CN105635224B - 一种信息分发方法及系统 - Google Patents

Abstract

为了解决上述问题，本发明提供了一种信息分发方法及系统；方法包括：将能通达各虚拟网络边缘设备的虚拟网络确定为渗透网络；在所述渗透网络中传递各虚拟网络的可达信息。本发明的主要目的在于减少虚拟网络中信息分发时产生的流量，优化网络的带宽利用率。

Description

一种信息分发方法及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种信息分发方法及系统。

背景技术

云计算(Cloud Computing，CC)是一种在Internet领域内提高网络资源利用率、降低能源消耗的有效方式，目前已经得到行业的普遍关注和局部部署。在云计算中，Internet可以抽象成云(即数据中心，Data Center(DC))、管(管道)、端(终端)三部分。通过将数据中心中的资源(计算资源，存储资源和网络资源)进行虚拟化汇总、进行切片(Slicing)处理后，将处理后的资源按需分配给租户(Tenant)。当承载用户业务的服务器(Server)出现故障时，可以实时地将运行租户的业务的虚拟机(Virtual Machine，VM)及其存储和网络资源从故障服务器迁移(Migrate)到新的服务器上去，这增强了业务运行的可靠性。在云计算中，为了能给更多的租户提供动态的网络服务，一些大型数据中心具有支持1600万(2的24次方)多个的虚拟网络(实现租户流量的网间隔离和网内互通)的能力。虚拟网络是一种叠加网络(Overlay Network)技术，即在同一个物理网络基础设备(Physical NetworkInfrastructure)之上，通过叠加手段虚拟出不同的逻辑网络(Logical Network)。

为了避免VM迁移后，其MAC(介质访问控制)/IP地址等发生变化，给VM之间原有的会话(Session)带来影响(比如中断与重建等)，VM迁移需要在二层(Layer 2)网络中实施。在数据中心，尤其是支持虚拟化的数据中心中，VM的迁移需要在大二层网络中进行。TRILL(TRansparent Interconnection of Lots of Links，多链路透明互连)是国际标注组织IETF(Internet Engineering Task Force,Internet工程任务组)定义的一种大二层技术。同时，为了提高TRILL网络中，端系统(End Station)的MAC地址分发的实时性(Timely)和安全性(Security)，TRILL工作组为MAC地址通告定义了ESADI(End Station AddressDistribution Information，端系统地址分发信息)协议。

ESADI提供了一种虚拟网络范围内(Virtual Network Scoped)端系统(VM或服务器)的MAC地址的快速、安全的分发手段。启用ESADI协议的网络设备，通常称为ESADI路由网桥(即，ESADI RBridge)，它会在每个虚拟网络内单独启用一个ESADI实例，负责该虚拟网络内VM的MAC地址的分发和同步。在同一个虚拟网络内，ESADI设备之间会形成邻居关系，并选举一台RBridge作为指定路由网桥(Designated RBridge，DRB)。通过周期性的发送CSNP(Complete Sequence Number Packet，完全序列号报文)，DRB一方面来通知其他ESADI设备它依然处在工作状态，另一方面用来驱动同一个虚拟网络内ESADI设备之间的信息同步，比如：VM的位置信息和可达信息。目前CSNP的通告周期是30秒。

在规模较小的数据中心中，ESADI的这种信息分发和同步机制确实能够起到快速、安全的信息分发作用，也不会给网络流量带来冲击。但是在大型数据中心，尤其是其中存在巨量的虚拟网络时，以虚拟网络为单位建立邻居关系并分发CSNP同步信息，会给ESADI设备带来巨大的报文处理负担，同时也会给网络流量带来很大的冲击。比如：在启用100万个虚拟网络的数据中心，3毫秒内，DRB就需要产生100个CSNP报文，其他ESADI设备的CPU也需要在3毫秒内完成这100个报文处理。此外，随着ESADI向TRILL的双活接入(Active-ActiveAccess)和目录辅助服务器(Directory Assist Server)等应用领域的渗透，同一个服务器(比如：作为数据中心Underlying网络出入口的网关，或者作为MAC信息集散地的目录服务器(Directory Assistant Server))几乎会在每个虚拟网络中都启用ESADI协议，从而使它们面临中巨大的ESADI报文处理负担，进一步引起DOS(Denial of Service,拒绝服务)。DOS会影响客户从外部访问数据中心或者数据中心内部MAC信息的正常发布。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于减少虚拟网络中信息分发时产生的流量，优化网络的带宽利用率。

为了解决上述问题，本发明提供了一种信息分发方法，包括：

将能通达各虚拟网络边缘设备的虚拟网络确定为渗透网络；

在所述渗透网络中传递各虚拟网络的可达信息。

可选地，将能通达所有各虚拟网络边缘设备的虚拟网络确定为渗透网络包括：

根据链路状态报文LSP分别获取各虚拟网络边缘设备宣称支持的虚拟网络，确定所获取的虚拟网络的交集作为所述渗透网络；

或者，在预先指定作为渗透网络的虚拟网络中，根据LSP确定各虚拟网络边缘设备都支持的虚拟网络作为所述渗透网络。

可选地，在所述渗透网络中传递各虚拟网络的可达信息前还包括：

以所述渗透网络为基础，各所述虚拟网络边缘设备建立邻居关系，并选择其中一台虚拟网络边缘设备指定作为信息同步设备。

可选地，在所述渗透网络中传递各虚拟网络的可达信息包括：

在所述渗透网络中，各所述虚拟网络边缘设备发送与自己连接的虚拟网络内端系统的可达信息；所述信息同步设备存储收到的可达信息，并据此生成摘要信息并发布；

收到所述摘要信息和端系统的可达信息后，各所述虚拟网络边缘设备筛选出所连接的虚拟网络的可达信息，并根据接收到的摘要信息，向所述可达信息的产生者索要自己连接的虚拟网络中缺少的可达信息或向邻居发送自己连接的虚拟网络内端系统最新的可达信息。

可选地，所述的方法还包括：

当两个所述虚拟网络之间需要互通时，网关设备为每个互联的虚拟网络保存一套可达信息，并根据网络间的对应关系对一个虚拟网络中的可达信息进行映射后注入另一个虚拟网络；所述网关设备是指用于不同虚拟网络互通性连接的边缘互联设备。

本发明还提供了一种信息分发系统，包括：

确定模块，用于将能通达各所述虚拟网络边缘设备的虚拟网络确定为渗透网络；

传递模块，用于在所述渗透网络中传递各虚拟网络的可达信息。

可选地，所述确定模块将能通达所有各虚拟网络边缘设备的虚拟网络确定为渗透网络是指：

所述确定模块根据链路状态报文LSP分别获取各虚拟网络边缘设备宣称支持的虚拟网络，确定所获取的虚拟网络的交集作为所述渗透网络；

或者，在预先指定作为渗透网络的虚拟网络中，根据LSP确定各虚拟网络边缘设备都支持的虚拟网络作为所述渗透网络。

可选地，所述传递模块设置在各所述虚拟网络边缘设备中，还用于在传递各虚拟网络的可达信息前，以所述渗透网络为基础，和其它虚拟网络边缘设备建立邻居关系；

所述确定模块还用于选择所述虚拟网络边缘设备中的一台指定作为信息同步设备。

可选地，所述传递模块在所述渗透网络中传递各虚拟网络的可达信息是指：

所述传递模块在所述渗透网络中发送与本模块所在的虚拟网络边缘设备连接的虚拟网络内端系统的可达信息；还用于当所在的虚拟网络边缘设备为所述信息同步设备时存储收到的可达信息，并据此生成摘要信息并发布；收到所述摘要信息和端系统的可达信息后，筛选出与本模块所在的虚拟网络边缘设备连接的虚拟网络的可达信息，并根据接收到的摘要信息，向所述可达信息的产生者索要与本模块所在的虚拟网络边缘设备连接的虚拟网络中缺少的可达信息，或向邻居发送本模块所在的虚拟网络边缘设备连接的虚拟网络内端系统最新的可达信息。

可选地，所述的系统还包括：

互通模块，设置于网关设备中，用于当两个所述虚拟网络之间需要互通时，为每个互联的虚拟网络保存一套可达信息，并根据网络间的对应关系对一个虚拟网络中的可达信息进行映射后注入另一个虚拟网络；所述网关设备是指用于不同虚拟网络互通性连接的边缘互联设备。

本发明通过引入虚拟的渗透网络(Penetration Network)，优化现有的虚拟网络中的信息分发运行机制，提供一种在大型数据中心网络中优化信息分发流量的方法和系统，该机制不仅可以适用于ESADI协议，也可适用于其他Overlay网络的信息分发协议中，克服了现有技术的缺陷。

附图说明

图1为本发明的信息分发方法的流程示意图；

图2为实施例一中TRILL网络中的虚拟网络拓扑示意图；

图3为虚拟网络标识示意图；

图4融合网络拓扑图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

一种信息分发方法，如图1所示，包括：

将能通达各虚拟网络边缘设备的虚拟网络确定为渗透网络；

在所述渗透网络中传递各虚拟网络的可达信息。

所述渗透网络是一种逻辑网络，在该网络中传输的报文，能够穿透各个虚拟网络的边界并进入到虚拟网络中去。

进一步地，在所述渗透网络中传递的所述可达信息中包括所述可达信息原本所属的虚拟网络的信息。

相应地，基于所述可达信息中携带的虚拟网络信息，各虚拟网络边缘设备获取属于自己连接的虚拟网络的可达信息。

进一步地，所述方法还包括：当两个所述虚拟网络之间需要互通时，网关设备对一个虚拟网络中的可达信息进行映射后注入另一个虚拟网络，实现虚拟网络之间的连通性。所述网关设备为用于不同虚拟网络互通性连接的边缘互联设备。

具体的，将能通达所有各虚拟网络边缘设备的虚拟网络确定为渗透网络包括：

根据LSP(Link State Packet，链路状态报文)分别获取各虚拟网络边缘设备宣称支持的虚拟网络，确定所获取的虚拟网络的交集作为所述渗透网络；

或者，在预先指定作为渗透网络的虚拟网络中，根据LSP确定各虚拟网络边缘设备都支持的虚拟网络作为所述渗透网络。

也就是说，可以以手工配置或自动获取的方式，选择一个数据中心物理网络边缘设备都支持的一个或多个虚拟网络(比如：管理VLAN标识的虚拟网络)，将所选择的虚拟网络确定为渗透网络。

在所述渗透网络中传递各虚拟网络的可达信息前还可以包括：

以所述渗透网络为基础，各所述虚拟网络边缘设备建立邻居关系，并选择其中一台虚拟网络边缘设备指定作为信息同步设备。

具体的，在所述渗透网络中传递各虚拟网络的可达信息包括：

在所述渗透网络中，各所述虚拟网络边缘设备发送与自己连接的虚拟网络内端系统的可达信息(包括关联的虚拟网络信息)，所述信息同步设备还存储收到的可达信息，并据此生成摘要信息并发布；

收到所述摘要信息和端系统的可达信息后，各所述虚拟网络边缘设备根据自己连接的虚拟网络情况，筛选出所连接的虚拟网络的可达信息，并根据接收到的摘要信息，向所述可达信息的产生者索要自己连接的虚拟网络中缺少的可达信息或向邻居发送自己连接的虚拟网络内端系统最新的可达信息，从而实现相关虚拟网络内部的可达信息的一致。

对于那些用于不同虚拟网络互通性连接(比如：组织结构合并引起的两个或多个网络的融合)的边缘互联设备，它们需要为每个互联的虚拟网络保存一套可达信息，并根据网络间的对应关系(比如融合前虚拟网络1中的VLAN-x相当于虚拟网络2中的VLAN-y)，将一个网络中的可达信息做映射、复制后，注入到另一个网络，实现两个网络的互联互通。

在虚拟叠加网络中应用了渗透网络后，数据中心虚拟网络的边缘设备只需要在渗透网络中建立邻居关系，并利用该网络的连通性，实现各虚拟网络内可达信息的通告和一致性维护。由于TRILL网络也是一种虚拟叠加网络，它以数据标签(Data Label)的方式，为租户提供了二层的虚拟网络。经过扩展，它支持的虚拟网络个数，从最初的4096(即12bit的VLAN标签)扩展到了1600万个(即24bit的Fine Grained label，FGL标签)。作为其中的端系统MAC地址信息通告协议，ESADI也从以VLAN为单位构建邻居关系，扩展到以FGL为单位构建邻居关系，并在每个虚拟网络内实现可达信息的一致性通告。

一种信息分发系统，其特征在于，包括：

确定模块，用于将能通达各所述虚拟网络边缘设备的虚拟网络确定为渗透网络；

传递模块，用于在所述渗透网络中传递各虚拟网络的可达信息。

进一步地，所述确定模块将能通达所有各虚拟网络边缘设备的虚拟网络确定为渗透网络具体可以是指：

所述确定模块根据链路状态报文LSP分别获取各虚拟网络边缘设备宣称支持的虚拟网络，确定所获取的虚拟网络的交集作为所述渗透网络；

或者，在预先指定作为渗透网络的虚拟网络中，根据LSP确定各虚拟网络边缘设备都支持的虚拟网络作为所述渗透网络。

进一步地，所述传递模块设置在各所述虚拟网络边缘设备中，还可以用于在传递各虚拟网络的可达信息前，以所述渗透网络为基础，和其它虚拟网络边缘设备建立邻居关系；

所述确定模块还用于选择所述虚拟网络边缘设备中的一台指定作为信息同步设备。

进一步地，所述传递模块在所述渗透网络中传递各虚拟网络的可达信息具体可以是指：

所述传递模块在所述渗透网络中发送与本模块所在的虚拟网络边缘设备连接的虚拟网络内端系统的可达信息；还用于当所在的虚拟网络边缘设备为所述信息同步设备时存储收到的可达信息，并据此生成摘要信息并发布；收到所述摘要信息和端系统的可达信息后，筛选出与本模块所在的虚拟网络边缘设备连接的虚拟网络的可达信息，并根据接收到的摘要信息，向所述可达信息的产生者索要与本模块所在的虚拟网络边缘设备连接的虚拟网络中缺少的可达信息，或向邻居发送本模块所在的虚拟网络边缘设备连接的虚拟网络内端系统最新的可达信息。

进一步地，所述的系统还可以包括：

互通模块，设置于网关设备中，用于当两个所述虚拟网络之间需要互通时，为每个互联的虚拟网络保存一套可达信息，并根据网络间的对应关系对一个虚拟网络中的可达信息进行映射后注入另一个虚拟网络；所述网关设备是指用于不同虚拟网络互通性连接的边缘互联设备。

本发明实施例将以ESADI为例，阐述一下数据中心网络中，基于渗透网络的虚拟网络可达性信息同步，从而达到减少虚拟网络中信息同步报文，优化网络的带宽利用率。

实施例一、本实施例将从流程上阐述ESADI协议如何选择渗透网络。

如图2所示，路由网桥RB1～RB4都是TRILL网络的边缘路由网桥，且实现了ESADI功能；H1～H6为节点设备。其中：RB1和RB3在其TRILL IS-IS LSP中宣称支持虚拟网络VLAN1内启用ESADI，RB2和RB4宣称支持在虚拟网络VLAN1和VLAN2内启用ESADI；选择过程包括步骤101：

步骤101，根据LSP中的信息，确定虚拟网络VLAN1是路由网桥RB1～RB4都支持启用ESADI的虚拟网络，因此该虚拟网络VLAN1被选择为渗透网络。

实施例二、

本实施例将从流程上阐述ESADI协议如何选择渗透网络。

如图2所示，路由网桥RB1～RB4都是TRILL网络的边缘路由网桥，且实现了ESADI功能。选择过程包括步骤201～203：

步骤201，通过配置，网络管理员指定RB1和RB3上的虚拟网络VLAN1作为渗透网络；RB2和RB4上的虚拟网络VLAN1和VLAN2作为渗透网络。；

步骤202，RB1和RB3在其TRILL IS-IS LSP(Link State Packet，链路状态报文)中通过携带图3所示的虚拟网络标识TLV(或sub-TLV)来宣称支持虚拟网络VLAN1作为渗透网络；RB2和RB4通过扩展TLV(或sub-TLV)宣称支持虚拟网络VLAN1和VLAN2作为渗透网络；

步骤203，根据LSP中携带的所属扩展TLV(或sub-TLV)中的信息，确定虚拟网络VLAN1是路由网桥RB1～RB4都支持作为渗透网络的虚拟网络，因此该虚拟网络VLAN1被选择为渗透网络。

实施例三、

本实施例将从流程上阐述ESADI协议如何在渗透网络中建立邻居关系以及发送可达信息摘要报文。

如图2所示，路由网桥RB1～RB4都是TRILL网络的边缘路由网桥，且实现了ESADI功能。并且通过实施例一中的方式选定虚拟网络VLAN1作为渗透网络。建议过程包括步骤301～306：

步骤301，在该渗透网络中，所述4个边缘路由网桥发送ESADI参数(比如优先级，系统标识System ID等)，并建立邻居关系；

步骤302，其中一台边缘路由网桥被选为指定路由网桥(比如优先级最高的边界路由网桥RB4)，负责发送可达性摘要信息，驱动该网络内ESADI信息的一致性；

步骤303，每个边缘路由网桥，都在所述渗透网络VLAN1中用ESADI报文发送与自己相连的虚拟网络中的网络可达信息(即本地相连的MAC和VLAN绑定信息，比如：RB1通告VLAN1内的H1，RB2通告VLAN1内的H2和VLAN2内的H3)；

步骤304，在收到其他邻居发送来的可达信息后，每个边缘路由网桥(指定路由网桥RB4除外)仅从中筛选出属于自己相连的虚拟网络中的那些可达信息；

步骤305，除了筛选出自己相连的虚拟网络的可达信息外，指定路由网桥还需要存储每个邻居发送来的可达信息，并据此生成并发送渗透网络可达信息摘要报文；

步骤306，其他边界路由网桥，根据接收到的摘要信息，向可达信息的产生者索要自己在相连的虚拟网络中缺少的可达信息或向邻居发送自己最新的可达信息，从而保证通过渗透网络，实现邻居间所需的可达信息的一致。

上述实施例中，启用ESADI功能的边缘路由网桥之间，仅在渗透网络中，建立邻居关系、发送可达信息摘要报文，消除了每个虚拟网中都必须发送摘要报文的问题，减少了边缘路由网桥必须处理的报文数量。

实施例四、

本实施例将从连接两个虚拟网络，并实现两个虚拟网络互通的角度，说明一下，如何将一个虚拟网络中的信息注入另一个虚拟网络，实现两个网络之间的互通。机构的合并一般会带来隶属不用机构的网络的融合。融合后，网络间一方面实现互联互通，方便VM从一个网络迁移到另一个网络；另一方面，在每个网络内部，网络中的用户又感知不到这种融合(比如融合后网络的IP地址或VLAN标识依然保持不变)。为了达到上述两个目的，融合网络间通常会通过边界设备将它们连接在一起，并实现从一个网络到另一个网络的穿透。图4是一个网络融合的例子。

在图4中，左边的网络(TRILL网络1)和右边的网络(TRILL网络2)进行了融合，其中RB5是两个网络融合的连接路由网桥(即前文所述的网关设备)，TRILL网络1中的VLAN3需要和TRILL网络2中的VLAN4融合在一起，并对上层的VM不可见。为此，作为连接路由网桥的RB5需要在两个网络之间实现可达信息映射并将映射后的信息注入对方网络。

步骤401，RB5在左侧网络的渗透网络中与路由网桥RB6和RB7建立邻居关系，并接收它们发送的虚拟网络(比如VLAN3)的可达信息，实现左侧网络的可达信息同步；同时RB5在右侧网络中，利用渗透网络与路由网桥RB8建立邻居关系，并从RB8接收虚拟网络VLAN4中的网络可达信息，实现信息同步；

步骤402，当RB5从左侧网络中收到的网络可达信息发生变化(比如，在VLAN3内发现新的可达信息或某些可达信息被撤销等)，根据网络融合后的虚拟网络映射规则，将左侧网络中VLAN3内的可达信息转换为VLAN4内的可达信息并注入右侧网络；

步骤403，同理，当从右侧网络接收到变化的可达信息后，也会将VLAN4内的信息转换为VLAN3内的信息注入左侧网络。

通过把一侧渗透网络中接收到的可达信息转换后，注入另一侧的网络，可以实现融合后虚拟网络之间的互联互通，为VM的迁移提供了一个融合后的大二层网络。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种信息分发方法，包括：

将能通达各虚拟网络边缘设备的虚拟网络确定为渗透网络；

在所述渗透网络中传递各虚拟网络的可达信息；其中，在所述渗透网络中传递各虚拟网络的可达信息前还包括：以所述渗透网络为基础，各所述虚拟网络边缘设备建立邻居关系，并选择其中一台虚拟网络边缘设备指定作为信息同步设备；

在所述渗透网络中传递各虚拟网络的可达信息，包括：

在所述渗透网络中，各所述虚拟网络边缘设备发送与自己连接的虚拟网络内端系统的可达信息；所述信息同步设备存储收到的可达信息，并据此生成摘要信息并发布；

收到所述摘要信息和端系统的可达信息后，各所述虚拟网络边缘设备筛选出所连接的虚拟网络的可达信息，并根据接收到的摘要信息，向所述可达信息的产生者索要自己连接的虚拟网络中缺少的可达信息或向邻居发送自己连接的虚拟网络内端系统最新的可达信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将能通达所有各虚拟网络边缘设备的虚拟网络确定为渗透网络包括：

根据链路状态报文LSP分别获取各虚拟网络边缘设备宣称支持的虚拟网络，确定所获取的虚拟网络的交集作为所述渗透网络；

或者，在预先指定作为渗透网络的虚拟网络中，根据LSP确定各虚拟网络边缘设备都支持的虚拟网络作为所述渗透网络。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

当两个所述虚拟网络之间需要互通时，网关设备为每个互联的虚拟网络保存一套可达信息，并根据网络间的对应关系对一个虚拟网络中的可达信息进行映射后注入另一个虚拟网络；所述网关设备是指用于不同虚拟网络互通性连接的边缘互联设备。

4.一种信息分发系统，其特征在于，包括：

确定模块，用于将能通达各所述虚拟网络边缘设备的虚拟网络确定为渗透网络；

传递模块，在所述渗透网络中传递各虚拟网络的可达信息；其中，所述传递模块设置在各所述虚拟网络边缘设备中，还用于在传递各虚拟网络的可达信息前，以所述渗透网络为基础，和其它虚拟网络边缘设备建立邻居关系；所述确定模块还用于选择所述虚拟网络边缘设备中的一台指定作为信息同步设备；

所述传递模块，还用于当所在的虚拟网络边缘设备为所述信息同步设备时存储收到的可达信息，并据此生成摘要信息并发布；收到所述摘要信息和端系统的可达信息后，筛选出与本模块所在的虚拟网络边缘设备连接的虚拟网络的可达信息，并根据接收到的摘要信息，向所述可达信息的产生者索要与本模块所在的虚拟网络边缘设备连接的虚拟网络中缺少的可达信息，或向邻居发送本模块所在的虚拟网络边缘设备连接的虚拟网络内端系统最新的可达信息。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述确定模块将能通达所有各虚拟网络边缘设备的虚拟网络确定为渗透网络是指：

所述确定模块根据链路状态报文LSP分别获取各虚拟网络边缘设备宣称支持的虚拟网络，确定所获取的虚拟网络的交集作为所述渗透网络；

或者，在预先指定作为渗透网络的虚拟网络中，根据LSP确定各虚拟网络边缘设备都支持的虚拟网络作为所述渗透网络。

6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括：

互通模块，设置于网关设备中，用于当两个所述虚拟网络之间需要互通时，为每个互联的虚拟网络保存一套可达信息，并根据网络间的对应关系对一个虚拟网络中的可达信息进行映射后注入另一个虚拟网络；所述网关设备是指用于不同虚拟网络互通性连接的边缘互联设备。

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