【原創】Metro大都會掃碼乘地鐵技術大揭密

 

本文觀點僅爲技術猜解，不表明官方線上真實方案。

 

 

 

風靡上海的掃碼乘地鐵，從2018年1月20日全面支持，至今近10天了。起初不覺得然，過了大概1個禮拜左右，也下載了Metro大都會APP，開始體驗掃碼乘地鐵的秒速進站（0.5秒進出站），使用的過程當中，好奇心使然，讓我看是對這套技術方案越來月感興趣，而後就留心觀察，並結合本身的經驗和技術，對這套方案進行拆解與分析。

最開始覺得整個系統可能分爲4部分，分別是：閘機部分  、手機APP  、服務端接口  、運營平臺

 

其中閘機部分，包含2部分，一個主機或者單片機 和一個掃描頭，具體以下：

(1) 掃描頭，負責拍照用戶手機乘車二維碼

(2) 主機或者單片機，負責與服務端接口進行通訊，並將乘車二維碼的信息上傳至服務端。同時該主機或者單片機具備惟一編碼，用戶掃碼進站或者出站的時候，該主機除了上傳用戶乘車碼信息，還會帶上該閘機（閘機中的主機或者單片機）的惟一編碼信息。

手機APP部分，包含註冊登陸、綁定支付寶或者銀聯卡、乘車碼、乘車記錄、資訊等，具體以下：

(3) 註冊，用戶使用手機號，並獲取驗證碼註冊，該手機號做爲用戶登陸或者乘車的憑證項之一。

(4) 綁定支付寶或者銀聯卡，做爲乘車付費的代扣項。應該是對接了支付寶的商家免密代扣，銀聯卡的應該也是相似的。

(5) 乘車碼，作爲乘車進站或者出戰的有效憑證。細心的朋友可能會發現，這個乘車二維碼，每次打開都會不同。不過，從技術角度來講，二維碼的實質主要內容，確定不會變的，變的只是你打開二維碼的時間。不過，這個二維碼的信息被加密了的，目前看，應該是使用了AES加密和hex加密技術，不過經常使用的核心信息，依然是根據用戶的手機號、用戶登陸憑據、支付類型、時間戳、加密因子、密鑰、簽名等進行加密。

(6) 乘車記錄，目前根據手機APP中的乘車記錄來看，記錄中包含了本人全部的乘車出入站點和時間等信息，固然，你會發現你的出入站中包含了中文 和一串編碼，而這個編碼則正是出入站閘機的主機或者單片機的惟一編碼。只要你掃碼進站或者出站了，你的當前出入站的信息，就會在乘車記錄裏。對於每一次起止路程，都是2條記錄，這2條記錄分別標識出或者入。

 

上述的思路這裏，我盡然默默的相信了這種方案，不過很快就發現不對了。疑問在哪裏呢，首先，用戶打開乘車頁面時，發現必需要打開藍牙，纔可以出現乘車二維碼。那麼，這裏的藍牙在這裏充當的角色是什麼呢？

繼續深究，發現藍牙在這個方案中充當着舉足輕重的做用。具體以下：

手機必須開啓藍牙，而後才能進站或者出戰掃碼。那麼隱祕的地方，應該就在閘機那裏了。閘機處確定是有一個藍牙設備，與手機藍牙之間進行數據通訊和數據校驗使用。那麼，上述的方案，在閘機部分，應該肯定爲：掃描頭、藍牙、單片機。

那麼掃碼進站並出站的一次完整的乘車過程，具體流程，能夠大體劃分爲以下幾個步驟：

一、手機打開藍牙、手機APP 打開乘車二維碼

二、用戶將手機APP 在距離閘機掃碼窗口5CM處時，閘機內的藍牙設備與手機藍牙進行近距離鏈接

三、閘機掃描頭掃描乘車二維碼，並解析出二維碼數據，並傳送給單片機處理

四、單片機將二維碼解析後的數據，再結合本單片機的惟一編碼（閘機編碼），經過藍牙數據通信，進行用戶進出閘機的身份檢驗，以確認該用戶確實要進行掃碼出入的動做。

五、第4步驗證經過後，單片機發送指令（信號），打開閘機，或者是閘機的輪軸轉動到對應的位置。

六、手機APP，此時記錄下當前用戶，根據某時間戳，在某閘機出，進行過進出站。也就是手機上看到的乘車記錄。若是是進站，手機上會顯示1條進站的時間、進站的站名、進站閘機編碼（單片機編碼）。

七、同時，手機APP做爲遠端，將本次的乘車記錄，經過服務端接口，上傳至系統運營平臺（你們可能會有點擔憂，是否會上傳本身的隱私信息，目前的拆解來看，APP的僅僅只是上傳你的乘車記錄，便於系統對於本次乘車進行里程計算與收費扣費，並不會上傳其餘信息，仍是比較安全放心的）。

八、當用戶要出站時，再次打開乘車二維碼，掃碼過閘機，其餘的步驟與上述同樣。

九、出站後，APP上提示用戶將會在30分鐘內，扣除車費。這裏須要說明的是，爲什麼是在30分鐘呢，目前分析，有以下幾點：

① 大量的用戶進行出站動做，系統須要對這些用戶進行扣款，批量的扣款操做，存在併發。

② 對接的支付寶或者銀聯支付的扣款操做，會存在網絡延時

③ 系統定時任務執行訂單的代扣付款操做

④ 出站後，業務運營平臺，須要根據用戶的入出站，進行里程計算，選取最短里程進行扣費計算，相對耗時。

由上所述，對整個平臺的方案，目前可劃分爲以下：

一、閘機部分，主要分爲：

(1) 主要部件：

① 單片機、掃描頭、藍牙

(2) 功能部分：

① 掃描頭讀取乘車二維碼信息

② 藍牙進行數據交換

③ 單片機，二維碼信息接收、藍牙數據信息通信、驅動閘機打開與關閉關動做

二、手機部分，主要分爲：

(1) 獲取權限部分

藍牙權限、網絡權限、文件讀寫權限、系統參數權限等

(2) 功能部分

手機號註冊登陸，乘車二維碼顯示、藍牙數據交換及用戶進出站身份校驗、乘車記錄查看、乘車記錄上傳等

三、服務端接口部分，主要分爲：

(1) 獲取短信驗證碼、用戶註冊、用戶登陸、生成乘車二維碼、乘車記錄上傳等

四、運營平臺部分，主要分爲：

用戶管理、用戶帳戶管理、站點管理、站點閘機管理、用戶乘車記錄管理、用戶乘車訂單管理等

五、第三方支付平臺支付對接：

(1) 支付寶商家免密代扣對接

(2) 銀聯卡商家免密代扣對接

(3) 用戶乘車訂單支付及支付結果通知或者回調

 

 

上述方案，僅表明我的觀點。不表明Metro大都會真實方案。

 

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