CN101631060B - 一种边缘端口的管理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种边缘端口的管理方法，应用于包括主环、一个或多个子环、边缘节点和辅助边缘节点的快速环网保护协议RRPP环中，所述方法包括以下步骤：当所述一个或多个子环检测到出现RRPP主环通道故障，则所述子环的主节点放开自身的副端口，所述子环的边缘节点阻塞自身的边缘端口；维护因RRPP主环通道故障而开放主节点副端口、阻塞边缘节点的边缘端口的各个子环的信息；从所述各个子环中选择一个子环，并将被选择的子环的边缘节点的边缘端口放开。本发明能够最大程度地保证RRPP环上设备之间的最大连通性。

Description

一种边缘端口的管理方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种边缘端口的管理方法和装置。

背景技术

随着网络技术的发展和网络影响的扩大，在网络规划和实际组网应用中，大多采用环网来提高网络的可靠性。环网技术是将一些网络设备通过环的形状连接到一起，实现相互通信的一种技术。为了避免环网中产生广播风暴，最初采用STP(Spanning Tree Protocol，生成树协议)环路保护机制，但在实际应用中，STP协议的收敛时间受网络拓扑的影响，在网络直径较大时收敛时间较长，往往不能满足传输质量较高的数据的要求。

为了缩短环网的收敛时间并消除网络大小的影响，现有网络中采用专门应用于环网保护的RRPP(Rapid Ring Protection Protocol，快速环网保护协议)协议。RRPP是一个专门应用于以太网环的链路层协议，在以太网环完整时能够防止数据环路引起的广播风暴，而当以太网环上一条链路断开时能迅速恢复环网上各个节点之间的通信通路。

RRPP的主节点通过Polling机制主动发起环健康状态检测，周期性从主端口发送Hello报文依次经过环上的传输节点传播，当主节点的副端口能够收到自己发送的Hello报文时，就认为环是健康的，此时主节点的副端口就会处于阻塞状态(BLOCK)。否则，在规定时间内收不到Hello报文，就认为环的某处发生故障，主节点会处于Fail状态，放开副端口。当处于Fail状态的主节点再次从副端口收到Hello报文后，认为环恢复到健康状态，就会重新阻塞副端口，防止形成环路。

RRPP的传输节点负责监控自己的端口链路状态，一旦发现端口链路处于DOWN状态，就会立刻从另一个端口发送Link-Down报文，通知主节点，由主节点决定如何处理，该机制较Polling机制更为快速感知链路故障。

RRPP的双归属组网结构，如图1所示。Device A、Device B、Device C和Device D组成主环，Device E、Device D和Device C组成子环1，Device F、Device D和Device C组成子环2。当公共链路以及主环上的另一条链路故障时，两个子环的主节点因为收不到自己的Hello报文而放开各自的副端口，此时，两个子环之间借助边缘节点和辅助边缘节点会形成新的广播环路。

为了避免上述环路的形成，可以使用主环上子环协议报文通道状态检测机制(SRPT)，该机制需要边缘节点和辅助边缘节点配合完成，在子环主节点副端口放开之前，阻塞边缘节点的边缘端口，从而避免子环间形成数据环路。边缘节点是机制的发起者和决策者，辅助边缘节点通道状态的监听者，并负责把通道状态改变及时通知边缘节点。边缘节点通过主环的两个RRPP端口周期性的向主环内发送EDGE-HELLO报文，依次经过环上各节点发往辅助边缘节点。如果辅助边缘节点在规定时间内能够收到EDGE-HELLO报文，表明报文通道正常；反之，说明通道中断。辅助边缘节点检测到子环协议报文通道中断后，立即从边缘端口通过子环链路向边缘节点发送MAJOR-FAULT报文，边缘节点收到MAJOR-FAULT后，阻塞自己的边缘端口。

然而，上述SRPT机制只简单解决了环路问题，而不能保证链路的最大连通性。例如，在如图2所示的组网结构中，Device A、Device B、Device C和Device D组成RRPP主环，Device、Device C、Device D、Device E和DeviceF组成RRPP子环，Device C和Device D分别为边缘节点和辅助边缘节点。当主环链路Device C--Device D以及Device D--Device A故障时，从物理链路来看，所有设备都是连通的，但是由于SRPT机制的作用，Device C的PORT3将被阻塞，导致Device E和Device F只能与Device D连通。

发明内容

本发明提供了一种边缘端口的管理方法和装置，能够在避免广播环路的前提下，最大程度地保证RRPP环上设备之间的最大连通性。

本发明提供了一种边缘端口的管理方法，应用于包括主环、多个子环、边缘节点和辅助边缘节点的快速环网保护协议RRPP环中，所述方法包括以下步骤：

当所述多个子环中的一个或多个子环检测到出现RRPP主环通道故障时，所述子环的主节点放开自身的副端口，所述子环的边缘节点阻塞自身的边缘端口；

维护因RRPP主环通道故障而开放主节点副端口、阻塞边缘节点的边缘端口的各个子环的信息；

从所述各个子环中选择一个子环，并将被选择的子环的边缘节点的边缘端口放开；

所述维护因RRPP主环通道故障而开放主节点副端口、阻塞边缘节点的边缘端口的各个子环的信息，具体为：

当所述边缘节点接收到来自所述辅助边缘节点的Major-Fault报文时，所述边缘节点将所述Major-Fault报文对应的子环标识添加到子环标识列表中；或

当Major-Fault报文对应的定时器超时，所述边缘节点将所述Major-Fault报文对应的子环标识从所述子环标识列表中删除。

优选地，所述从各个子环中选择一个子环，并将被选择的子环的边缘节点的边缘端口放开，具体为：

所述边缘节点从所述子环标识列表中选择子环标识，当本次选择的子环标识与上次选择的子环标识不一致时，将所述上次选择的子环标识对应的边缘端口阻塞，并将本次选择的子环标识对应的边缘端口放开。

优选地，所述边缘节点将本次选择的子环标识对应的边缘端口放开之后，还包括：

所述边缘节点通过所述放开的边缘端口发送转发数据库FDB报文，通知所述RRPP环中的其他节点更新媒体访问控制MAC地址和地址解析协议ARP/邻居探测ND表项。

优选地，所述边缘节点更新自身存储的子环标识列表之后，还包括：

启动更新定时器，在所述更新定时器超时之前不从所述子环标识列表中选择子环标识。

优选地，所述边缘节点将本次选择的子环标识对应的边缘端口放开，具体为：

所述边缘节点先放开子环控制虚拟局域网VLAN，再放开数据VLAN。

本发明还提供了一种边缘节点，应用于包括主环、多个子环、边缘节点和辅助边缘节点的快速环网保护协议RRPP环中，所述边缘节点包括：

维护模块，用于维护因RRPP主环通道故障而开放主节点副端口、阻塞边缘节点的边缘端口的各个子环的信息；

控制模块，用于当所述多个子环中的一个或多个子环检测到出现RRPP主环通道故障时，阻塞自身的边缘端口；从所述维护模块维护的各个子环中选择一个子环，并将被选择的子环的边缘节点的边缘端口放开；

所述维护模块，具体用于当所述边缘节点接收到来自所述辅助边缘节点的Major-Fault报文时，将所述Major-Fault报文对应的子环标识添加到子环标识列表中；或

当Major-Fault报文对应的定时器超时，将所述Major-Fault报文对应的子环标识从所述子环标识列表中删除。

优选地，所述控制模块，具体用于从所述子环标识列表中选择子环标识，当本次选择的子环标识与上次选择的子环标识不一致时，将所述上次选择的子环标识对应的边缘端口阻塞，并将本次选择的子环标识对应的边缘端口放开，先放开子环控制虚拟局域网VLAN，再放开数据VLAN。

优选地，所述边缘节点，还包括：

发送模块，用于通过所述控制模块放开的边缘端口发送转发数据库FDB报文，通知所述RRPP环中的其他节点更新媒体访问控制MAC地址和地址解析协议ARP/邻居探测ND表项。

优选地，所述边缘节点，还包括：

定时模块，用于在所述维护模块维护所述各个子环的信息之后，启动更新定时器，在所述更新定时器超时之前使所述控制模块不从所述子环标识列表中选择子环标识。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明中的边缘节点自动选择需要放开的边缘端口，保证了环上设备的最大连通性，且避免了链路恢复时的瞬时环路，同时无需修改RRPP的其他机制无需修改，仅对SRPT机制进行了小部分的改动。另外，在RRPP阻塞端口放开时，先放开子环控制VLAN，再放开数据VLAN，避免形成瞬时环路；在选择边缘端口之前设置更新定时器，防止频繁地阻塞放开边缘端口。

附图说明

图1为现有技术中的一种RRPP的双归属组网结构示意图；

图2为现有技术中的另一种RRPP的双归属组网结构示意图；

图3为本发明中的一种边缘端口的管理方法流程图；

图4为本发明中的一种RRPP的双归属组网结构示意图；

图5为本发明应用场景中的一种边缘端口的管理方法流程图；

图6为本发明中的一种边缘节点结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的技术方案中，其核心思想为改进原有的SRPT机制，在RRPP主环通道故障(即SRPT故障)的情况下，不再简单地阻塞边缘端口，而是根据实际情况来判断是否应该进行BLOCK处理。

具体地，在单子环的组网环境下，当SRPT故障导致子环主节点因为收不到自己的hello报文而放开副端口时，由于只存在一个子环，因此肯定不会产生环路，此时无需阻塞边缘端口，子环节点可以和主环节点进行正常通信。

在多子环的组网环境下，当SRPT故障导致两个子环的主节点分别放开自己的副端口时，两个子环会借助边缘节点和辅助边缘节点形成新的环路，原有机制阻塞所有边缘节点的边缘端口来消除环路，此时，只需要选择一个子环的边缘端口放开即可解决子环节点与主环节点不能通信问题。

因此，当SRPT故障时，只要有一个子环与主环节点能进行正常通信，其他子环上的节点可以借助正常子环的链路与主环节点通信，即需要从子环中选择一个子环，使其边缘节点的边缘端口不被阻塞，其他子环节点通过该子环链路与主环节点进行通信。

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图3所示，为本发明中的一种边缘端口的管理方法流程图，应用于包括主环、一个或多个子环、边缘节点和辅助边缘节点的RRPP环中，该方法包括以下步骤：

步骤201，当一个或多个子环检测到出现RRPP主环通道故障，则子环的主节点放开自身的副端口，子环的边缘节点阻塞自身的边缘端口。

步骤202，维护因RRPP主环通道故障而开放主节点副端口、阻塞边缘节点的边缘端口的各个子环的信息。

具体地，当边缘节点接收到来自辅助边缘节点的Major-Fault报文时，边缘节点将该Major-Fault报文对应的子环标识添加到子环标识列表中；当Major-Fault报文对应的定时器超时，边缘节点将该Major-Fault报文对应的子环标识从子环标识列表中删除。

步骤203，从各个子环中选择一个子环，并将被选择的子环的边缘节点的边缘端口放开。

具体地，边缘节点从子环标识列表中选择子环标识，当本次选择的子环标识与上次选择的子环标识不一致时，将上次选择的子环标识对应的边缘端口阻塞，并将本次选择的子环标识对应的边缘端口放开。

以下结合具体的应用场景，对本发明中的边缘端口的管理方法进行详细的描述。如图4所示，为本发明中的一种RRPP的双归属组网结构示意图，Device A、Device B、Device C和Device D组成主环，Device E、Device D和Device C组成子环1，Device F、Device D和Device C组成子环2。其中，DeviceE为子环1的主节点，Device F为子环2的主节点，Device C为边缘节点，Device D为辅助边缘节点。

如图5所示，为本发明应用场景中的一种边缘端口的管理方法流程图，具体包括以下步骤：

步骤301，当一个或多个子环检测到出现RRPP主环通道故障，则子环的主节点放开自身的副端口，子环的边缘节点阻塞自身的边缘端口。

参照图4，当公共链路以及主环上的另一条链路故障时，两个子环的主节点Device E和Device F因为收不到自己的Hello报文而放开各自的副端口，边缘节点Device C阻塞边缘端口PORT3和PORT4，其中，PORT3与子环1对应，PORT4与子环2对应。

步骤302，当边缘节点接收到来自辅助边缘节点的Major-Fault报文或Major-Fault报文对应的定时器超时，边缘节点更新自身存储的子环标识列表。

具体地，子环标识列表由边缘节点维护，用于保存所有需要被处理的子环ID。边缘节点更新自身存储的子环标识列表，具体为：当所述边缘节点接收到来自所述辅助边缘节点的Major-Fault报文时，所述边缘节点将所述Major-Fault报文对应的子环标识添加到所述子环标识列表中；或当Major-Fault报文对应的定时器超时，所述边缘节点将所述Major-Fault报文对应的子环标识从所述子环标识列表中删除。以图4所示的场景为例，边缘节点Device C将子环1和子环2的标识添加到子环标识列表中。

步骤303，边缘节点启动更新定时器，在更新定时器超时之前不从子环标识列表中选择子环标识。

具体地，为了防止短时间内多个子环ID添加到子环标识列表导致多个边缘端口不停地阻塞放开引起振荡，需要在子环标识列表第一次更新时，启用更新定时器，在更新定时器时间内不从子环标识列表中选择子环标识，等到定时器超时后，才从子环标识列表中选择子环标识。若此时再有子环ID添加到子环标识列表，则再次启动更新定时器，并在更新定时器超时后进行下一次选择。

步骤304，更新定时器超时后，边缘节点从子环标识列表中选择子环标识。

具体地，边缘节点可以按照预先设定的规则从子环标识列表中选择子环标识，该规则可以为选择最大的子环标识，也可以为选择最小的子环标识。例如，图4中的边缘节点Device C从子环标识列表中选择子环2的标识。

步骤305，当边缘节点本次选择的子环标识与上次选择的子环标识不一致时，边缘节点将上次选择的子环标识对应的边缘端口阻塞，并将本次选择的子环标识对应的边缘端口放开。

具体地，由于始终有一个子环边缘端口处于放开状态，当主环链路恢复时，有可能造成瞬时环路。为解决瞬时环路问题，需要修改RRPP端口放开的方式：RRPP端口从BLOCK或者Preforwarding变为UP过程中，先放开子环控制VLAN，再放开数据VLAN。在数据VLAN放开前，能保证子环主节点已经收到自己的HELLO报文，并阻塞副端口。

因此，边缘节点将本次选择的子环标识对应的边缘端口放开，具体为边缘节点先放开子环控制VLAN，再放开数据VLAN，同时更新MAC地址和ARP/ND表项。以图4为例，边缘节点Device C放开子环2对应的边缘端口PORT4。

步骤306，边缘节点通过放开的边缘端口发送FDB报文，通知RRPP环中的其他节点更新MAC地址和ARP/ND表项。

其中，FDB报文称为UPDATE-FLUSH-FDB报文，由边缘节点发送，在子环控制VLAN中转发，并由边缘节点终结。FDB报文的结构表，如表1所示。

表1FDB报文的结构表

其中，Destination MAC Address的大小为48bits，表示协议报文的目的MAC。

Source Mac Address的大小为48bits，表示协议报文的源MAC，总是0x000fe203fd75。

EtherType的大小为8bits，表示报文封装类型域，总是0x8100，表示Tagged封装。

PRI的大小为4bits，表示COS(Class of Service)优先级，总是0xe0。

VLAN ID的大小为12bits，表示报文所在VLAN的ID。

Frame Length的大小为16bits，表示以太网帧长度，总是0x48。

DSAP/SSAP的大小为16bits，表示目的服务访问点/源服务访问点，总是0xaaaa。

CONTROL的大小为8bits，总是0x03。

OUI的大小为24bits，总是0x00e02b。

RRPP_LENGTH的大小为16bits，表示RRPP协议数据单元长度，总是0x40。

RRPP_VER的大小为8bits，表示RRPP版本信息。

RRPPTYPE的大小为8bits，表示RRPP报文类型。

DOMAIN_ID的大小为16bits，表示报文所属RRPP域的ID。

RING_ID的大小为16bits，表示报文所属RRPP环的ID。

SYSTEM_MAC_ADDR的大小为48bits，表示发送报文节点的桥MAC。

HELLO_TIMER的大小为16bits，表示发送报文节点使用的Hello定时器的超时时间，单位为秒(s)。

FAIL_TIMER的大小为16bits，表示发送报文节点使用的Fail定时器的超时时间，单位为秒(s)。

LEVEL的大小为8bits，表示报文所属RRPP环的级别。

HELLO_SEQ的大小为16bits，表示Hello报文的序列号。

本发明中的边缘节点自动选择需要放开的边缘端口，保证了环上设备的最大连通性，且避免了链路恢复时的瞬时环路，同时无需修改RRPP的其他机制无需修改，仅对SRPT机制进行了小部分的改动。另外，在RRPP阻塞端口放开时，先放开子环控制VLAN，再放开数据VLAN，避免形成瞬时环路；在选择边缘端口之前设置更新定时器，防止频繁地阻塞放开边缘端口。

本发明在上述实施方式中提供了边缘端口的管理方法，相应地，本发明还提供了应用上述边缘端口的管理方法的边缘节点。

如图6所示，为本发明中的一种边缘节点结构示意图，应用于包括主环、一个或多个子环、边缘节点和辅助边缘节点的RRPP环中，其特征在于，该边缘节点包括：

维护模块610，用于维护因RRPP主环通道故障而开放主节点副端口、阻塞边缘节点的边缘端口的各个子环的信息。

上述维护模块610，具体用于当所述边缘节点接收到来自所述辅助边缘节点的Major-Fault报文时，将所述Major-Fault报文对应的子环标识添加到子环标识列表中；或

当Major-Fault报文对应的定时器超时，将所述Major-Fault报文对应的子环标识从所述子环标识列表中删除。

控制模块620，用于当一个或多个子环检测到出现RRPP主环通道故障，阻塞自身的边缘端口；从维护模块610维护的各个子环中选择一个子环，并将被选择的子环的边缘节点的边缘端口放开。

上述控制模块620，具体用于从所述子环标识列表中选择子环标识，当本次选择的子环标识与上次选择的子环标识不一致时，将所述上次选择的子环标识对应的边缘端口阻塞，并将本次选择的子环标识对应的边缘端口放开，先放开子环控制虚拟局域网VLAN，再放开数据VLAN。

发送模块630，用于通过控制模块620放开的边缘端口发送转发数据库FDB报文，通知所述RRPP环中的其他节点更新媒体访问控制MAC地址和地址解析协议ARP/邻居探测ND表项。

定时模块640，用于在维护模块610维护所述各个子环的信息之后，启动更新定时器，在所述更新定时器超时之前使控制模块620不从所述子环标识列表中选择子环标识。

本发明中的边缘节点自动选择需要放开的边缘端口，保证了环上设备的最大连通性，且避免了链路恢复时的瞬时环路，同时无需修改RRPP的其他机制无需修改，仅对SRPT机制进行了小部分的改动。另外，在RRPP阻塞端口放开时，先放开子环控制VLAN，再放开数据VLAN，避免形成瞬时环路；在选择边缘端口之前设置更新定时器，防止频繁地阻塞放开边缘端口。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以集成于一体，也可以分离部署；可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种边缘端口的管理方法，应用于包括主环、多个子环、边缘节点和辅助边缘节点的快速环网保护协议RRPP环中，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

当所述多个子环中的一个或多个子环检测到出现RRPP主环通道故障时，所述子环的主节点放开自身的副端口，所述子环的边缘节点阻塞自身的边缘端口；

维护因RRPP主环通道故障而开放主节点副端口、阻塞边缘节点的边缘端口的各个子环的信息；

从所述各个子环中选择一个子环，并将被选择的子环的边缘节点的边缘端口放开；

所述维护因RRPP主环通道故障而开放主节点副端口、阻塞边缘节点的边缘端口的各个子环的信息，具体为：

当所述边缘节点接收到来自所述辅助边缘节点的子环协议报文通道故障通知Major-Fault报文时，所述边缘节点将所述Major-Fault报文对应的子环标识添加到子环标识列表中；或

当Major-Fault报文对应的定时器超时，所述边缘节点将所述Major-Fault报文对应的子环标识从所述子环标识列表中删除。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从各个子环中选择一个子环，并将被选择的子环的边缘节点的边缘端口放开，具体为：

所述边缘节点从所述子环标识列表中选择子环标识，当本次选择的子环标识与上次选择的子环标识不一致时，将所述上次选择的子环标识对应的边缘端口阻塞，并将本次选择的子环标识对应的边缘端口放开。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述边缘节点将本次选择的子环标识对应的边缘端口放开之后，还包括：

所述边缘节点通过所述放开的边缘端口发送转发数据库FDB报文，通知所述RRPP环中的其他节点更新媒体访问控制MAC地址和地址解析协议ARP/邻居探测ND表项。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述边缘节点更新自身存储的子环标识列表之后，还包括：

启动更新定时器，在所述更新定时器超时之前不从所述子环标识列表中选择子环标识。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述边缘节点将本次选择的子环标识对应的边缘端口放开，具体为：

所述边缘节点先放开子环控制虚拟局域网VLAN，再放开数据VLAN。

6.一种边缘节点，应用于包括主环、多个子环、边缘节点和辅助边缘节点的快速环网保护协议RRPP环中，其特征在于，所述边缘节点包括：

维护模块，用于维护因RRPP主环通道故障而开放主节点副端口、阻塞边缘节点的边缘端口的各个子环的信息；

控制模块，用于当所述多个子环中的一个或多个子环检测到出现RRPP主环通道故障时，阻塞自身的边缘端口；从所述维护模块维护的各个子环中选择一个子环，并将被选择的子环的边缘节点的边缘端口放开；

所述维护模块，具体用于当所述边缘节点接收到来自所述辅助边缘节点的子环协议报文通道故障通知Major-Fault报文时，将所述Major-Fault报文对应的子环标识添加到子环标识列表中；或

当Major-Fault报文对应的定时器超时，将所述Major-Fault报文对应的子环标识从所述子环标识列表中删除。

7.如权利要求6所述边缘节点，其特征在于，

所述控制模块，具体用于从所述子环标识列表中选择子环标识，当本次选择的子环标识与上次选择的子环标识不一致时，将所述上次选择的子环标识对应的边缘端口阻塞，并将本次选择的子环标识对应的边缘端口放开，先放开子环控制虚拟局域网VLAN，再放开数据VLAN。

8.如权利要求7所述边缘节点，其特征在于，还包括：

发送模块，用于通过所述控制模块放开的边缘端口发送转发数据库FDB报文，通知所述RRPP环中的其他节点更新媒体访问控制MAC地址和地址解析协议ARP/邻居探测ND表项。

9.如权利要求6所述边缘节点，其特征在于，还包括：

定时模块，用于在所述维护模块维护所述各个子环的信息之后，启动更新定时器，在所述更新定时器超时之前使所述控制模块不从所述子环标识列表中选择子环标识。

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