引 言

伴隨網(wǎng)絡(luò)帝國的崛起、移動技術(shù)的融合發(fā)展以及創(chuàng)新的民主化進(jìn)程，智慧城市已經(jīng)滲入到人們生活的各個方面，“互聯(lián)網(wǎng) + 燃?xì)狻钡男率嚼砟钊谌氲酱蠼媳?。本文提出的燃?xì)?IC 卡圈存機(jī)針對普通 IC 卡燃?xì)獗碓O(shè)計，聯(lián)合中國銀行， 使 IC 卡表普通居民用戶、工商業(yè)用戶可以 24 小時隨時隨地購買天然氣，大大提高了用戶體驗，降低了燃?xì)夤镜倪\維成本。

1 圈存機(jī)設(shè)計思路

燃?xì)饫U費一直以來只能在燃?xì)夤净虼頇C(jī)構(gòu)進(jìn)行辦理，燃?xì)?IC 卡圈存機(jī)的出現(xiàn)完全摒棄了這種模式，用戶只需在手機(jī)網(wǎng)絡(luò)繳費后，在就近的燃?xì)?IC 卡圈存機(jī)上將氣量寫入 IC 卡，便可繼續(xù)正常使用燃?xì)狻?

1.1 圈存機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圈存機(jī)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以最簡應(yīng)用為主，同時具備數(shù)據(jù)傳輸安全、訪問速度快的特點。交換機(jī)與各終端節(jié)點間采用易維護(hù)、配置靈活、故障隔離檢測容易、網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)快的星型結(jié)構(gòu)，主干線路選用 10/100 Mbit/s 到桌面，100 Mbit/s 連接到主機(jī)的快速以太網(wǎng) [1]。另外，公司及各營業(yè)廳可通過 VPN 連接到中心交換機(jī)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

整個結(jié)構(gòu)自頂向下，數(shù)據(jù)庫居于頂端，是整個網(wǎng)絡(luò)的核 心 ；Web服務(wù)器主要負(fù)責(zé)應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)布，以及售氣點終端機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行訪問的管理 ；各營業(yè)廳售氣終端通過 Web服務(wù)器對系統(tǒng)進(jìn)行操作，完成客戶檔案管理、售氣等管理業(yè)務(wù) ； 售氣終端即圈存機(jī)，放置于社區(qū)、燃?xì)夤?、銀行等公共場所， 方便用戶使用。

1.2 軟件系統(tǒng)架構(gòu)

軟件系統(tǒng)主要采取開源的 iBatis 持久層框架，圈存機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)與燃?xì)獗矸?wù)器連接，兩者之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)均經(jīng)過加密。燃?xì)獗矸?wù)器與中國銀行服務(wù)器間利用 VPN（虛擬專用網(wǎng)絡(luò)）專線實現(xiàn)，確保支付及充值確認(rèn)碼的安全 [2]。軟件系統(tǒng)架構(gòu)如圖 2 所示。

1.3 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

圈存機(jī)的充值實現(xiàn)需要由燃?xì)夤?、中國銀行、燃?xì)獗韽S家共同參與，進(jìn)而完成向 IC 卡充值，滿足“讓網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)多跑路，讓群眾少跑路”的智慧城市建設(shè)要求。用戶可直接在中國銀行手機(jī)銀行上進(jìn)行繳費，輸入燃?xì)獗韺?yīng)的 14 位燃?xì)饪ㄌ?，核對信息無誤后輸入要購買的氣量或金額，繳費成功后會收到充值確認(rèn)碼。用戶可在就近的圈存機(jī)上進(jìn)行寫卡操作，寫卡時核對信息無誤后，輸入充值確認(rèn)碼，點擊寫卡， 成功后便可插入自家燃?xì)獗韮?nèi)，正常使用天然氣。圈存機(jī)寫卡業(yè)務(wù)流程如圖 3 所示。

圖 3 圈存機(jī)寫卡業(yè)務(wù)流程圖

圈存機(jī)除了寫卡外，還可進(jìn)行讀卡操作，以便用戶進(jìn)行信息查詢。正確插入燃?xì)?IC 卡，點擊屏幕上的“讀卡”，會出現(xiàn)如圖 4 所示的用戶信息。

圖 4 讀卡信息界面

2 關(guān)鍵技術(shù)的使用

本文系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下功能 ：

(1) 通過預(yù)加載技術(shù)，提高用戶操作的體驗度

圈存機(jī)在設(shè)計時專門添加預(yù)加載技術(shù)，在網(wǎng)頁全部加載之前，對一些主要內(nèi)容進(jìn)行加載，以提供給用戶更好的體驗， 減少等待時間 [3]。用戶在使用圈存機(jī)時，后臺將所需資源提前請求加載到本地，需要用到時直接從緩存提取資源，避免了頁面內(nèi)容過于龐大，而未使用預(yù)加載技術(shù)的頁面就會長時間地展現(xiàn)為一片空白。

(2) 通過雙重身份認(rèn)證，防止非法終端連接

安裝圈存機(jī)時，必須通過加密狗 + 授權(quán)文件雙重身份驗證完成注冊，缺一不可，一定程度上可防止非法終端的連接。圈存機(jī)利用 Obj，DLL，Active 控件提供操作軟件狗的接口函數(shù)，在應(yīng)用函數(shù)中直接對其進(jìn)行調(diào)用，一定程度上有效地阻止了潛在威脅。安裝圈存機(jī)所需的序列號、注冊碼以及注冊文件均通過 AES 的加密方式進(jìn)行傳送。

(3) 動態(tài)生成隨機(jī)數(shù)，保證寫卡安全可靠

動態(tài)口令使用便捷，且具有與平臺無關(guān)性，其優(yōu)勢在于與各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)快速無縫互操作，是一種較為穩(wěn)定、高效、支持多種認(rèn)證模式的身份認(rèn)證技術(shù)，已應(yīng)用于多種行業(yè) [4]。本文圈存機(jī)采用動態(tài)生成的方式，用戶繳費成功后，系統(tǒng)根據(jù)專門的算法生成一個不可預(yù)測的隨機(jī)數(shù)字組合（即充值確認(rèn)碼）返回給用戶，用戶在圈存機(jī)上寫卡時，只有輸入正確的充值確認(rèn)碼，方可進(jìn)行寫卡操作。填寫充值碼界面如圖 5所示。

圖 5 填寫充值碼界面

(4) 通過消息互鎖機(jī)制，防止多卡操作的問題

本文消息互鎖機(jī)制分同時間同卡號互鎖和不同時間同卡號互鎖兩種方式。圈存機(jī)系統(tǒng)采用多線程訪問機(jī)制，當(dāng)一個線程訪問該類的某個數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)進(jìn)行自動檢索，若發(fā)現(xiàn)有相同卡號同時存在，鎖死該卡號使其不能再進(jìn)行其他操作， 進(jìn)而防止出現(xiàn)非法盜用的現(xiàn)象。另外，若用戶的 IC卡丟失， 當(dāng)用戶補辦后，系統(tǒng)會自動將原先的IC卡鎖死，不得再次使用。

3 圈存機(jī)特點

圈存機(jī)的設(shè)計實現(xiàn)了用戶就近充值寫卡，改變了之前必須去燃?xì)夤境渲档木置妫瑫r還具備以下特點 ：

(1) 中國銀行便捷繳費充值

中國銀行手機(jī) APP 與終端圈存機(jī)利用接口通信，IC 卡用戶直接通過中國銀行手機(jī)銀行進(jìn)行燃?xì)饫U費，對于用戶、燃?xì)夤?、銀行以及燃?xì)獗韽S家都是利好的事情，可謂“一舉四贏”。

(2) 設(shè)備投入小、運營成本低

該系統(tǒng)可直接利用目前現(xiàn)有且成熟的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與相關(guān)設(shè)備，無需投入過多設(shè)備費用。用戶直接在圈存機(jī)上寫卡，省去了燃?xì)夤敬罅康娜肆?、物力，降低了燃?xì)夤镜倪\營成本。

(3) 系統(tǒng)安全性高

所有的應(yīng)用程序都在中心 Web 服務(wù)器上，不會暴露給客戶端，降低了程序與數(shù)據(jù)被篡改的可能性 [5]。由于客戶端瀏覽器必須通過 Web 服務(wù)器，降低了非法訪問數(shù)據(jù)庫的可能性， 成熟的Internet 網(wǎng)絡(luò)以及VPN 設(shè)備保證了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩浴?

(4) 客戶端維護(hù)方便

圈存機(jī)可實現(xiàn)繳費票據(jù)打印，為燃?xì)夤救細(xì)鈽I(yè)務(wù)功能提供更多接口，方便業(yè)務(wù)擴(kuò)展。

4 結(jié) 語

本文提出了智慧燃?xì)馕锫?lián)網(wǎng)燃?xì)獗砣Υ鏅C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用 B/S 架構(gòu)，利用 JavaEE 技術(shù)平臺進(jìn)行搭建，聯(lián)合中國銀行，實現(xiàn)了用戶就近充值寫卡。據(jù)悉，第一批 IC 卡燃?xì)獗砣Υ鏅C(jī)已在閻良地區(qū) 10 個地方進(jìn)行試點，目前效果良好，得到了廣大用戶一致好評。