轻松理解 ISO8583 报文协议

    我刚进入金融行业时，就知道了IS08583报文协议，我想可能我还没进入这个行业都已经听过了，可知ISO8583的影响力有多大了。最初刚接触它时，确实对其中的一些细节概念不是很清晰，对有些地方比较迷惑。鉴于此，我想很多同行也必然会经历同样得阶段，所以我写下本文，以便大家能够少走一些弯路。同时，我在网上（http://blog.csdn.net/lysheng/archive/2005/03/03/309914.aspx）写下我要写“全面掌握ISO8583报文”和“符合CEN/XFS（即WOSA/XFS）规范的SP编写”两篇文章时，很多人都询问我什么时候能够写出来，可知许多人是需要了解这方面的知识的，即使我时间不是很多，也得尽量将这两篇文章写出来，给需要的人提供一些参考。 

        如果单纯的讲IS08583那些字段的定义，我觉得没有什么意思，标准中已经对每个字段解释的非常详细了，如果你觉得理解英文版的ISO8583规范有些困难，网上也有同行为我们翻译好的中文版ISO8583规范，所以我的目的是达到阅读本文后能够对ISO8583知其然，亦知其所以然，使以前基本没有接触它的人也能够达到掌握ISO8583报文规范。

        好了，我们该转入正题了。

        最开始时，金融系统只有IBM这些大的公司来提供设备，象各种主机与终端等。在各个计算机设备之间，需要交换数据。我们知道数据是通过网络来传送的，而在网络上传送的数据都是基于0或1这样的二进制数据，如果没有对数据进行编码，则这些数据没有人能够理解，属于没有用的数据。起初的X.25、SDLC以及现在流行的TCP/IP网络协议都提供底层的通讯编码协议，它们解决了最底层的通讯问题，能够将一串字符从一个地方传送到另一个地方。但是，仅仅传送字符串是没有太大意义的，怎样来解析字符串代表什么内容是非常重要的，否则传送一些“0123abcd”的字符串也是无用的乱码。
        让我们随着时光回到几十年前的某个时刻，假设我们被推到历史的舞台上，由我们来设计一个通用报文协议，来解决金融系统之间的报文交换，暂且称该协议叫做ISO8583协议。此时，技术是在不断的前行，当初IBM一支独秀的局面好像已经不妙了，各种大小不一的公司都进入金融行业以求能有所斩获，呈一片百花齐放的局面。我们怎样来设计一个报文协议，能够将这些如雨后春笋般出现的所有公司都纳入进来，其实也不是一件很简单的事。

        我们还是先一步步的来考虑吧。金融行业其实涉及到的数据内容并不是成千上万，无法统计，恰恰相反，是比较少的。我们都可以在心底数得过来，象交易类型、帐号、帐户类型、密码、交易金额、交易手续费、日期时间、商户代码、2磁3磁数据、交易序列号等，把所有能够总结出来的都总结起来不过100个左右的数据。那我们可以首先简单的设计ISO8583，定义128个字段，将所有能够考虑到的类似上面提到的“帐号”等金融数据类型，按照一个顺序排起来，分别对应128个字段中的一个字段。每个数据类型占固定的长度，这个顺序和长度我们都事先定义好。这样就简单了，要发送一个报文时，就将128个字段按照顺序接起来，然后将接起来的整串数据包发送出去。

         任何金融软件收到ISO8583包后，直接按照我们定义的规范解包即可，因为整个报文的128个字段从哪一位到哪一位代表什么，大家都知道，只要知道你的数据包是ISO8583包即可，我们都已经定义好了。比如第1个字段是“交易类型”，长度为4位，第2个字段位是“帐号”，为19位等等。接收方就可以先取4位，再取接着的19位，依次类推，直到整个数据包128个字段都解完为止。

        其实这种做法真是简单直接，基本上就可以满足需要了。不过我们有几个问题要思考下：
1、 我怎么知道每个字段的数据类型呢，是数字还是字符？
2、 每个传送的报文都把128个字段都传过去，那网络带宽能够承受得了，有时候我可能只需要其中5个字段，结果多收到了123个无用的字段。
3、 如果我某些字段的长度不固定，属于变长怎么办，因为你现在解包是当作数据包每个字段都是固定的，用C语言解包时直接依靠指针取固定长度的一串字符做为一个字段。
我们来一一解决这些问题。
         第一个问题简单，我在定义ISO8583时除了定义每个字段表示什么，还规定其内容是数字或是字符等即可。考虑可能出现的类型不过有以下几种：字母、数字、特殊字符、年月日等时间、二进制数据。比如我对128个字段中的“商户类型”字段定义其长度是15，同时定义其类型为字母。再精细点，如果“商户类型”里面的数据同时包括数字和字母呢？那我们就定义其类型为字母也可，为数字也可，即一个字段可以同时属于多个类型。
        第二个问题稍微复杂点。其本质就是如果我只传128个字段的5个字段，接收方怎么知道我传了哪几个字段给它了。要是我们把剩下的123全部填成0或其他特殊标识，标明该字段不需要使用？这种处理方法没有半点用处，没有解决网络带宽的本质问题，还是要传128个字段。

        换个思路，我在报文前面加上个包头，包头里面包含的信息能够让别人知道只传了5个字段。怎样设计这个包头，可以这样，我们用16个字节，即128个bit（一个字节等于8bit）来表示128个字段中的某个字段是否存在。每个bit在计算机的二进制里面不是1就是0，如果是1就表示对应的字段在本次报文中存在，如果是0就是不存在。这样好了，如果别人接收到了ISO8583报文，可以先根据最前面的报文头，就知道紧接着报文头后面的报文有哪些字段，没有哪些字段了。比如，我要发送5个字段，分别属于128个字段中的第2、3、6、8、9字段，我就可以将128bit的报文头填成011001011000000000………..，一共128个bit，后面就全是0了。注意其中第2、3、6、8、9位为1，其他都为0。

        有了这个128bit的报文头，我们就可以只发送需要的5个字段了。怎样组织报文？先放上这128bit，即16个字节的头，然后在头后面放2、3、6、8、9字段，这些字段紧挨在一起，3和6之间也不需要填上4、5这两个字段了。接收方收到这个报文，它会根据128bit的报文头来解包，它自然知道把第3个字段取出后，就直接在第3字段的后面取第6个字段，每个字段的长度在ISO8583里面都定义好了，很轻松就把数据包解出来了。
       这下好了，为了解决上面的第二问题，我们只是在报文中增加了16个字节的数据，就轻松搞定了，我们把这16个字节称为bit map，即位图，用来表示某个位是否存在。不过我们再稍微优化一下，考虑到很多时候报文不需要128个字段这么多，其一半64个字段都不一定能够用完。那我可以将报文头由128bit减到64bit，只有在需要的时候才把剩下的64bit放到报文里面，这样报文长度不又少了8个字节吗？
是个好主意。我们把ISO8583的128个字段中最常见的都放到前64个字段中，那我们可以将处理缩小一倍。这样我一般发送报文时只需发送64bit，即一个字节的报文头，再加上需要的几个字段就可以了。如果有些报文用到64到128之间的字段呢？这个也好办，我把64bit报文头的第一位bit用来代表特殊含义，如果该bit为1，则表示64bit后面跟了剩下的64bit报文头；如果第一位bit为0，则表示64bit后面没有跟剩下的64bit报文头，直接是128个字段中的报文了。那们，接收方会判断一下报头的第一个bit是1还是0，从而知道报文头是64bit还是128bit了，就可以做相应处理。因为报文头第二个64bit属于有时候有，所以我们叫它Extended bit map扩展位图，相应的报文头最开始的64bit我们叫它Primary bit map主位图。我们直接把扩展位图固定放到128个字段的第一个字段，而主位图每个数据包都有，就强制性放在所有128个字段的前面，并不归入128个字段中去。
        第三个问题可以考虑这样解决。比如第2个字段是“帐号”，是不定长的，可能有的银行帐号是19位，有的是17位等。我们定ISO8583规范时可以规定第2个字段是25位，这下足够将19和17的情况都包含进来，但是如果以后出现了30位的怎么办？那我们现在将字段定为100位。以后超过100位怎么办，况且如果你只有19位的帐号，我们定义了100位，那81位的数据不是浪费了网络的带宽。看来预先定义一个我们认为比较大的位数是不太好的。
        我们这样，对于第2个字段“帐号”，在字段的开头加上“帐号”的长度。比如帐号是0123456789，一共10位，我们变成100123456789，注意前面多了个10，表示后面的10位为帐号。如果你接触过COM里面的BSTR，应该对这种处理比较熟悉了。接收方收到该字段后，它知道ISO8583规定第2个字段“帐号”是变长的，所以会先取前面的2位出来，获取其值，此时为长度，然后根据该长度值知道应该拷贝该字段后面哪几位数据，才是真正的帐号。如果你觉得长度如果只有两位最多只能表示99位长，不太够，我们也定义可以允许前面3位都为长度的变长字段，这样就有999位长，应该够了吧。在规范里面如果我定义某个字段的属性是“LLVAR”，你注意了，其中的LL表示长度，VAR表示后面的数据，两个LL表示两位长，最大是99，如果是三位就是“LLLVAR”，最大是999。这样看我们定义的ISO8583规范文档时直接根据这几个字母就理解某个变长字段的意思了。
        该解决的几个问题到这里都解决了，我们来回顾下自己设计的ISO8583规范。其实没有什么，无非是把金融行业可能出现的数据分门别类，排好顺序，接着把它们连接起来，组成一个报文发送出去而已。其中针对该报文的设计进行了一些优化，引入了bit map位图的概念，也算是一个不错的想法。
剩下的工作就简单了，我们就直接收集金融行业可能出现的数据字段类型，分成128个字段类型，如果没有到128个这么多就先保留一些下来，另外考虑到有些人有特殊的要求，我们规定可以将128个字段中的几个字段你自己来定义其内容，也算是一种扩展了。
        这样，最后我们就得到了ISO8583规范的那张字段描述表了。想要详细的知道每个字段的含义直接对着表看就可以，比较简单。

全文完
刘永胜 2005年于迪堡广州