校园一卡通系统中应用集成接口的设计与应用

文章出处：http://www.ifyousmell.com 作者：廖华江，钟剑 人气： 发表时间：2011年07月09日

“校园一卡通”系统是架构在校园网上，利用计算机、网络设备、终端等设备，充分发挥校园网络优势，借助于卡片载体，实现先进的信息化管理的系统。高校的校园一卡通从最早单一的消费结算到目前涵盖高校教学管理、实验室管理、图书馆管理、机房管理、后勤管理及水控电控等学校管理的方方面面，是一个涉及面非常广的系统工程，它包括为提供基础数据和认证结算的系统平台，和为校园各种需要身份认证及消费结算的场所开发的应用系统两部分。系统平台主要是提供身份识别和电子支付的后台服务功能，为“以卡代证”和“以卡代币”提供平台支持。为满足校园管理的各种需求，越来越多的应用系统集成到一卡通中来，这些应用系统大大提高了高校教学、管理、生活和服务的水平。与此同时，在应用系统集成到一卡通过程中也出现了诸多问题。

    在校园一卡通系统中，关于教师、学生、班级、部门等基础数据及消费结算数据都由系统平台管理，而在应用系统中往往也需要使用到这些基础数据，但这些专业的应用系统往往都是自成体系，并非专为一卡通系统设计的。有自己的数据管理和存储模块，这样同样或类似的数据需要在多个系统中同时存在，此时就会产生数据冗余。当一卡通后台数据发生变化时，很难及时在各个应用系统中同时反应并由此带来数据的不一致性。另外，在需要产生消费扣款的应用系统中，消费产生的流水也必须上传到一卡通的系统平台进行统计结算。为使应用系统能与系统平台对接，必须在系统平台与应用系统之间设计接口，用以完成数据共享与同步。应用系统通过接口对接到一卡通平台中，既能保证后台数据安全 也能减轻后台服务器的负荷。另外，接口实际上承担了部分后台服务器的功能，当后台服务器因紧急情况停机时，应用系统因有接口的支持不至于瘫痪，为系统维护提供了方便。

    1 一卡通系统体系结构

    校园一卡通系统的规划和建设应遵循”一体化、两级体系、三层结构”的原则 J。整个校园一卡通系统可以分为一卡通后台，应用接口和应用系统三层，如图1所示。
    (1)一卡通后台，是一卡通基础平台，包括核心服务器和中心数据库，还包括对后台进行管理监控和查询的相关工作站，如卡务管理、系统管理和结算管理等。这些构成了一卡通系统平台的核心功能。
    (2)应用接口，是各种应用系统对接一卡通后台的接口层。包括接口服务器和本地数据库，数据库用于存储机构和用户数据、黑名单和消费流水数据等。
    (3)应用系统，即各种丰富校园一卡通功能的第三方系统。一般包括了应用服务器，数据库，客户端，刷卡工作站和刷卡器等。

    2 校园一卡通系统集成接口功能需求

    根据接口在整个一卡通系统中的地位与作用，其需要实现以下功能：

    2.1 同步院系部门数据和帐户数据：在很多应用系统中，如图书馆管理系统、机房管理系统等，因系统本身的功能需要，都要求有自己的用户数据，并提供相应的用户管理功能，这些院系部门和用户数据都可以从一卡通后台的数据库中获取。当一卡通平台的用户数据发生变化时，如新增用户、删除用户，或用户的属性变更时，这些变化需要及时同步更新到各应用系统中。因此，在接口中必须提供相应的院系部门数据和用户数据同步功能。接口提供的功能中，既可以一次将所有在库的院系部门数据和用户数据同步到应用系统中，也可以是增量同步，即在一卡通平台中的院系部门数据和用户数据发生变化时，这个变化也要能通过接口同步到应用系统中。增量同步的策略主要是通过比较版本号，同步版本不一致的，就可以获取更新的数据。
    2.2 消费流水数据采集上传：在需要刷卡扣费的应用系统中，如机房管理扣取上机费用、校医院刷卡收取门诊医药费用，在刷卡扣费成功后，会产生一条收费流水数据，包括卡号、流水号、扣费金额、余额、刷卡端编号等数据，这条流水数据必须通过接口上传到一卡通系统平台中进行消费结算。因此，接口中必须提供采集流水并上传到一卡通数据平台的功能。
    2.3 卡帐户认证：校园一卡通系统中卡帐户的认证是基本功能，所有刷卡端的首要任务就是进行卡帐户的认证功能，在接口中主要依据黑名单实现卡帐户认证的功能。
    2.4 黑名单下载：卡务管理系统中挂失或失效的卡帐户信息会形成黑名单，并下载到接口中存储，以便刷卡端进行认证。黑名单功能主要是为卡帐户认证提供依据，是存储在接口程序本地，并不是下载到应用程序中。
    2.5 机具设备认证：为保证数据安全，一卡通系统中所有的机具设备和管理终端都必须是在系统中登记注册过的，当机具设备的管理软件启动时，需要到接口中进行认证。

    3 校园一卡通接口系统架构

    应用接口的系统架构可以分为六个模块：
    (1)用户界面：即提供给用户控制系统的操作界面，管理员可以控制系统运行的关键参数。
    (2)数据同步模块：通过与一卡通后台建立套接字连接，进行数据传送和协调双方运行，进行会话管理等，这时接口是充当客户端角色。同时，还通过与应用服务器建立连接，接受应用系统请求，完成数据同步功能，这时接口充当服务器端角色。

  (3)验证模块：接口还承担卡帐户和机具设备的认证功能，通过与数据库中存储的相关数据，验证刷卡用户或机具设备的合法性。
    (4)流水采集上传模块：通过与后台及刷卡工作站的连接，完成流水采集和上传流水到一卡通后台的功能。
    (5)逻辑控制模块：负责接口各部分工作模块的协调控制功能。
    (6)数据访问模块：通过单独的数据访问层，将业务逻辑与数据库分离。有利于系统维护，使得系统层次清晰。

    4 接口关键业务流程

    接口的关键业务功能可以分两个方面，一是与一卡通后台的数据同步，二是应用系统运行时的身份认证和交易结算处理。下面分别描述这两部分业务流程。

    4.1 数据同步业务流程

    数据同步分为整体同步和增量同步两种。整体同步即一次将接口本地数据库中有关的表中的数据同步到应用系统相关的数据表中，因可能存在的平台和数据库之间的差异性，这中间可能涉及到相关数据表示的转换问题。增量同步则是在后台数据发生变更时，将变量的信息同步到应用系统中，避免数据的不一致。增量数据同步可以分为三个步骤：第一步，当一卡通后台检测到相关数据的变更时，启动同步过程，将变更的数据按协议传送到接口中，这个过程是采用“推”的方式，不需要接口不断询问一卡通后是否有数据变更。第二步，应用系统向接口查询更新数据。应用系统从接口中同步更新数据则采用“拉”的方式，即应用系统每隔一定的时间间隔就向接口询问是否有数据更新。第三步，如有更新则启动数据同步过程，将最新的数据变更同步到应用系统中。通过这个流程可以看到，应用系统并非直接与一卡通后台联系，而是通过专用的应用接口来完成。这样设计一是保证一卡通后台数据的安全性，同时也有效缓解后台服务器的负荷。

    4.2 应用系统运行时的身份认证和交易结算处理流程

    认证过程：
    (1)持卡人刷卡；
    (2)刷卡端向接口申请卡帐户认证；
    (3)接121返回认证结果；
    (4)刷卡端向应用服务器进行用户身份认证；
    (5)应用服务器返回身份认证结果；
    (6)刷卡完成。
    交易结算过程：
    (1)持卡人刷卡结算；
    (2)刷卡端向应用服务器查询消费数据；
    (3)应用服务器返回消费金额；
    (4)刷卡端刷卡扣费，流水上传至接口；
    (5)接口返回确认；
    (6)完成刷卡结算，显示结果信息。

    在应用系统运行时，接口主要在用户进人和登出时参与进来。在用户进入应用系统之前必须经过刷卡认证，此时往往是双认证，即卡合法性认证和用户身份合法性认证，刷卡端在读取了IC卡中卡号信息后，首先向接口申请卡帐户合法性认证，通过后，再向应用服务器申请用户合法性认证，只有通过了双认证的持卡人才允许进入应用系统。在用户使用完应用系统登出时，也要到刷卡端进行消费结算，此时刷卡端会首先向应用服务器查询用户消费的数据，接着从卡中扣除相应的金额，然后形成相应的消费流水，并上传到接口中，最后向用户显示消费的金额，完成刷卡结算的过程。

    5 结束语

    校园一卡通系统中的应用集成接口是各种应用系统集成到一卡通系统中的桥梁，承担着数据同步、用户认证、流水采集上传的重要功能。本文从应用接El的系统架构，业务流程和功能模块三个方面对应用接口的设计与应用进行了阐述。随着各种系统集成技术的成熟与完善，并应用到校园一卡通系统集成中来，校园一卡通的应用将越来越丰富，为信息化校园建设铺设一个完善的基础平台。《赣南师范学院学报》（(赣南师范学院现代教育技术中心 廖华江，钟剑）

    参考文献：
    [1] 孙小权。邹丽荚。校园一卡通的方案设计与管理[J]。实验室研究与探索。2004(3)：29—31。
    [2]杨子云，罗洪泽。校园一卡通系统的建设与实践——新中新集团副董事长杨子云做客赛迪网访谈实录[J]。金卡工程，2007(1)：38。
    [3]李宏芳。一种高安全的校园多功能一卡通设计[J]。计算机与现代化，2005(2)：79。
    [4] 张升平。数字化校园之校园一卡通的建设[J]。重庆工商大学学报(自然科学版)。20o8(I)：58。