摘 要:為解決檔案信息數(shù)據(jù)在服務(wù)器、Web客戶端、移動(dòng)客戶端等不同平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)傳輸問題,設(shè)計(jì)出能夠?qū)崿F(xiàn)高效、跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪P途哂兄匾饬x。從數(shù)據(jù)傳輸效率、安全、技術(shù)等方面對(duì)數(shù)據(jù)傳輸模型現(xiàn)狀進(jìn)行研究,提出檔案信息共享平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸模型需求與設(shè)計(jì)方式,采用基于WCF技術(shù)架構(gòu),使用NET技術(shù)進(jìn)行跨平臺(tái)系統(tǒng)開發(fā)檔案信息共享平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸模型,使該模型運(yùn)用于檔案信息共享平臺(tái)。通過對(duì)檔案信息共享平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸模型應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)估,實(shí)踐架構(gòu)模型可滿足檔案信息共享平臺(tái)在不同平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?,?shí)現(xiàn)高效準(zhǔn)確傳輸檔案信息數(shù)據(jù)的目的。
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)傳輸;檔案信息;共享平臺(tái);模型設(shè)計(jì);WCF
0 引言
“檔案是有史以來最早產(chǎn)生的文獻(xiàn)之一,也是現(xiàn)代社會(huì)的核心信息資源的重要門類”[1],有效開發(fā)和合理利用檔案信息,不僅是社會(huì)技術(shù)進(jìn)步的需要,更重要的是關(guān)系到檔案信息創(chuàng)新成果能否充分運(yùn)用到社會(huì)生產(chǎn)中。伴隨著社會(huì)科技的發(fā)展,檔案信息共享平臺(tái)除了可以在傳統(tǒng)的Web平臺(tái)上進(jìn)行信息資源共享,移動(dòng)平臺(tái)的檔案信息共享也成為越來越重要的需求點(diǎn),尤其是如何利用WCF技術(shù)進(jìn)行不同平臺(tái)之間的信息資源傳輸與共享是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。本文的目的在于研究一款數(shù)據(jù)傳輸模型,使用該模型可以便捷地在服務(wù)器端、客戶端、移動(dòng)終端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩咝А?/p>
1 數(shù)據(jù)傳輸模型研究現(xiàn)狀及意義
隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,用戶除了可以通過傳統(tǒng)的電腦進(jìn)行檔案信息的研究外,還能夠隨時(shí)隨地通過移動(dòng)設(shè)備接入檔案信息共享平臺(tái)進(jìn)行研究[2]??缙脚_(tái)作為檔案信息的新特點(diǎn),對(duì)數(shù)據(jù)傳輸安全與數(shù)據(jù)傳輸效率的要求較高。
1.1 數(shù)據(jù)傳輸效率。提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?,主要包括兩個(gè)方面因素,一是取決于服務(wù)器端與客戶端的網(wǎng)絡(luò)帶寬;二是如何減少數(shù)據(jù)在傳輸過程中產(chǎn)生的信息。在減少數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生的信息方面,一是控制未處理的信息包含在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中,二是對(duì)傳輸過程中的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行優(yōu)化,即同樣的信息在被客戶端接收后能夠無損進(jìn)行識(shí)別,這是數(shù)據(jù)傳輸效率提升的關(guān)鍵所在。檔案信息共享平臺(tái)的數(shù)據(jù)在傳輸過程中目前可以采用的格式有FSV格式、XML格式、JSON格式。對(duì)于這三種格式的傳輸效率國內(nèi)外已有相關(guān)研究[3],其中XML已經(jīng)被業(yè)界廣泛地使用,其在數(shù)據(jù)傳輸過程中采用XMLHttp方式,而JSON才剛剛開始,其作為新生代的純文本數(shù)據(jù)格式,在Ajax 數(shù)據(jù)交換中有著得天獨(dú)厚的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。對(duì)于JSON數(shù)據(jù)格式比較簡(jiǎn)單,易于讀寫,格式都是壓縮的,占用帶寬小,且支持多種語言,包括C、C#、Java、JavaScript、Perl、PHP和Python等服務(wù)器端語言,便于服務(wù)器端的解析。
1.2 數(shù)據(jù)傳輸安全。檔案信息共享平臺(tái)的數(shù)據(jù)在傳輸過程中需要加密處理,到達(dá)目標(biāo)后需要進(jìn)行解密處理,這就需要采用對(duì)稱加密算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩攸c(diǎn)需要對(duì)適用于數(shù)據(jù)傳輸過程中的加密算法進(jìn)行研究。在數(shù)據(jù)傳輸過程中利用對(duì)稱密碼技術(shù)[4]構(gòu)造安全的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,以及復(fù)雜的密鑰分配,密鑰管理協(xié)議等[5]。在公鑰密碼算法優(yōu)化方面,優(yōu)化了傳統(tǒng)公鑰密碼算法中的模大數(shù)乘法和模大數(shù)的指數(shù)等基本數(shù)學(xué)運(yùn)算,針對(duì)橢圓曲線密碼系統(tǒng)中的基本運(yùn)算,同樣有類似的研究,采用點(diǎn)乘和點(diǎn)加的優(yōu)化[6]。
1.3 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。檔案信息共享平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)可以采用.NET技術(shù)實(shí)現(xiàn),其采用方式目前有以下幾種方式:Socket、.Net Remoting、WebService、WCF。如目前比較流行的騰訊QQ、銀行系統(tǒng)之間通訊對(duì)于Socket通訊應(yīng)用比較廣泛;再如前幾年比較火的SOA以及當(dāng)前比較火的云計(jì)算之類的應(yīng)用在技術(shù)層面上采用的是WebService技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,對(duì)于企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用.Net Remoting傳輸技術(shù)應(yīng)用比較廣泛。而現(xiàn)行的WCF技術(shù)對(duì).Net Remoting、 WebService等的簡(jiǎn)化、統(tǒng)一,在檔案信息共享平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)上可以通過配置來切換不同的底層實(shí)現(xiàn)且較好地適應(yīng)外部環(huán)境的變化。
1.4 數(shù)據(jù)傳輸模型研究意義。檔案信息共享平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)在于移動(dòng)化、多平臺(tái)化,這就需要有一個(gè)能夠支持多平臺(tái)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸與信息更新的模型。這種模型研究將有利于探索支持跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钚录夹g(shù),該技術(shù)能夠以統(tǒng)一的方式支持不同平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,特別需要對(duì)移動(dòng)平臺(tái)數(shù)據(jù)交互支持;同時(shí)有有利于探索最有效的數(shù)據(jù)傳輸方式,能夠有效地解決數(shù)據(jù)傳輸過程中的效率與安全瓶頸。
2 檔案信息共享平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸模型需求及其設(shè)計(jì)
通過對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸模型進(jìn)行研究,其在數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_放性及安全性方面存在不足,對(duì)于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的檔案信息共享平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸模型需要滿足高效、安全及支持跨平臺(tái)的需求,其中高效是數(shù)據(jù)在傳輸過程中采用最少的信息,安全是確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在應(yīng)用程序級(jí)能夠采用適當(dāng)?shù)募用芊绞讲槐环欠ㄓ脩艚厝〔⒎欠ɡ?。支持跨平臺(tái)是不同平臺(tái)可以采用相同的方式調(diào)用該模型進(jìn)行數(shù)據(jù)請(qǐng)求與數(shù)據(jù)接收。因此,檔案信息共享平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸模型的需求與設(shè)計(jì)方式要做到數(shù)據(jù)傳輸高效、傳輸過程安全和支持跨平臺(tái)傳輸。
2.1 數(shù)據(jù)傳輸高效。檔案信息共享平臺(tái)是開放給社會(huì)用戶及相關(guān)科技工作者使用的,就會(huì)存在多用戶的并發(fā)操作該平臺(tái),這樣就涉及數(shù)據(jù)傳輸性能的問題。如果數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)瓶頸,直接導(dǎo)致的后果是平臺(tái)不能正常使用。對(duì)于檔案信息共享平臺(tái)首先要解決的是傳輸效率問題,使用戶在操作的過程中能夠正常使用系統(tǒng),從系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)踐的角度看,主要是減少平臺(tái)在數(shù)據(jù)交互中的傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。本數(shù)據(jù)模型在數(shù)據(jù)傳輸前會(huì)將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成JSON(JavaScript Object Notation),這是一種輕量級(jí)的數(shù)據(jù)交換格式,基于JavaScript(Standard ECMA-262 3rd Edition - December 1999)的一個(gè)子集[7],到達(dá)目標(biāo)后將JSON數(shù)據(jù)再次轉(zhuǎn)換成需要操作的數(shù)據(jù)類型,設(shè)計(jì)流程如圖1所示:
2.2 傳輸過程安全。檔案信息共享平臺(tái)在互聯(lián)網(wǎng)上是一個(gè)開放的平臺(tái),涉及的數(shù)據(jù)包含了用戶的私人信息,這部分信息應(yīng)該是不被明文傳輸,需要將原始信息進(jìn)行加密處理,即需要達(dá)到即使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被非法獲取也不能被正常解密。為保證信息在傳輸過程中的安全,模型采用動(dòng)態(tài)GUID(Globally Unique Identifier)作為密鑰進(jìn)行加密的方式處理,動(dòng)態(tài)GUID為全局唯一標(biāo)識(shí)符。在每個(gè)用戶的賬戶通過審核后,會(huì)為其自動(dòng)分配一個(gè)GUID,用戶在后繼的數(shù)據(jù)請(qǐng)求中,模型會(huì)自動(dòng)將用戶的GUID作為密鑰進(jìn)行信息傳輸,在數(shù)據(jù)達(dá)到用戶端將采用用戶自帶的GUID作為密鑰進(jìn)行數(shù)據(jù)解密操作,設(shè)計(jì)流程如圖2所示:
2.3 支持跨平臺(tái)傳輸。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)傳輸不局限于傳統(tǒng)的PC之間進(jìn)行,同時(shí)需要數(shù)據(jù)傳輸能夠?qū)崟r(shí)支持移動(dòng)客戶端設(shè)備。這就要求平臺(tái)的數(shù)據(jù)模型需要支持不同的平臺(tái),即實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的需求。要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同平臺(tái)共享,就需要一個(gè)支持跨平臺(tái)數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用程序框架,比較流行的方式有SOA的架構(gòu)模式[8],檔案信息共享平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸模型采用微軟的WCF(Windows Communication Foundation)服務(wù)作為中間的介質(zhì),這是因?yàn)閃CF技術(shù)支持多種通信協(xié)議Http/Https 、Remoting、命名管道、TCP/UDP、MSMQ、對(duì)等網(wǎng)、消息可達(dá)性、事務(wù)流等[9],在開發(fā)移動(dòng)客戶端上具有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn):一是向下兼容;二是安全性高。WCF技術(shù)整合了原有的windows通訊的.net Remoting,WebService,Socket的機(jī)制,并融合有Http和Ftp的相關(guān)技術(shù),檔案信息共享平臺(tái)所有的數(shù)據(jù)的請(qǐng)求經(jīng)過WCF服務(wù)進(jìn)行,不同平臺(tái)的信息經(jīng)過WCF服務(wù)的轉(zhuǎn)換可以到達(dá)相同的平臺(tái)或者不同的平臺(tái),通過合理的配置,使該數(shù)據(jù)傳輸模型在不同平臺(tái)之間自由進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)請(qǐng)求流程如圖3所示:
3 檔案信息共享平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸模型實(shí)現(xiàn)
檔案信息共享平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸模型采用基于WCF技術(shù)架構(gòu),使用.NET技術(shù)進(jìn)行跨平臺(tái)系統(tǒng)開發(fā),SQL Server2008作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。要使數(shù)據(jù)傳輸模型達(dá)到高效、安全及支持跨平臺(tái)的要求,在WCF服務(wù)具體的相關(guān)傳輸模型上需要設(shè)計(jì)相關(guān)接口,供數(shù)據(jù)傳輸模型中具體的數(shù)據(jù)操作與訪問,為了使數(shù)據(jù)傳輸模型具有安全高效的能力,還需要設(shè)計(jì)部分通用的過程,其中包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(JSON)、安全、通用數(shù)據(jù)操作。在此基礎(chǔ)上,還需要考慮模型中的文件及圖片信息的處理,最后需要在該模型具體實(shí)現(xiàn)上設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)外的WCF服務(wù),該服務(wù)的使用需要經(jīng)過身份驗(yàn)證。
3.1 數(shù)據(jù)傳輸模型的核心架構(gòu)。數(shù)據(jù)傳輸模型包含三個(gè)部分:數(shù)據(jù)契約、服務(wù)契約、服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)開發(fā)的可擴(kuò)展性與獨(dú)立性,將這三個(gè)部分分別設(shè)為三個(gè)具體的項(xiàng)目,包括服務(wù)數(shù)據(jù)契約項(xiàng)目,該項(xiàng)目主要定義數(shù)據(jù)操作及數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締卧?;服?wù)契約項(xiàng)目,該項(xiàng)目預(yù)先定義模型相關(guān)方法的名稱及參數(shù),使不同的平臺(tái)調(diào)用服務(wù)采用相同的定義規(guī)則;服務(wù)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目,該項(xiàng)目依賴于服務(wù)數(shù)據(jù)契約與服務(wù)契約,主要職責(zé)為實(shí)現(xiàn)具體傳輸?shù)倪壿?,及根?jù)傳入的服務(wù)及參數(shù),經(jīng)過邏輯處理傳出用戶需要的數(shù)據(jù),最終通過服務(wù)提供給外界平臺(tái)使用。數(shù)據(jù)傳輸模型采用基于WCF技術(shù)的架構(gòu),在實(shí)際的應(yīng)用中根據(jù)用戶的實(shí)際需求,向三個(gè)項(xiàng)目中添加不同的實(shí)現(xiàn),這樣也可以做到項(xiàng)目的分工,不同角色的人員維護(hù)不同的項(xiàng)目,具體的項(xiàng)目之間的關(guān)系如圖4所示:
3.2 數(shù)據(jù)傳輸模型中的通用方法工程。正如數(shù)據(jù)傳輸模型核心架構(gòu)所示,為了更好地重用相關(guān)具體操作,對(duì)常用的功能與傳輸模型的特色部分需要封裝。這部分主要包含兩個(gè)項(xiàng)目:數(shù)據(jù)訪問與操作工程、通用方法工程。對(duì)于數(shù)據(jù)訪問與操作工程,為了支持未來的數(shù)據(jù)庫的可擴(kuò)展,采用抽象工廠的模式,暫時(shí)實(shí)現(xiàn)了支持SQL Server數(shù)據(jù)庫的訪問與操作的相關(guān)方法,在實(shí)際的模型調(diào)用中將根據(jù)配置文件動(dòng)態(tài)調(diào)用具體的數(shù)據(jù)庫方法;對(duì)于通用方法工程中,數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞脚c加密處理為該工程的核心,在實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸中,需要將需要傳輸?shù)男畔⑻幚沓蒍SON格式,這就包含了生成與解析JSON字符串的通用方法,涉及用戶隱私信息的部分需要進(jìn)行加密傳輸,以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?,在具體實(shí)現(xiàn)上在每個(gè)方法的參數(shù)上加上了一個(gè)GUID標(biāo)簽,根據(jù)標(biāo)簽驗(yàn)證服務(wù)訪問的合法性與內(nèi)容加密的證據(jù),具體的是安全實(shí)現(xiàn)流程如圖5所示:
3.3 數(shù)據(jù)傳輸模型中的WCF實(shí)現(xiàn)方式。在數(shù)據(jù)傳輸模型中,核心代碼包含接口定義與接口實(shí)現(xiàn),在實(shí)際的開發(fā)中需要對(duì)代碼的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行版本控制,以便于追溯代碼不同版本,本模型的開發(fā)采用了Visual Source Safe 2005作為版本控制工具,每次新功能開發(fā)開始需要從版本控制工具中將最新的代碼簽出進(jìn)行開發(fā),開發(fā)完成編譯無誤后,再將代碼加上注釋簽入到版本控制工具。
3.4 數(shù)據(jù)傳輸模型中的WCF服務(wù)發(fā)布。在傳輸模型相關(guān)功能的開發(fā)完成之后,需要將服務(wù)發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上才能真正實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的信息傳輸服務(wù)。檔案信息共享平臺(tái)模型的發(fā)布服務(wù)每個(gè)接口提供一個(gè)服務(wù)地址,也就是需要為每個(gè)接口實(shí)現(xiàn)配置*.SVC文件,在WCF服務(wù)配置中采用微軟的IIS7作為傳輸模型的核心服務(wù)器。為了便于服務(wù)的調(diào)用,還需要一個(gè)固定的IP地址作為數(shù)據(jù)模型的訪問入口,為了使傳輸模型的平臺(tái)管理服務(wù)不暴露于公共的環(huán)境,需要對(duì)服務(wù)的使用范圍在服務(wù)器層面進(jìn)行限定。
4 檔案信息共享平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸模型應(yīng)用效果評(píng)估
在檔案信息共享平臺(tái)的數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)之后,通過不同的平臺(tái)進(jìn)行調(diào)用并采用HttpWatch來監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸過程中的信息,來確認(rèn)本模型是否達(dá)到以下目標(biāo):不同平臺(tái)可以調(diào)用本平臺(tái)的服務(wù)、論證用戶在數(shù)據(jù)傳輸過程中是加密的JSON數(shù)據(jù)。
4.1 數(shù)據(jù)傳輸模型跨平臺(tái)應(yīng)用效果評(píng)估。數(shù)據(jù)傳輸模型跨平臺(tái)應(yīng)用效果評(píng)估采用傳統(tǒng)的服務(wù)器、移動(dòng)客戶端模擬器作為介質(zhì),其中對(duì)于移動(dòng)客戶端模擬器采用蘋果的IOS系統(tǒng),具體的流程為在Web開發(fā)的項(xiàng)目與移動(dòng)客戶端項(xiàng)目通過發(fā)布的WCF服務(wù)地址添加相同服務(wù),并運(yùn)用WCF服務(wù)實(shí)現(xiàn)用戶的注冊(cè)與登錄功能,在Web上注冊(cè)一個(gè)用戶賬戶,然后在IOS模擬器上使用在Web平臺(tái)上注冊(cè)的賬戶進(jìn)行登錄,采用該模型可以順利實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
4.2 數(shù)據(jù)傳輸模型安全及性能效果評(píng)估。數(shù)據(jù)傳輸模型的安全及性能效果評(píng)估采用HttpWatch來分析數(shù)據(jù)傳輸過程中的數(shù)據(jù)變化情況,具體的流程為執(zhí)行一次獲取指定條件的檔案信息作者信息數(shù)據(jù)請(qǐng)求,查看在數(shù)據(jù)請(qǐng)求中包含了哪些信息,在數(shù)據(jù)返回給用戶是以何形式來展現(xiàn),其中對(duì)于檔案信息返回結(jié)果數(shù)據(jù)的聯(lián)系方式信息部分是采用加密的方式處理,通過該方式確認(rèn)該模型能夠達(dá)到傳輸需求,圖6為監(jiān)控的采用該數(shù)據(jù)傳輸模型的信息交互情況:
通過圖6發(fā)現(xiàn),①為數(shù)據(jù)請(qǐng)求的條件,兩次請(qǐng)求輸入的條件是一樣的,但是輸入條件的時(shí)間點(diǎn)不一樣,是兩次不同的登錄,由于每次登錄產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)GUID是會(huì)變化的,所以相同的請(qǐng)求會(huì)根據(jù)用戶的登錄信息產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的加密信息,這樣可以確保加密信息只能被合法用戶識(shí)別,將保證檔案信息數(shù)據(jù)的高效傳輸及其傳輸過程中的安全。
5 總結(jié)
檔案信息共享平臺(tái)設(shè)計(jì)了從數(shù)據(jù)請(qǐng)求、傳輸數(shù)據(jù)加工到數(shù)據(jù)接收處理為一體的平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸模型。與現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸模型相比,該平臺(tái)建立了一個(gè)具有跨平臺(tái)能力的數(shù)據(jù)傳輸模型,在實(shí)際的生產(chǎn)中具有較廣的應(yīng)用。模型在具有跨平臺(tái)傳輸?shù)哪芰A(chǔ)上,首先將傳輸?shù)膬?nèi)容進(jìn)行獨(dú)特的用戶隨機(jī)GUID方式加密,確保了信息傳輸?shù)陌踩?,其次將?shù)據(jù)傳輸?shù)母袷睫D(zhuǎn)換處理為JSON格式,使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量達(dá)到最精簡(jiǎn),最后將WCF技術(shù)引入到整個(gè)傳輸模型,使該模型具有了跨平臺(tái)的能力。但采用該數(shù)據(jù)傳輸模型也存在著一些缺點(diǎn),主要是需要增加系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的開發(fā)與后期的維護(hù)成本,對(duì)于系統(tǒng)需求本身比較簡(jiǎn)單的平臺(tái)不適宜采用該模型進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。實(shí)踐表明,該平臺(tái)模型能夠有效地滿足檔案信息共享平臺(tái)未來不斷擴(kuò)展的數(shù)據(jù)傳輸需求。
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