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本文作者：李梁作者單位：上海華虹計(jì)通智能系統(tǒng)股份有限公司

0引言

隨著2010年上海世博會(huì)的結(jié)束，大家不但會(huì)想起人們手持一張張紙封裝的RFID的世博門票通過檢票機(jī)驗(yàn)票的場景，但也有些參觀者卻拿著手機(jī)，在手機(jī)檢票機(jī)前端面板上輕輕一晃就進(jìn)入世博會(huì)場參觀的場景，這就是以手機(jī)為載體，基于RFID-SIM卡技術(shù)及其票務(wù)系統(tǒng)購置手機(jī)票并使用手機(jī)票的一個(gè)成功的應(yīng)用方案。

1RFID-SIM技術(shù)及其特點(diǎn)

射頻識(shí)別RFID技術(shù)是非接觸式IC卡自動(dòng)識(shí)別技術(shù)中的一種卡結(jié)構(gòu)相對簡單的技術(shù)。它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)交換方式采用無源方式進(jìn)行，RFID把讀寫器發(fā)射的射頻能量轉(zhuǎn)化成電能完成安全的數(shù)據(jù)交互，并具有全天候和防碰撞的應(yīng)用特點(diǎn)［1］。最簡單的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、閱讀器(含天線)和上位系統(tǒng)(機(jī))三部分組成。電子標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量和閱讀器的讀取指令發(fā)送存儲(chǔ)在芯片中的信息，閱讀器獲取信息并解碼后，送至上位系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)、管理或分析。在手機(jī)上更換一張帶有RFID射頻功能的SIM卡，就能輕松享受移動(dòng)電子票帶來的體驗(yàn)，包括手機(jī)票購買，手機(jī)票信息查詢，場館檢票和手機(jī)支付等諸多應(yīng)用功能，所涉及的業(yè)務(wù)也可以從單一的手機(jī)票類型轉(zhuǎn)向通用電子票務(wù)的應(yīng)用。

RFID-SIM卡具有下述應(yīng)用特點(diǎn):1)適用與現(xiàn)在市面上所有的移動(dòng)手機(jī)，支持GSM、TD-SC-DMA通信鏈路的基本移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。2)用戶界面友好，用戶通過手機(jī)菜單即可進(jìn)行各種手機(jī)票業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)操作。3)安全性高，內(nèi)部備份與加密機(jī)制保證數(shù)據(jù)安全和防欺詐。4)靈活性強(qiáng)，可以多渠道完成手機(jī)票業(yè)務(wù)。包括手機(jī)SIM(ToolKit)菜單操作，自助終端操作或通過門戶網(wǎng)站等方式來實(shí)現(xiàn)票務(wù)操作。5)應(yīng)用領(lǐng)域廣，幾乎可以涵蓋所有的票務(wù)功能。

2移動(dòng)票務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個(gè)移動(dòng)票務(wù)系統(tǒng)由終端管理控制平臺(tái)、通用電子票務(wù)平臺(tái)票務(wù)服務(wù)、SIM卡應(yīng)用接入管理平臺(tái)、手機(jī)支付服務(wù)平臺(tái)、票提供商系統(tǒng)、商戶、終端設(shè)備和手機(jī)用戶等組成。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大致如圖1所示。商戶和票提供商系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)該系統(tǒng)覆蓋的票務(wù)范圍，即該系統(tǒng)可以使用票類型，終端設(shè)備由終端管理控制平臺(tái)遠(yuǎn)程預(yù)設(shè)可售票的類型，由手機(jī)票自助票務(wù)終端與裝有RFID-SIM卡的用戶手機(jī)交互完成手機(jī)購票交易，被購置的手機(jī)票被準(zhǔn)時(shí)上傳給票提供商系統(tǒng)，并被安全地存儲(chǔ)在RFID-SIM卡中RFID的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域。圖1中的SIM卡應(yīng)用接入管理平臺(tái)主要用于對合法授權(quán)手機(jī)票自助票務(wù)終端設(shè)備安全模塊的管理、審計(jì)或新一代的應(yīng)用密鑰等。終端管理控制平臺(tái)主要對其所管轄的所有手機(jī)票自助票務(wù)終端遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理功能，主要包括手機(jī)票自助票務(wù)終端管理、狀態(tài)監(jiān)控、交易轉(zhuǎn)發(fā)、運(yùn)營參數(shù)管理和的SAM卡管理等。電子票務(wù)平臺(tái)票務(wù)服務(wù)由多個(gè)模塊組成，該平臺(tái)的相關(guān)信息需要與SIM卡應(yīng)用接入管理平臺(tái)、手機(jī)支付服務(wù)平臺(tái)。手機(jī)票自助票務(wù)終端設(shè)備內(nèi)嵌RFID-SIM讀卡器部件。本文著重描述該部件關(guān)于購票的軟件處理流程，包括移動(dòng)手機(jī)票購票和手機(jī)票回票等功能。

3設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3．1手機(jī)票自助票務(wù)終端設(shè)備

票務(wù)終端的原理如圖2所示，包括處理器、外部設(shè)備、PSAM卡以及RFID-SIM讀卡器。其中對于售票POS終端來說其處理器通常是指工控機(jī)，而他的外部設(shè)備就包括大屏幕的液晶顯示器，遠(yuǎn)紅外觸摸屏，票據(jù)打印機(jī)等等用來方便用戶人機(jī)交互的設(shè)備。當(dāng)手機(jī)票自助票務(wù)終端中的RFID-SIM讀卡器接收到來自擁有RFID-SIM卡的手機(jī)的無線射頻信號(hào)的時(shí)候，就會(huì)將信息傳遞給處理器，然后處理器通過對不同命令對RFID-SIM卡進(jìn)行不同的操作，如查詢和售票等。而手機(jī)票自助票務(wù)終端的消費(fèi)安全模塊PSAM用于脫機(jī)交易的安全認(rèn)證，確認(rèn)RFID-SIM卡手機(jī)的合法性。

3．2功能實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)

手機(jī)票自助票務(wù)終端的功能主要包括手機(jī)票信息查詢、手機(jī)票售票、手機(jī)票回票、后臺(tái)取票、手機(jī)錢包脫機(jī)消費(fèi)、簽到等等。手機(jī)票信息查詢功能是指查詢特定的手機(jī)(RFID-SIM卡)用戶所擁有的手機(jī)票信息。其中包括存在SIM卡內(nèi)存中的本地手機(jī)票以及存放與通票平臺(tái)的后臺(tái)手機(jī)票。本地手機(jī)票的查詢通過手機(jī)票自助票務(wù)終端的RFID-SIM讀卡器對RFID-SIM卡的直接查詢來獲取內(nèi)存中的手機(jī)票信息，從而展現(xiàn)給用戶，而后臺(tái)票的查詢則是通過首先獲取RFID-SIM卡的唯一應(yīng)用使用編號(hào)，然后再由手機(jī)票自助票務(wù)終端通過網(wǎng)絡(luò)將其作為檢索標(biāo)記到后臺(tái)查詢，將查詢結(jié)果通過報(bào)文展現(xiàn)給用戶，如圖3所示。

手機(jī)票售票功能即用戶在手機(jī)票自助票務(wù)終端從選擇所需要購買的手機(jī)票到最后手機(jī)票自助票務(wù)終端將售票信息寫入RFID-SIM卡和存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫的一系列過程中，包括待售票查詢、票種類型和數(shù)量的選擇、購票方式的選擇、手機(jī)支付和確認(rèn)完成購票等相關(guān)處理步驟，具體的處理如圖4(購票流程圖)所示。

手機(jī)票回票功能是指用戶在查詢到手機(jī)本地票信息后，將存放在手機(jī)RFID-SIM卡上的手機(jī)票通過手機(jī)票自助票務(wù)終端轉(zhuǎn)存到通票平臺(tái)的功能。后臺(tái)票取票功能是指用戶在查詢到手機(jī)后臺(tái)票信息后，將存放在通票平臺(tái)的手機(jī)票通過手機(jī)票自助票務(wù)終端轉(zhuǎn)存到手機(jī)RFID-SIM卡的功能。

手機(jī)錢包的脫機(jī)消費(fèi)功能是指用戶可以直接通過手機(jī)RFID-SIM卡的錢包功能完成消費(fèi)功能。這種支付方式相對于話費(fèi)扣除具有更簡單快速的優(yōu)點(diǎn)，這種錢包與票務(wù)的復(fù)合應(yīng)用使得整個(gè)手機(jī)票應(yīng)用更加流暢，操作也更直接。

簽到是指每次設(shè)備在使用前必須通過聯(lián)機(jī)模式向終端管理控制平臺(tái)進(jìn)行登記，在確認(rèn)其合法后方能進(jìn)行正常的使用，并且設(shè)備通過簽到的方式來獲取通信報(bào)文的加密密鑰。整個(gè)終端設(shè)備與平臺(tái)的接口使用的是短連接的方式來進(jìn)行交互，保證了網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用性。

3．3安全性與完整性設(shè)計(jì)

安全性與完整性方面也做到了充分的準(zhǔn)備，數(shù)據(jù)完整性和對發(fā)送方的認(rèn)證通過使用MAC(消息驗(yàn)證碼)來實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)的可靠性通過對數(shù)據(jù)域的加密來得到保證。為保證數(shù)據(jù)的可靠性和保密性，所有明文數(shù)據(jù)都通過密鑰進(jìn)行加密，收發(fā)雙方必須了解所用的加密技術(shù)才能正確加密和解密數(shù)據(jù)［2］。而密鑰管理使用的是二級(jí)密鑰體制:種子密鑰、卡片應(yīng)用子密鑰。不同類型的密鑰有不同的種子密鑰，再由種子密鑰按分散算法分散獲得對應(yīng)的電子票的應(yīng)用子密鑰，其中種子密鑰由噪聲源生成。MAC的計(jì)算采用雙倍長DES算法，如圖5MAC加密算法所示。

4軟件實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)

本案例的軟件開發(fā)環(huán)境采用WindowsXPEmbedded，軟件架構(gòu)采用了當(dāng)前主流的VisualStudio．net架構(gòu)。VisualStudio．net體系結(jié)構(gòu)提供中間層集成框架用來滿足無需太多費(fèi)用而又需要高可用性、高可靠性以及可擴(kuò)展性的應(yīng)用的需求。通訊模塊［3］部分采用VisualC++進(jìn)行開發(fā)，主要部分定義如下:（略）。終端軟件界面如圖6所示。

5結(jié)語

本文所討論的票務(wù)終端的設(shè)計(jì)作為國撥項(xiàng)目已經(jīng)通過移動(dòng)研究院和國家的驗(yàn)收，并在上海世博會(huì)和上海軌道交通中得以應(yīng)用，即便捷又環(huán)保，符合現(xiàn)代人的消費(fèi)理念，相信在不久的將來會(huì)被越來越多的人們所接受。