一种高效解决 12306 第三方抢票不公平乱收费体验差的新技术

2024-02-06
江苏
本文字数：6355 字
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内容摘要

本文阐述了一种高效解决 12306 被第三方付费平台抢票导致不公平、乱收费、体验差的新技术。他主要由可公开验证的公用随机信标服务和随机散列循环跳码表来实现，新技术实施方案非常简单、可节约大量成本并提升订票公平性和使用体验，具有巨大的社会公益和经济价值。

技术原理演示视频

本文背景

春运期间火车票供不应求，人们需在指定的售票时间点参与抢票秒杀。下单时间最早的极少部分旅客才能获得火车票，大部分未订到票的旅客需要候补和频繁刷票，12306 官网会出现超高并发问题，因此需要花费大量服务器成本才能保障 12306 官网正常运营。另外由于第三方付费抢票平台（如携程、飞猪、去哪儿、同程等大型科技集团）凭借高性能超级计算中心、超低延迟专用网络和人工智能抢票程序等绝对技术优势能优先抢到大量火车票，所以对其他旅客产生了严重的分配不公平现象，并进一步加剧了 12306 官网的负载。

图1.阿里飞猪和携程APP抢票功能页面

旅客付费抢票也进一步提升了整个社会的交易成本。由于旅客需要放弃其他日常工作生活事务在固定的放票时间点高度紧张地等待抢票并且有很大概率失败，造成订票体验非常差，浪费了人们大量的时间，容易引发社会集体焦虑舆情。另外由于电子数据的易篡改难审计特点，公众总是怀疑 12306 平台的运营人员会把本就稀少的票务资源秘密大批量倒卖给第三方付费抢票平台，然后由第三方付费抢票平台加价后转卖给消费者，从而造成火车票分配不公开、不可信、难公开验证审计的问题。为提高公共资源分配的效率，美国政府建造了公用随机信标服务并在巴西和智利政府也进行了推广应用。最近潘建伟院士团队也搭建了类似美国的随机信标服务。相比美国政府做的 beacon.nist.gov 和潘建伟院士团队做的 randomnessbeacon.com 公用随机数服务（他们都采用不可公开观测验证的光量子技术），我们的巨公科技的技术解决方案在可公开验证性、安全可靠性、功能完整性、使用便捷性等方面具有巨大的优势。产品质量可通过国内外相关技术标准公开检测。我们的解决方案是全球首个可公开验证的随机信标和应用服务平台。

图2.巨公科技随机信标生产主机

图3.人工智能自动识别生成随机信标

12306 车票分配新技术简述

新技术的核心原理是将现在的秒杀环节替换成在预售首日 24 小时范围内收集所有预约订单，然后使用高可信、低成本、速度快、易公开验证的公用随机数服务散列分配方法让每个订单被分配的概率相同——加速抢票将不具有任何优先分配优势。简单来讲，预售首日的订单采用高可信低成本的摇号方式进行随机排序分配，预售首日以后的新订单采用按照订单时间排队顺序进行分配。通过删除订票流程中的抢票环节，从而在根本上解决第三方平台抢票引发的高并发、高成本、乱收费、不公平、体验差、难公开验证审计的问题。具体实施方法包括如下 5 个步骤：

12306 发布车次座位供应信息，其中供应信息包括供应时间、车次、发站、到站、座位席别、车票数量、随机分配时间范围、公用随机数服务散列分配方法、排队分配时间范围；
旅客提交预约订单，其中预约订单包括旅客编号、手机尾号、乘车时间、发站、到站、车次座位席别、预订数量；
12306 生成供需队列、存证、公示；
12306 在随机分配时间范围内根据供需队列和随机信标数据进行随机分配；
12306 在排队分配时间范围内按照供需队列中的订单排队顺序进行分配。

具体实施案例

本小节内容适合有编程基础的人士阅读，普通读者观看本文第二小节的技术原理演示视频即可。

第一步，12306 发布车次座位供应信息。上海铁路局于 2024 年 2 月 3 日在 12306 上发布上海至北京火车票供应信息，包括：在 2024 年 2 月 18 日早上 8 时整出发的 G6 车次，途经南京和济南，其中上海直达北京的一等座 2 张票、上海直达北京的二等座 3 张票、南京到达济南的二等座 4 张票，在 2024 年 2 月 18 日早上 9 时整出发的 G8 车次，其中上海直达北京的二等座 3 张票，2024 年 2 月 18 日的 G6 和 G8 车次都指定开始预订时间为 2024 年 2 月 4 日早上 8 时整,随机分配时间范围为 2024 年 2 月 5 日，公用随机数服务散列分配方法为使用 2024 年 2 月 5 日早上 10 时整巨公科技的公用随机数服务生产的随机种子（https://www.jugong.wang/random-portal/randomBeacon）和信息摘要为 e12bcb0180e75e7c29173809cb53173d64b28eb860b7404fbf4a3c2976d1eed3 的随机数散列循环跳码表（https://share.weiyun.com/4DeDyhgw，网络文件由从 1 到 2 的 30 次方连续整数集合被随机排列的数据表，在 randomNoHash.txt 文件中每行放置一个整数，共有 1073741824 行），排队分配开始时间都为 2024 年 2 月 6 日早上 8 时整，排队分配截止时间都为火车发车前 20 分钟。

图4.12306发布供应信息

第二步，旅客提交预约订单。在 2024 年 2 月 4 日早上 8 时至 2024 年 2 月 5 日早上 8 时整之间有 18 名旅客提交需求订单信息。在 12306 上旅客可以仅指定出行时间范围、出发车站、到达车站和座位等级范围，无需限定具体候补车次就可以提交预约订单。12306 需放开当前单日候补只能有 2 个车次，预约只能有 60 个车次的限制，这样就能彻底封堵第三方平台利用这个漏洞进行高速刷票捡漏和抢票——封堵第三方付费抢票平台大力宣传的双通道抢票卖点。

图5.第三方付费抢票的双通道卖点

具体旅客预订火车票的需求信息如下图：

图6.旅客提交的预约订单

第三步，12306 订票系统系统在 2024 年 2 月 5 日早上 9 时整根据供需信息生成供需队列、供需队列集合、区块链存证信息，公开供需队列、供需队列集合、区块链存证信息。首先生成 4 个供需队列，如下图所示：

图7.12306生成供需队列

然后组成的供需队列集合用 JSON 数据格式数组表示为[{供需队列编号:1},{供需队列编号:2},{供需队列编号:3},{供需队列编号:4}]。

然后使用国密 SM3 信息摘要算法分别计算含有每个供需队列文本内容的文件信息摘要。含有供需队列编号 1 文本内容的文件信息摘要为 31806e57db59bfecb3b65bd185820330a1e69883d126d40d14d289646b539353。含有供需队列编号 2 文本内容的文件信息摘要为 39ae4e59c71468224a89b463d3b015075f6c2c9500b98993448451bd2e6d2947。含有供需队列编号 3 文本内容的文件信息摘要为 5e59ed66056cca0e2ff08e261bcd78cb31d8335bef9ad287600daf350775fce9。含有供需队列编号 4 文本内容的文件信息摘要为 f838ea97d418cd8d9a576e4c6cecbe9c85588bccc28c5ca5cd7fb1c220f19ce9。

然后生成需区块链存证的 JSON 数据格式文本如下：

{

供应信息:"上海铁路局于 2024 年 2 月 3 日在 12306 上发布上海至北京火车票供应信息，包括：在 2024 年 2 月 18 日早上 8 时整出发的 G6 车次，其中上海直达北京的一等座 2 张票、上海直达北京的二等座 3 张票、南京到达济南的二等座 4 张票，在 2024 年 2 月 18 日早上 9 时整出发的 G8 车次，其中上海直达北京的二等座 3 张票，2024 年 2 月 18 日的 G6 和 G8 车次都指定开始预订时间为 2024 年 2 月 4 日早上 8 时整,随机分配时间范围为 2024 年 2 月 5 日，公用随机数服务散列分配方法为使用 2024 年 2 月 5 日早上 10 时整的巨公科技提供的公用随机数服务生产的随机种子（https://www.jugong.wang/random-portal/randomBeacon）和信息摘要为 e12bcb0180e75e7c29173809cb53173d64b28eb860b7404fbf4a3c2976d1eed3 的随机数散列循环跳码表，排队分配开始时间都为 2024 年 2 月 6 日早上 8 时整，排队分配截止时间都为火车发车前 20 分钟。",

供需队列集合信息摘要:[{供需队列编号:1,信息摘要:31806e57db59bfecb3b65bd185820330a1e69883d126d40d14d289646b539353},{供需队列编号:2,信息摘要:39ae4e59c71468224a89b463d3b015075f6c2c9500b98993448451bd2e6d2947},{供需队列编号:3,信息摘要:5e59ed66056cca0e2ff08e261bcd78cb31d8335bef9ad287600daf350775fce9},{供需队列编号:4,信息摘要:f838ea97d418cd8d9a576e4c6cecbe9c85588bccc28c5ca5cd7fb1c220f19ce9}],

分配方法:"向https://www.jugong.wang/random-portal/getLiveData网络数据接口通过 POST 请求发送{time:2024-01-20 10:00}查询请求自动查询 2024 年 2 月 5 日早上 10 时整对应的随机种子 N。从随机数散列循环跳码表中的第 N 行（含）开始，抽取和最长供需队列内元素数量相等数量的散列随机数（如因随机数范围最大值 1073741824 不能被供需队列长度整除而存在排在前面的需求信息有优势的问题，则需要剔除散列值大于（1073741824-1073741824%队列长度）的散列数，剔除后的散列随机数数量等于供需队列长度，若抽取至随机数散列循环跳码表末尾数量不足则从随机数散列循环跳码表第一行开始继续抽取），将这些散列随机数按序分别分配给供需队列中的每个需求信息。然后根据每个需求信息的随机数值大小从小到大排序。然后按照供需队列集合中的队列顺序进行按序分配。如在分配过程中发现该需求已被前面队列分配过了，则不予分配。排队分配开始时间后，新增购票需求在供需队列的尾部添加，分配时从队列头部进行分配。"

}。

然后使用国密 SM3 信息摘要算法计算需区块链存证的 JSON 数据格式文本的信息摘要为 eb5e5ba56af35df11e37ffdbaa552baadfedba90ae1f09e451d0521549a6963e。

然后在百度区块链平台（https://xuper.baidu.com/）把 eb5e5ba56af35df11e37ffdbaa552baadfedba90ae1f09e451d0521549a6963e 进行司法存证并生成一个证书编号为 69aab47c40aec8bc75a23ef5763ce28db166e9edbaca5ae0e8b85b8900222548 的存证证书。公众和第三方执法审计部门可随时通过该证书编号在https://xuper.baidu.com/n/verify进行查询和验证供需信息。

图8.区块链存证证书示意图

然后把第三步内所有供需队列、供需队列集合和区块链存证信息于 2024 年 2 月 5 日早上 9 时 30 分前在 12306 平台上进行公示。

随机信标数据生产过程、计算方法、散列数据获取方法请参考本文第二小节技术原理视频演示中的内容。如需获取更多信息请从巨公摇号官网（www.jugong.wang）获取。

第四步，在 2024 年 2 月 5 日早上 10 时 01 分根据供需队列和供需队列集合使用公用随机数服务散列分配方法进行随机分配。12306 系统根据网络数据接口地址https://www.jugong.wang/random-portal/getLiveData通过 POST 请求发送{time:2024-01-20 10:00}从巨公科技公用随机数服务平台获取 2024 年 2 月 5 日早上 10 时整对应的随机数为 1073741823。

然后从信息摘要为 e12bcb0180e75e7c29173809cb53173d64b28eb860b7404fbf4a3c2976d1eed3 的随机数散列循环跳码表（https://share.weiyun.com/4DeDyhgw）获取第 1073741823 行的随机数 70057484、第 1073741824 行的随机数 211710438、第 1 行的随机数 31594772、第 2 行的随机数 55699475、第 3 行的随机数 21800843、第 4 行的随机数 201525433、第 5 行的随机数 37419295、第 6 行的随机数 3830864、第 7 行的随机数 20920437 共 9 个数字。

12306 随机分配方法请参考本文第二小节技术原理视频演示中的内容。如需获取更多信息请从巨公摇号官网（www.jugong.wang）获取。

然后 12306 系统通知 LK05、LK04、LK08、LK03、LK14、LK12、LK15、LK16、LK07、LK09 消费者在 12 个小时内及时付款，否则将票务资源回收。为了提升订票的严肃性，建议每个预约订单需缴纳 50 元订金，每人每个月累计三次以上不支付尾款者取消当月预订资格。

第五步，12306 系统在排队分配时间范围（2024 年 2 月 6 日早上 8 时整至火车发车前 20 分钟）内按照供随机排序后的需求队列中的需求信息排队顺序进行分配。候补队列如下图所示：

图9.新预约订单排队分配

如果有新的旅客在随机分配时间范围之后想要买票则加入到相应供需队列的尾部。在排队分配时间内如果发生退票或者临时增加车厢（座位）则按照排队顺序从队列头部进行分配。如发生供应车票的队列的火车票（座位）数量大于需求的数量则消费者可以立刻完成购票流程，无需等待排队。

通过上述具体实施方式说明，该技术通过增加随机分配时间范围并使用公用随机数服务散列分配方法直接废除了第三方付费平台抢票和排队的速度优势，极大提升了购票的公平性，具有中小学文化水平的公众和第三方执法部门很容易根据公开信息进行购票全流程验证审计。该技术因没有抢票环节，所以极大降低了 12306 系统突发负载，从而降低了运营成本、提升了系统稳定性并降低了整个社会交易成本。购买火车票的消费者全程无需安排额外时间高度紧张地参与抢票，所有旅客全部都凭运气和排队顺序公平购票，这样有效缓解了消费者焦虑，提升了购票的公平感和体验。该技术通过公开供需信息和区块链存证信息解决了火车票分配的供需电子信息易篡改、难公开验证审计问题，有效解决了公众对火车票暗箱操作分配的疑虑。铁路集团 12306 技术团队仅需对现有的抢票秒杀环节进行修改即可，其它具体座位细节（靠窗、老人底铺、卧铺同车厢）分配规则，动态放票规则，供应规则，付费规则基本无需任何改动。

以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰：比如春运期间，铁路部门会根据候补情况临时增开列车：12306 可以先将所有符合条件的候选旅客筛选出来组成一个队列，然后按照预先约定的公用随机数进行随机排列分配，最后按照随机排序后的队列进行候补；比如使用多线程和布隆过滤器技术加快大批量数据队列的去重比对。

采用新技术的经济和社会效益评估

仅按照直接节省的经济成本计算：2023 年五一节 1.2 亿张车票+2023 年国庆节 1.95 亿张车票+2024 年春节 4.9 亿张车票+若干小长假及周末 1.95 亿张车票=10 亿张节假日热门车票。按照 10%的车票使用第三方付费平台抢票*40 元每张加价=40 亿元社会成本。全国公证摇号每年摇房、学位、消费券、股票债券发行、彩票等公证摇号场次数量为 30 万场*1 万元每场公证费=30 亿。另外摇房、学位、热门景区门票、大型演出票、医疗专家挂号、热门比赛、机票等票务黄牛加价保守估计 30 亿元。这样就有 100 亿元的经济成本，而建造和运营一套公用随机数服务系统每年成本仅需数百万元。100 亿/1000 万=1000 倍效率提升。另外广大老百姓对社会公平和正义的幸福感是无价的，如果非要用金钱来衡量的话，我们就给个非常保守的每年价值 1000 亿。1000 亿/1000 万=10000 倍效率提升。如果将这套系统作为国际信息基础设施共享给全世界其他国家人民使用则效率提升可达到 10 万倍，每年直接产生社会经济效益达 1000 亿以上。

特别感谢：

江苏省未来网络创新研究院(国家重大科技基础设施未来网络试验设施运营单位)提供了网络安全相关的技术验证和试验平台

南京市公证处的专家和领导对该技术的研发提供了帮助

项目介绍和技术原理示意图