、磁卡相比，更加安全可靠，除了存储 容量大，还可一卡多用，同时可靠性比条码卡、磁卡高，寿命长；读 写机构比条码卡、磁卡读写机构简单可靠，造价便宜，维护方便，容 易推广“”。正由于以上优点，使得接触式I c 卡市场遍布世界各地， 风靡一时。然而，当前风头正健的接触式I c 卡面临着后来者非接触 式I c 卡的强劲挑战。 非接触式I c 卡与传统的接触式I c 卡相比，它在继承了接触式I c 卡的优点的同时，如大容量、高安全性等，又克服了接触式所无法避 免的缺点，如读写故障率高，由于触点外露而导致的污染、损伤、磨 损、静电以及插卡这不便的读写过程等。非接触式I c 卡完全密封的形 式及无接触的工作方式，使之不受外界不良因素的影响，从而使用寿 第三章系统总体方案设计 命完全接近I c 芯片的自然寿命，因而卡本身的使用频率和期限以及操 作的便利性都大大的高于接触式I c 卡。可见，非接触式I c 卡不仅代 表着卡技术发展多年的结晶，也是象征着卡的应用又提高到一个新阶 段的里程碑“”。 同时，非接触I C 卡国际标准I S 0 1 4 4 4 3 的诞生，将使之兼容接触 式I c 卡，从而为非接触I c 卡带来了无穷无尽的潜力。毫无疑问，集 众家之大成的非接触I c 卡将在身份识别、金融、电子货币、公共交通、 智能楼宇、小区物业、社会保障诸多领域独领风骚。 3 5 2N D 5 加密算法 在现阶段，一般存在两种加密方式，单向加密和双向加密。双向 加密是加密算法中最常用的，它将我们可以直接理解的明文数据加密 为我们不可直接理解的密文数据，然后，在需要的时候，可以使用一 定的算法将这些加密以后的密文解密为原来可以理解的明文。双向加 密适合于隐秘通讯，比如在网上购物的时候，需要向网站提交信用卡 密码，我们当然不希望我们的数据直接在网上明文传送，因为这样很 可能被别的用户“偷听”，我们希望我们的信用卡密码是通过加密以 后，再在网络传送，这样，网站接受到我们的数据以后，通过解密算 法就可以得到准确的信用卡账号。 单向加密刚好相反，只能对数据进行加密，也就是说，没有办法 对加密以后的数据进行解密。可能我们立即就会想，这样的加密有什 么用处? 不能解密的加密算法有什么作用呢? 在实际中的一个应用就 是数据库中的用户信息加密，当用户创建一个新的账号或者密码，他 的信息不是直接保存到数据库，而是经过一次加密以后再保存，这样， 即使这些信息被泄露，也不能立即理解这些信息的真正含义“。 而M D 5 就是采用单向加密的加密算法。M D 5 的全称是 m e S s a g e d i g e s ta l g o r i t h m5 ( 信息一摘要算法) ，在9 0 年代初由m i t l a b o r a t o r yf o ra o m p u t e rs C i e n c e 和r s ad a t as e c u r i t Yi t i c 的r o n a l d 1 r i y e s t 开发出来，经M D 2 、M D 3 和M D 4 发展而来。它的作用是让大容 量信息在用数字签名软件签署私人密匙前被4 压缩”成一种保密的格式 1 9 广东工业大学硕士学位论文 ( 就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的大整数) 。不管是M D 2 、 M D 4 还是M D 5 ，它们都需要获得一个随机长度的信息并产生一个i 2 8 位 的信息摘要。虽然这些算法的结构或多或少有些相似，但M D 2 的设计 与M D 4 和M D 5 完全不同，那是因为M D 2 是为8 位机器做过设计优化的， 而M D 4 和M D 5 却是面向3 2 位的电脑。 M D 5 的典型应用是对一段信息( m e s s a g e ) 产生信息摘要 ( m e s s a g e d i g e s t ) ，以防止被篡改。比如，在u n i x 下有很多软件在 下载的时候都有一个文件名相同，文件扩展名为m d 5 的文件，在这个 文件中通常只有一行文本，大致结构如： m d 5 ( t a l 2 a J i y a t a r g z ) = O c a l 7 5 b 9 c O f 7 2 6 a 8 3 1 d 8 9 5 e 2 6 9 3 3 2 4 6 1 这就是t a n a j i y a t a r g z 文件的数字签名。M D 5 将整个文件当作一 个大文本信息，通过其不可逆的字符串变换算法，产生了这个唯一的 M D 5 信息摘要。如果在以后传播这个文件的过程中。无论文件的内容发 生了任何形式的改变( 包括人为修改或者下载过程中线路不稳定引起 的传输错误等) ，只要你对这个文件重新计算m d 5 时就会发现信息摘要 不相同，由此可以确定你得到的只是一个不正确的文件。如果再有一 个第三方的认证机构，用M D 5 还可以防止文件作者的抵赖”，这就是 所谓的数字签名应用。 M D 5 广泛应用于加密和解密技术上。比如在I l l 2 i x 系统中用户的密 码就是以M D 5 ( 或其它类似的算法) 经加密后存储在文件系统中。当用 户登录的时候，系统把用户输入的密码计算成M D 5 值，然后再去和保 存在文件系统中的M D 5 值进行比较，进而确定输入的密码是否正确。 通过这样的步骤，系统在并不知道用户密码的明码的情况下就可以确 定用户登录系统的合法性。这不但可以避免用户的密码被具有系统管 理员权限的用户知道，而且还在一定程度上增加了密码被破解的难度。 3 6 系统结构 系统功能由营业窗口子系统、中心业务处理子系统、后台管理子系 第三章系统总体方案设计 统、认证中心和数据通信子系统组成。系统结构图如图3 3 所示 系统功能组 l1Il 3 6 1 营业窗口子系统 登陆管理 功能说明： 输入信息： 主机处理： 图3 4 营业窗口子系统 用户登陆系统，同时通过读卡器读取I S A M 卡信息， 上传至认证中心，得到返回确认后，才能进行前台营业 操作。 操作员号、操作员密码、I S A M 卡信息 检查操作员号、密码是否匹配，将I S A M 卡信息传至 羊城通认证中心验证 广东工业大学硕士学位论文 输出信息：返回成功或失败标志 发卡充值模块 发卡充值模块，必须是联机在中心数据库记帐，系统可用现金、 存折、储蓄卡进行划帐购卡和充值。系统的功能结构如图3 5 ： 图3 5 发卡充值模块 普通卡发放 普通卡发放首先对空白交通卡进行初始化，在卡中写入卡的相关 信息( 卡号等) ，最后将卡激活，通过充值后就可使用。 ( 1 ) 第一次处理 输入信息：逻辑卡号、物理卡号、押金金额、收现金额； 系统检查：检查该卡是否该支局该端口所领取；检查该卡的状态； 主机处理：记交易流水，设流水状态为“挂起”，修改该卡的状态 为“使用”，从发票状态表中查取该终端所领取未使用 的发票号，设置该发票为“使用”，记操作日志表； 主机下送：交易流水号、允许发放标志，本次使用的押金发票的号 码； ( 2 ) 第二次处理 输入信息：交易流水号、逻辑卡号、物理卡号、S A M 卡号、操作类 型、操作设备号、操作日期时间、操作员卡号、用户 第三章系统总体方案设计 资料标识、备注、S A M 卡流水号、金额( 押金) ； 系统检查：检查交易流水； 主机处理：记发卡明细表，设流水状态为“成功”，记操作日志表； 主机下送：找赎的金额、打印票据； 票卡充值 通过营业终端的充值机向交通卡的电子钱包存入充值金额，必须 先验证交通卡的合法性，判断充值前的余额加上充值金额是否会超过 规定的限额。 涉及的表：操作日志表、交易流水表、名单表、卡充值明细表、票 卡状态表 ( 1 ) 第一次处理 接收信息：逻辑卡号、物理卡号、上次余额、收现金额、充值金 额； 系统检查： 主机处理： 主机下送： 处理说明： 检查金额的合法性，上次余额加充值金额是否大于限 额； 记交易流水，设流水状态为“挂起”，记操作日志表； 交易流水号、允许充值标志； 若允许充值，终端驱动读写卡器对交通卡进行存款操 作，将卡充值结果以及卡充值交易数据记录到本地曰 志： ( 2 ) 第二次处理 接收信息：交易流水号、S A M 卡流水号、逻辑卡号、物理卡号、 上次交易设备编号、上次交易日期时间、本次交易设 备编号、本次交易日期时间、交易金额、本次余额、 交易类型、票卡交易计数、本次交易入口设备编号、 本次交易入口日期时间、分帐信息、校验码、交易认 证码； 系统检查：检查交易流水； 主机处理：记卡充值明细表，设流水状态为“成功”，记操作日志 广东工业大学硕士学位论文 表； 主机下送：找赎的金额、打印票据 余额查询 功能描述：显示出卡中电子钱包中的实际余额； 输入信息：询问系统是否真的退出 系统检查：无 上送主机：无 主机下送：无 输出信息：卡的余额 挂起查询 功能描述： 输入信息： 系统检查： 主机下送： 输出信息： 处理说明： 挂起确认 功能描述： 输入信息： 系统检查； 上送主机： 检查本终端挂起的交易 营业员号 营业员号一非必输项，不输或0 0 表示查询本终端； 交易流水、挂起明细个数( n ) 、流水号1 、流水号2 、 流水号n 挂起交易明细数据 对于充值发卡交易因为采用了三唯的交易方式，可能 会由于通信线路故障导致交易挂起，此时需要依据流 水号从本地日志文件中提取交易信息。 确认挂起的交易，将本地日志文件中交易信息上送中 心： 原来交易流水号、处理类型码、金额 处理类型码一一只能是充值或发卡；金额一一发卡时， 金额为空； 交易流水号、S A M 卡流水号、逻辑卡号、物理卡号、 上次交易设备编号、上次交易日期时间、本次交易设