輕鬆掌握ISO8583報文協議

     最開始時,金融系統只有IBM這些大的公司來提供設備,象各種主機與終端等。在各個計算機設備之間,需要交換數據。我們知道數據是通過網絡來傳送的,而在網絡上傳送的數據都是基於0或1這樣的二進制數據,如果沒有對數據進行編碼,則這些數據沒有人能夠理解,屬於沒有用的數據。起初的X.25、SDLC以及現在流行的TCP/IP網絡協議都提供底層的通訊編碼協議,它們解決了最底層的通訊問題,能夠將一串字符從一個地方傳送到另一個地方。但是,僅僅傳送字符串是沒有太大意義的,怎樣來解析字符串代表什麼內容是非常重要的,否則傳送一些“0123abcd”的字符串也是無用的亂碼。

     讓我們隨着時光回到幾十年前的某個時刻,假設我們被推到歷史的舞臺上,由我們來設計一個通用報文協議,來解決金融系統之間的報文交換,暫且稱該協議叫做ISO8583 協議。此時,技術是在不斷的前行,當初IBM一支獨秀的局面好像已經不妙了,各種大小不一的公司都進入金融行業以求能有所斬獲,呈一片百花齊放的局面。我們怎樣來設計一個報文協議,能夠將這些如雨後春筍般出現的所有公司都納入進來,其實也不是一件很簡單的事。

      我們還是先一步步的來考慮吧。金融行業其實涉及到的數據內容並不是成千上萬,無法統計,恰恰相反,是比較少的。我們都可以在心底數得過來,象交易類型、帳號、帳戶類型、密碼、交易金額、交易手續費、日期時間、商戶代碼、2磁3磁數據、交易序列號等,把所有能夠總結出來的都總結起來不過100個左右的數據。那我們可以首先簡單的設計 ISO8583,定義128個字段,將所有能夠考慮到的類似上面提到的“帳號”等金融數據類型,按照一個順序排起來,分別對應128個字段中的一個字段。每個數據類型佔固定的長度,這個順序和長度我們都事先定義好。這樣就簡單了,要發送一個報文時,就將128個字段按照順序接起來,然後將接起來的整串數據包發送出去。

     任何金融軟件收到ISO8583包後,直接按照我們定義的規範解包即可,因爲整個報文的128個字段從哪一位到哪一位代表什麼,大家都知道,只要知道你的數據包是ISO8583包即可,我們都已經定義好了。比如第1個字段是“交易類型”,長度爲4位,第2個字段位是“帳號”,爲19位等等。接收方就可以先取4位,再取接着的19位,依次類推,直到整個數據包128個字段都解完爲止。


其實這種做法真是簡單直接,基本上就可以滿足需要了。不過我們有幾個問題要思考下:
1、 我怎麼知道每個字段的數據類型呢,是數字還是字符?
2、 每個傳送的報文都把128個字段都傳過去,那網絡帶寬能夠承受得了,有時候我可能只需要其中5個字段,結果多收到了123個無用的字段。
3、 如果我某些字段的長度不固定,屬於變長怎麼辦,因爲你現在解包是當作數據包每個字段都是固定的,用C語言解包時直接依靠指針取固定長度的一串字符做爲一個字段。

我們來一一解決這些問題。

     第一個問題簡單,我在定義ISO8583時除了定義每個字段表示什麼,還規定其內容是數字或是字符等即可。考慮可能出現的類型不過有以下幾種:字母、數字、特殊字符、年月日等時間、二進制數據。比如我對128個字段中的“商戶類型”字段定義其長度是15,同時定義其類型爲字母。再精細點,如果“商戶類型”裏面的數據同時包括數字和字母呢?那我們就定義其類型爲字母也可,爲數字也可,即一個字段可以同時屬於多個類型。

     第二個問題稍微複雜點。其本質就是如果我只傳128個字段的5個字段,接收方怎麼知道我傳了哪幾個字段給它了。要是我們把剩下的123全部填成0或其他特殊標識,標明該字段不需要使用?這種處理方法沒有半點用處,沒有解決網絡帶寬的本質問題,還是要傳128個字段。

     換個思路,我在報文前面加上個包頭,包頭裏麪包含的信息能夠讓別人知道只傳了5個字段。怎樣設計這個包頭,可以這樣,我們用16個字節,即128個 bit(一個字節等於8bit)來表示128個字段中的某個字段是否存在。每個bit在計算機的二進制裏面不是1就是0,如果是1就表示對應的字段在本次報文中存在,如果是0就是不存在。這樣好了,如果別人接收到了ISO8583報文,可以先根據最前面的報文頭,就知道緊接着報文頭後面的報文有哪些字段,沒有哪些字段了。比如,我要發送5個字段,分別屬於128個字段中的第2、3、6、8、9字段,我就可以將128bit的報文頭填成 011001011000000000………..,一共128個bit,後面就全是0了。注意其中第2、3、6、8、9位爲1,其他都爲0。

      有了這個128bit的報文頭,我們就可以只發送需要的5個字段了。怎樣組織報文?先放上這128bit,即16個字節的頭,然後在頭後面放2、3、6、 8、9字段,這些字段緊挨在一起,3和6之間也不需要填上4、5這兩個字段了。接收方收到這個報文,它會根據128bit的報文頭來解包,它自然知道把第 3個字段取出後,就直接在第3字段的後面取第6個字段,每個字段的長度在ISO8583裏面都定義好了,很輕鬆就把數據包解出來了。

      這下好了,爲了解決上面的第二問題,我們只是在報文中增加了16個字節的數據,就輕鬆搞定了,我們把這16個字節稱爲bit map,即位圖,用來表示某個位是否存在。不過我們再稍微優化一下,考慮到很多時候報文不需要128個字段這麼多,其一半64個字段都不一定能夠用完。那我可以將報文頭由128bit減到64bit,只有在需要的時候才把剩下的64bit放到報文裏面,這樣報文長度不又少了8個字節嗎?

      是個好主意。我們把ISO8583的128個字段中最常見的都放到前64個字段中,那我們可以將處理縮小一倍。這樣我一般發送報文時只需發送64bit,即一個字節的報文頭,再加上需要的幾個字段就可以了。如果有些報文用到64到128之間的字段呢?這個也好辦,我把64bit報文頭的第一位bit用來代表特殊含義,如果該bit爲1,則表示64bit後面跟了剩下的64bit報文頭;如果第一位bit爲0,則表示64bit後面沒有跟剩下的64bit報文頭,直接是128個字段中的報文了。那們,接收方會判斷一下報頭的第一個bit是1還是0,從而知道報文頭是64bit還是128bit了,就可以做相應處理。因爲報文頭第二個64bit屬於有時候有,所以我們叫它Extended bit map擴展位圖,相應的報文頭最開始的64bit我們叫它Primary bit map主位圖。我們直接把擴展位圖固定放到128個字段的第一個字段,而主位圖每個數據包都有,就強制性放在所有128個字段的前面,並不歸入128個字段中去。

      第三個問題可以考慮這樣解決。比如第2個字段是“帳號”,是不定長的,可能有的銀行帳號是19位,有的是17位等。我們定 ISO8583規範時可以規定第2個字段是25位,這下足夠將19和17的情況都包含進來,但是如果以後出現了30位的怎麼辦?那我們現在將字段定爲 100位。以後超過100位怎麼辦,況且如果你只有19位的帳號,我們定義了100位,那81位的數據不是浪費了網絡的帶寬。看來預先定義一個我們認爲比較大的位數是不太好的。

      我們這樣,對於第2個字段“帳號”,在字段的開頭加上“帳號”的長度。比如帳號是0123456789,一共10 位,我們變成100123456789,注意前面多了個10,表示後面的10位爲帳號。如果你接觸過COM裏面的BSTR,應該對這種處理比較熟悉了。接收方收到該字段後,它知道ISO8583規定第2個字段“帳號”是變長的,所以會先取前面的2位出來,獲取其值,此時爲長度,然後根據該長度值知道應該拷貝該字段後面哪幾位數據,纔是真正的帳號。如果你覺得長度如果只有兩位最多隻能表示99位長,不太夠,我們也定義可以允許前面3位都爲長度的變長字段,這樣就有999位長,應該夠了吧。在規範裏面如果我定義某個字段的屬性是“LLVAR”,你注意了,其中的LL表示長度,VAR表示後面的數據,兩個LL表示兩位長,最大是99,如果是三位就是“LLLVAR”,最大是999。這樣看我們定義的ISO8583規範文檔時直接根據這幾個字母就理解某個變長字段的意思了。

     該解決的幾個問題到這裏都解決了,我們來回顧下自己設計的ISO8583規範。其實沒有什麼,無非是把金融行業可能出現的數據分門別類,排好順序,接着把它們連接起來,組成一個報文發送出去而已。其中針對該報文的設計進行了一些優化,引入了bit map位圖的概念,也算是一個不錯的想法。

剩下的工作就簡單了,我們就直接收集金融行業可能出現的數據字段類型,分成128個字段類型,如果沒有到128個這麼多就先保留一些下來,另外考慮到有些人有特殊的要求,我們規定可以將128個字段中的幾個字段你自己來定義其內容,也算是一種擴展了。

這樣,最後我們就得到了ISO8583規範的那張字段描述表了。想要詳細的知道每個字段的含義直接對着表看就可以,比較簡單。

轉載自:http://yangzb.javaeye.com/blog/250225

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