上海公共交通一卡通系统的建设与发展

　　5)消费设备

　　由于上海交通卡系统是多应用的系统，因此各种消费设备的实现方式也有比较大的区别，但所有的设备都遵从同样的交易流程，从而保证了整个系统内的IC卡交易处理的统一。所有的消费设备均采用带有DES协处理器的高速PSAM卡作为安全模块，从而保证了的交易过程和密钥运算的安全。尽管各种消费设备有比较大的区别，但其功能模块基本相同，如图三所示：

　　三、系统的运营管理

　　1、系统的安全管理

　　公共交通一卡通系统虽然是小金额的消费系统，但由于数量大、分布广，管理难度非常大，系统的安全控制措施是非常重要的。上海的系统从设计的开始阶段就对系统安全十分重视，多次邀请各方面的专家共同出谋划策，上海公共交通一卡通系统采取的安全控制措施主要包括：

　　1)完善的卡片安全管理：由于上海的系统中采用的是拥有自主知识产权的IC卡芯片和接口芯片，射频部分的加密和双向认证采用了特别的机制，提高了射频通信的安全性；卡内的密钥采用“一扇区一密，一卡一密”的机制，使用卡片的唯一性数据对主密钥进行密钥分散，采用国际流行的3DES算法，符合建设部城市公用事业IC卡应用的安全规范，极大的提高了整个系统的防攻击能力；

　　2)所有设备内均采用安全模块（SAM卡）进行密钥分散和密钥运算，所有敏感数据和中间结果均存放在安全模块内部，无法进行跟踪，保证了设备的安全；

　　3)每条交易记录均使用TAC机制保证数据的完整性，使交易数据不可篡改、不可伪造，清算中心使用硬件加密机进行TAC校验；

　　4)中央清算中心和分系统结算中心之间的所有的数据交换均使用MAC认证，采用硬件加密机进行MAC的生成和校验，即保证了处理速度又提高了系统的安全性；

　　5)系统黑名单机制可以在24小时使可疑卡片被禁止使用。

　　2、系统运行的可靠性保证

　　随着系统应用的推进，保证系统运行的可靠性将成为运营管理的主要任务。特别是当达到一定的发卡量和交易量后，如果发生系统崩溃的事故，后果将十分严重，而且会对整个系统的推广造成毁灭性的打击。上海公共交通一卡通系统的设计采用了多种手段保证系统的可靠性，主要的措施包括：

　　1)中央清算系统在每一个环节都实现热备份的运行机制，包括通讯线路，路由器，交换机，UPS，硬件加密机和主机系统。由3台HP-N4000的主机组成的主机系统采用专业的实时热备份软件保证24小时不停机运行；

　　2)采用专业公司的成熟的通信中间件软件产品保证通信数据的可靠性和完整性；

　　3)使用多种数据备份机制保证交易数据的完整保存。有利用磁带阵列（AUTORAID）进行数据备份的，有利用应用系统进行交易数据的备份的，也有利用ORACLE数据库进行在线备份的。多种的备份方法确保了数据的完整性，增加了系统的可靠性；

　　4)系统内所有的软硬件产品在投入生产环境之前均进行了严格完整的测试，同时建立了完善的维护保障体系，保证系统内各种设备的稳定运行。

　　3、行业的运行管理

　　对于一个跨行业的多应用系统来说，做好整个系统的协调管理工作是非常复杂和困难的工作。上海仅用了不到两年的时间，完成了从开始建设公共交通卡系统，到实现五个不同的公共交通行业的接入的工程，不能不说是一个奇迹。上海的交通卡系统是中国大陆地区第一个，也是目前唯一一个在公共交通领域已经实现了多行业多应用的系统，其中行业的管理经验是值得其他城市借鉴的。归纳起来，主要包括以下几点：

　　1)系统设计时充分考虑不同行业的不同运营需求。在需求分析阶段，设计人员用大量的时间和精力与运营管理部门的管理人员进行沟通，尽可能地满足运营需要。人机界面的设计也充分考虑了易用性的问题。

　　2)在涉及到需要对原有系统进行改造时，尽可能保持兼容或平稳过渡，方便用户的使用和运营管理。

　　3)充分发挥各行业主管部门的积极性，在行业管理上仍然采用原有的管理层次和管理流程。上海交通卡系统的建设和扩容过程中，上海东方交通卡公司始终与各行业的主管部门保持着密切的联系，协调各项工作的顺利推进；

　　四、上海公共交通一卡通系统的现状和未来

　　1、目前的系统规模

　　上海公共交通一卡通工程经过三年多的建设和两年多的运营，已在全市形成了相当的规模，基本覆盖了全市主要的公共交通工具，系统的稳定性和可靠性有了很大的提高。目前已在市区超过8000辆公交车，地铁一号线、二号线全线（自动换乘），8条轮渡线路，超过32000辆出租车和明珠线轻轨实现了公共交通卡的应用，2001年初提前实现了连通五大公共交通行业的既定目标。目前，公共交通卡已成功应用到包括高速公路收费、停车场收费、汽车租赁、住宅小区收费及门禁等许多相关领域，远远超出了系统设计时设定的目标。目前已累计发卡超过430万张，并建立了1500多个售卡充资点（包括代理售卡点）。公共交通卡已为广大市民接受，成为许多市民出行的付费工具。每日的交易量已达到100万笔以上。

　　2、未来的建设规划

　　城市公共交通一卡通工程是关系到千万人日常生活的重大工程，目前的上海公共交通卡已深入到市民生活的方方面面。今年9月，上海的公共交通卡与无锡交通卡成功实现了跨地区的联运，这也是国内首次实现跨地区的交通卡联运，上海公共交通卡系统的建设和推广工作又一次走在了全国前列。

　　由于上海公共交通卡系统从设计时就充分考虑了未来应用的扩展，在卡片结构设计、安全体系、系统架构设计和数据库设计中都保留了未来其他应用或系统接入的可能，从技术上保证了未来新的应用可以灵活的接入整个交通卡系统。通过今年系统进行的几次大数据量模拟实验，已证明系统的性能完全满足甚至超过了设计指标。

　　上海的公共交通卡系统建设现已进入了良性的循环，其应用范围不断扩大，发卡量、使用量和市民的认可程度不断提高。目前，推进公共交通卡的应用不仅是公共交通行业的共识，而且也受到了其他服务行业的关注，公共交通卡为市民提供了巨大的便利。

　　在上海的公共交通建设中，轨道交通将成为今后几年的重要发展方向。在未来建设和开通的轨道交通线路中，都将可以使用上海公共交通卡作为付费媒介，并最终实现交叉线路的自动换乘。同时，上海公共交通卡的应用还在高速公路收费领域拥有广阔的应用空间。未来的公共交通卡不仅可以为市民的出行提供快捷便利的支付手段，还将在市民的日常生活中发挥越来越大的作用。

　　五、结束语

　　上海城市公共交通一卡通工程是国内第一个有如此广泛应用，且完全依靠国内技术力量开发建立的系统。通过本项目的成功实施，提高了上海市社会公共交通事业的服务管理水平，向市民提供了更加便捷的交通服务结算方式，与上海作为国际大都市的形象相吻合，是上海市信息化建设取得的重要成果。上海公共交通一卡通系统的建设与成功运行，对今后我国其他大中城市实行城市交通电子结算系统提供了借鉴作用。