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    一種基于信譽(yù)度的移動(dòng)代理安全策略

    2019-09-10 07:22:44趙明嚴(yán)宏舉韓進(jìn)喜
    關(guān)鍵詞:信譽(yù)度

    趙明 嚴(yán)宏舉 韓進(jìn)喜

    摘要:針對(duì)移動(dòng)代理的安全性問(wèn)題,在已有移動(dòng)代理研究的基礎(chǔ)上,研究了安全保護(hù)策略。對(duì)加密移動(dòng)代理攜帶的重要數(shù)據(jù)信息,提出了信譽(yù)度的概念,根據(jù)需要將信譽(yù)度進(jìn)行等級(jí)和操作權(quán)限確定,基于主機(jī)和移動(dòng)代理構(gòu)建雙向信譽(yù)度和安全校驗(yàn)認(rèn)證機(jī)制,根據(jù)信譽(yù)度等級(jí)確定是否為惡意主機(jī)或代理,以便進(jìn)行接納和拒絕操作,實(shí)例證明了安全保護(hù)策略對(duì)移動(dòng)代理安全的作用。

    關(guān)鍵詞:移動(dòng)代理;信譽(yù)度;信譽(yù)度等級(jí);操作權(quán)限

    中圖分類(lèi)號(hào):TP393文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1008-1739(2019)24-53-4

    0引言

    隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)所承載的業(yè)務(wù)也越來(lái)越多樣化,同時(shí)多樣化業(yè)務(wù)的需求也越來(lái)越多。移動(dòng)代理技術(shù)因集異構(gòu)、軟件、通信及分布計(jì)算于一身,能夠滿足多樣化網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的需求而被廣泛研究和應(yīng)用。移動(dòng)代理[1]是軟件代碼,且能夠攜帶任務(wù)自主移動(dòng),尤其能夠在異構(gòu)跨域網(wǎng)絡(luò)上遷移,移動(dòng)代理有目的的移動(dòng)特性避免了持續(xù)連接所占用的帶寬資源和連接中斷或異常導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤,提高了滿足多樣化業(yè)務(wù)需求的及時(shí)性和靈活性。同時(shí),移動(dòng)代理的跨平臺(tái)性和移動(dòng)性也帶來(lái)一定安全隱患,包括目標(biāo)主機(jī)和代理自身的安全問(wèn)題,因此亟待解決移動(dòng)代理的安全問(wèn)題。

    移動(dòng)代理的安全問(wèn)題[2]主要涉及如下4個(gè)方面:①遷移時(shí)網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題;②移動(dòng)過(guò)程中可能會(huì)受到其他惡意代理的攻擊問(wèn)題;③與目標(biāo)主機(jī)交互過(guò)程中可能給主機(jī)帶來(lái)的惡意攻擊和非法篡改問(wèn)題;④移動(dòng)執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中可能遭受惡意主機(jī)的攻擊問(wèn)題。

    針對(duì)上述移動(dòng)代理可能存在的安全問(wèn)題,本文在已有研究成果的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了局部改進(jìn)和完善,運(yùn)用建立信譽(yù)度表技術(shù),研究基于信譽(yù)度的安全保護(hù)策略,重點(diǎn)聚焦如何在目標(biāo)主機(jī)和移動(dòng)代理之間建立雙向信譽(yù)驗(yàn)證和保護(hù),進(jìn)而保證移動(dòng)代理在執(zhí)行任務(wù)時(shí)自身以及所處環(huán)境的安全可靠。

    1移動(dòng)代理的作用

    協(xié)作性、快速反應(yīng)性和易重構(gòu)性[3]是移動(dòng)代理的三大特性。移動(dòng)代理能夠攜帶任務(wù)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中自主地從源主機(jī)向目標(biāo)主機(jī)移動(dòng),何時(shí)移動(dòng)、何地移動(dòng)都可以事先設(shè)定好。移動(dòng)代理在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中,如果遇到網(wǎng)絡(luò)中斷可以根據(jù)要求掛起或中斷,等待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后重新開(kāi)始或繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。

    移動(dòng)代理的作用如下:

    ①降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載[4]。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理中,管理系統(tǒng)要完成一項(xiàng)管理任務(wù),需要在管理者和被管節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行多次通信,進(jìn)行多個(gè)問(wèn)答操作才能完成。應(yīng)用智能移動(dòng)代理后,只要設(shè)定移動(dòng)代理任務(wù),將所要執(zhí)行的操作部署于任務(wù)代碼中,同時(shí)發(fā)送到被管節(jié)點(diǎn),移動(dòng)代理執(zhí)行完規(guī)定的操作任務(wù)后,攜帶執(zhí)行結(jié)果返回管理者。這樣大大減少了頻繁操作占用的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬,降低了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。

    ②異步和自主執(zhí)行功能[5]。移動(dòng)設(shè)備通常在網(wǎng)絡(luò)正常連接時(shí)進(jìn)行工作,有些特定任務(wù)要求移動(dòng)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)之間必須持續(xù)保持正常連接,但是網(wǎng)絡(luò)故障或中斷時(shí)有發(fā)生。要解決上述網(wǎng)絡(luò)難題,可以將所執(zhí)行的任務(wù)進(jìn)行編碼注入移動(dòng)代理中,任務(wù)可以設(shè)定起始節(jié)點(diǎn)、經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)、目前節(jié)點(diǎn)、所執(zhí)行路徑、何時(shí)開(kāi)始、從什么地方開(kāi)始及何時(shí)結(jié)束;移動(dòng)代理可以自主異步執(zhí)行任務(wù),而不受網(wǎng)絡(luò)中斷影響,再攜帶返回結(jié)果,上報(bào)移動(dòng)設(shè)備。

    ③克服網(wǎng)絡(luò)時(shí)延[6]。很多應(yīng)用對(duì)于網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性要求非常高,移動(dòng)代理能夠攜帶中央處理器的任務(wù),基于設(shè)定路徑自主遷移到系統(tǒng)局部執(zhí)行,進(jìn)而減少網(wǎng)絡(luò)時(shí)延,提供符合要求的服務(wù)。

    ④動(dòng)態(tài)適應(yīng)環(huán)境。智能移動(dòng)代理能夠?qū)崟r(shí)感知運(yùn)行環(huán)境并及時(shí)上報(bào)和處理感知到的變化。多個(gè)移動(dòng)代理可以按需合理分布在網(wǎng)絡(luò)的不同地方,以便實(shí)時(shí)感知并進(jìn)行快速處理。

    ⑤自然的異構(gòu)性。開(kāi)放分布網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中無(wú)論軟件還是硬件設(shè)備大多是異構(gòu)的。智能代理在執(zhí)行任務(wù)時(shí)僅依賴(lài)于自身攜帶代碼以及代碼的運(yùn)行環(huán)境,與執(zhí)行任務(wù)的目標(biāo)主機(jī)有關(guān)系,與所處網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和傳輸層協(xié)議無(wú)關(guān),因此能夠適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,無(wú)論同構(gòu)還是異構(gòu)。

    ⑥協(xié)作性。在網(wǎng)絡(luò)管理中,涉及本域管理、跨域管理和全網(wǎng)管理問(wèn)題,當(dāng)管理范圍涉及到跨多個(gè)管理域時(shí),管理中心需要在多個(gè)管理節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行管理任務(wù)的規(guī)劃、分配和協(xié)調(diào)操作。智能移動(dòng)代理具有協(xié)作性,可以代替管理中心在多個(gè)管理節(jié)點(diǎn)之間完成任務(wù)協(xié)作。

    ⑦健壯性和容錯(cuò)性[7]。移動(dòng)代理能夠在網(wǎng)絡(luò)中斷或故障時(shí)單獨(dú)執(zhí)行任務(wù),等到網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常時(shí)繼續(xù)執(zhí)行任務(wù),且能實(shí)時(shí)感知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境并進(jìn)行及時(shí)處理,因此具有良好的容錯(cuò)性,可以應(yīng)用于要求較高的應(yīng)用系統(tǒng)的建立中。

    2移動(dòng)代理安全問(wèn)題

    2.1安全威脅

    在網(wǎng)絡(luò)中傳遞信息存在很多未知因素,因而當(dāng)移動(dòng)代理攜帶軟件程序在網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行任務(wù)時(shí),存在很多安全威脅。

    ①被動(dòng)攻擊[8]。在被動(dòng)攻擊模式下,以竊聽(tīng)模式最為常見(jiàn),攻擊者的目標(biāo)是企圖通過(guò)獲取代理程序中存儲(chǔ)并傳遞的敏感信息,從中提取對(duì)自己有用的信息。另一種模式是由于數(shù)據(jù)采用加密傳輸時(shí),攻擊者無(wú)法得到想要的具體數(shù)據(jù),所以往往攻擊者對(duì)截取的數(shù)據(jù)進(jìn)行流量分析,通過(guò)分析通信頻度、交換數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度、通信雙方和接收方的IP地址等,進(jìn)而獲取所需的敏感信息。

    ②主動(dòng)攻擊[9]。主動(dòng)攻擊包括2種方式:篡改數(shù)據(jù)和身份偽裝。篡改數(shù)據(jù)是指網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包被截獲并修改甚至刪除,而用偽造的數(shù)據(jù)取代;身份偽裝是指攻擊者偽裝成系統(tǒng)中的合法參與者或使用者,冒充其截取并處理收到的數(shù)據(jù)。

    ③惡意主機(jī)[10]。移動(dòng)代理所攜帶的軟件代碼需要在所經(jīng)過(guò)或到達(dá)的目標(biāo)主機(jī)上運(yùn)行,因此目標(biāo)主機(jī)掌握所有的代碼和數(shù)據(jù)并可以隨意更改。如果目標(biāo)主機(jī)是惡意的,或者該目標(biāo)主機(jī)已經(jīng)被攻擊,那么這種惡意主機(jī)可以破壞或終止代理程序,進(jìn)而影響或破壞所執(zhí)行的任務(wù),代理所攜帶的任務(wù)信息也可以被刪除或篡改,造成安全隱患。

    2.2移動(dòng)代理安全機(jī)制

    ①對(duì)于移動(dòng)代理傳輸中的安全問(wèn)題,主要使用加密技術(shù)進(jìn)行安全性保障。設(shè)計(jì)了類(lèi)似于SSL的在傳輸層對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行加密的安全協(xié)議,即將所有通信內(nèi)容封裝進(jìn)行安全套接字處理,用一組對(duì)稱(chēng)密鑰和加密算法加密通信內(nèi)容。加密的IP數(shù)據(jù)包仍有可能被截取,攻擊者無(wú)法識(shí)別和破解加密信息。加密方法可以采用128位密鑰的RC4算法,也可以采用1 024位密鑰的RSA算法進(jìn)行會(huì)話數(shù)據(jù)交換。如果加密消息在傳輸過(guò)程中被截獲篡改或刪除,消息驗(yàn)證碼都能識(shí)別并驗(yàn)證。

    ②對(duì)于目標(biāo)主機(jī)的安全問(wèn)題,可以采用基于檢測(cè)的安全手段。檢測(cè)運(yùn)行的目標(biāo)主機(jī)是否安全,檢測(cè)移動(dòng)代理的執(zhí)行路徑以及執(zhí)行結(jié)果,判斷其是否受到攻擊。

    ③對(duì)于移動(dòng)代理本身的安全問(wèn)題,提供了一套相關(guān)的算法來(lái)檢測(cè)移動(dòng)代理是否安全可信賴(lài),即為目標(biāo)主機(jī)設(shè)定可信度表或其他安全規(guī)則,通過(guò)安全規(guī)則檢測(cè)驗(yàn)證移動(dòng)代理是否有違規(guī)行為。所有的移動(dòng)代理必須遵守規(guī)定的安全規(guī)則,才能在目標(biāo)主機(jī)上執(zhí)行任務(wù)。

    總之,通過(guò)對(duì)移動(dòng)代理本身、移動(dòng)代理傳輸過(guò)程以及移動(dòng)代理所執(zhí)行任務(wù)所需的目標(biāo)主機(jī)進(jìn)行系列安全限制和保護(hù),使得移動(dòng)代理、目標(biāo)主機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境均處于相對(duì)安全的環(huán)境中,適用于對(duì)數(shù)據(jù)傳輸保密要求比較嚴(yán)格的環(huán)境,如情報(bào)信息傳輸?shù)取?/p>

    2.3安全策略

    移動(dòng)代理自身的安全策略[11]如下:

    ①信譽(yù)度的5個(gè)等級(jí):{惡意,不可信,較可信,可信,絕對(duì)可信};

    ②信譽(yù)度的數(shù)學(xué)表示:{-20,-1,0,1,20}與信譽(yù)度5個(gè)等級(jí)一一對(duì)應(yīng);

    ③MA_ID:移動(dòng)代理標(biāo)識(shí),具有唯一性;

    ④HS:主機(jī)對(duì)自身信息的簽名,包括主機(jī)名、IP地址、硬件MAC地址;

    ⑤CN:校驗(yàn)數(shù);

    ⑥PK:公有密鑰;

    ⑦SK:私有密鑰;

    ⑧I:移動(dòng)代理攜帶的重要數(shù)據(jù)和信息;

    ⑨移動(dòng)代理操作權(quán)限RS:取值為1時(shí)表示只讀,取值為2時(shí)表示可設(shè)置。

    設(shè)計(jì)的策略規(guī)則步驟如下:

    ①將移動(dòng)代理攜帶的信息進(jìn)行初始化賦初值,包括設(shè)定移動(dòng)代理的操作權(quán)限、移動(dòng)代理遷移路徑和執(zhí)行任務(wù)所涉及的目標(biāo)主機(jī)等信息的設(shè)定和預(yù)置。同時(shí)對(duì)移動(dòng)代理的任務(wù)數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行加密,加密SK(I),對(duì)隨機(jī)數(shù)加密PK(num),校驗(yàn)數(shù)CN=SK(I)+PK(num),移動(dòng)代理攜帶PK(CN)進(jìn)行校驗(yàn)。

    ②目標(biāo)主機(jī)提供一套與它自身有關(guān)的安全規(guī)則,信譽(yù)度表存儲(chǔ)在目標(biāo)主機(jī)中,根據(jù)信譽(yù)度評(píng)價(jià)結(jié)果執(zhí)行對(duì)應(yīng)的接納或拒絕操作。

    ③移動(dòng)代理的安全特性被創(chuàng)建者提取,驗(yàn)證移動(dòng)代理的安全規(guī)則,并生成相應(yīng)的安全證書(shū)。

    ④生成的安全證書(shū)與移動(dòng)代理被源主機(jī)一起送達(dá)目標(biāo)主機(jī)。

    ⑤當(dāng)移動(dòng)代理到達(dá)目標(biāo)主機(jī)后,目標(biāo)主機(jī)首先進(jìn)行校驗(yàn)數(shù)CN的提取,根據(jù)公鑰PK進(jìn)行解密,獲得校驗(yàn)數(shù)CN,如果目標(biāo)主機(jī)解密的校驗(yàn)數(shù)與移動(dòng)代理攜帶的校驗(yàn)數(shù)一致,則目標(biāo)主機(jī)根據(jù)移動(dòng)代理的唯一標(biāo)識(shí)號(hào)和源主機(jī)簽名,查詢(xún)所存儲(chǔ)的信譽(yù)度表,如信譽(yù)度表中存在該移動(dòng)代理的信譽(yù)度,則接受移動(dòng)代理的請(qǐng)求操作,反之則拒絕為移動(dòng)代理提供運(yùn)行環(huán)境。

    ⑥目標(biāo)主機(jī)進(jìn)一步查詢(xún)移動(dòng)代理的操作權(quán)限,目標(biāo)主機(jī)設(shè)置監(jiān)視器監(jiān)督移動(dòng)代理的操作,如移動(dòng)代理有超出權(quán)限的請(qǐng)求和操作,則拒絕相關(guān)操作,對(duì)應(yīng)的當(dāng)前信譽(yù)度值降一個(gè)等級(jí)并更新本地信譽(yù)度表;若沒(méi)有越限操作,則進(jìn)行正常的交互請(qǐng)求。

    ⑦移動(dòng)代理結(jié)束與目標(biāo)主機(jī)的交互,按照規(guī)劃的遷移路徑繼續(xù)遷移到下一個(gè)目標(biāo)主機(jī)。

    通過(guò)基于信譽(yù)度的移動(dòng)安全保護(hù)策略能夠構(gòu)建代理和主機(jī)之間的雙向信譽(yù)度,明確了信譽(yù)度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法,較好地防護(hù)了惡意主機(jī)和惡意代理的侵害,保證移動(dòng)代理能夠高效、安全地工作。

    軟件的開(kāi)發(fā)環(huán)境為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言JAVA;運(yùn)行環(huán)境Windows XP操作系統(tǒng)或中標(biāo)麒麟操作系統(tǒng);數(shù)據(jù)庫(kù)為達(dá)夢(mèng)數(shù)據(jù)庫(kù)。

    3實(shí)例驗(yàn)證

    以某大型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理中心的管理為例,驗(yàn)證移動(dòng)代理的機(jī)制和作用,所有主機(jī)都處在一個(gè)已知的、絕對(duì)安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,如VPN和公司內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。此種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相對(duì)較小和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境絕對(duì)安全的特點(diǎn)。

    起初設(shè)置所有主機(jī)和移動(dòng)代理信譽(yù)度C=10,絕對(duì)可信。在移動(dòng)代理移動(dòng)中可以直接進(jìn)行交互,減少信譽(yù)度認(rèn)證和修改的時(shí)間,大大提高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效率。

    圖1中4個(gè)主機(jī)H1,H2,H3,H4和一個(gè)移動(dòng)代理MA1,信譽(yù)度都設(shè)置為絕對(duì)可信,移動(dòng)代理和主機(jī)交互的安全得到保證,響應(yīng)的執(zhí)行效率也大大提高,移動(dòng)代理MA1由源主機(jī)H1發(fā)起,向目標(biāo)主機(jī)H2移動(dòng)。

    移動(dòng)代理攜帶的信息包括執(zhí)行任務(wù)所需的數(shù)據(jù)和初始化信息、設(shè)定的遷移路徑信息和操作權(quán)限信息。

    工作流程如下:

    ①源主機(jī)H1給移動(dòng)代理MA攜帶的信息賦初值,包括設(shè)定移動(dòng)代理的操作權(quán)限、移動(dòng)代理遷移路徑和所經(jīng)過(guò)的主機(jī)、對(duì)移動(dòng)代理的任務(wù)數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行加密,加密SK(I),對(duì)隨機(jī)數(shù)加密PK(1 024),校驗(yàn)數(shù)CN=SK(I)+PK(1 024),移動(dòng)代理攜帶PK(CN)進(jìn)行校驗(yàn)。

    ②目標(biāo)主機(jī)H1提供一套與其自身有關(guān)的安全規(guī)則,目標(biāo)主機(jī)中存儲(chǔ)有信譽(yù)度表,如表1所示,不同的信譽(yù)度評(píng)價(jià)結(jié)果執(zhí)行的操作不同。

    ③移動(dòng)代理的安全特性被其創(chuàng)建者所提取,并用安全規(guī)則進(jìn)行驗(yàn)證,生成相應(yīng)的安全證書(shū)。

    ④安全證書(shū)與移動(dòng)代理MA被源主機(jī)H1送達(dá)目標(biāo)主機(jī)

    H2。

    ⑤移動(dòng)代理到達(dá)目標(biāo)主機(jī)H2后,首先解密校驗(yàn)數(shù)CN,根據(jù)公鑰PK進(jìn)行解密,獲得校驗(yàn)數(shù)CN,如果目標(biāo)主機(jī)解密的校驗(yàn)數(shù)與移動(dòng)代理攜帶的校驗(yàn)數(shù)一致,則目標(biāo)主機(jī)根據(jù)移動(dòng)代理的唯一標(biāo)識(shí)號(hào)和源主機(jī)簽名,查詢(xún)所存儲(chǔ)的信譽(yù)度表,發(fā)現(xiàn)MA的信譽(yù)度為1,任務(wù)移動(dòng)代理可信,接受移動(dòng)代理的請(qǐng)求操作。

    ⑥目標(biāo)主機(jī)H2進(jìn)一步查詢(xún)移動(dòng)代理的操作權(quán)限,發(fā)現(xiàn)移動(dòng)代理的操作權(quán)限為只讀,開(kāi)始與移動(dòng)代理進(jìn)行信息交互。

    ⑦目標(biāo)主機(jī)H2通過(guò)監(jiān)視發(fā)現(xiàn)移動(dòng)代理MA頻繁出現(xiàn)越限操作,且企圖修改或刪除目標(biāo)主機(jī)H2的數(shù)據(jù),目標(biāo)主機(jī)H2立刻修改信譽(yù)度表,將移動(dòng)代理MA的信譽(yù)度值置為不可信。

    為了構(gòu)建移動(dòng)代理和主機(jī)之間的信譽(yù)度,通常設(shè)定目標(biāo)主機(jī)的安全策略、雙向信譽(yù)度表和移動(dòng)代理自身的安全保護(hù)策略。通過(guò)上述手段,保證安全運(yùn)行環(huán)境和目標(biāo)主機(jī),防止了惡意主機(jī)和惡意代理的侵害,確保移動(dòng)代理高效、安全運(yùn)行。

    4結(jié)束語(yǔ)

    通過(guò)研究移動(dòng)代理的安全性問(wèn)題,分為移動(dòng)代理自身、移動(dòng)代理執(zhí)行的目標(biāo)主機(jī)和運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境3個(gè)方面,首先,針對(duì)移動(dòng)代理自身對(duì)移動(dòng)代理攜帶的重要數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加密保護(hù);其次,在移動(dòng)代理和目標(biāo)主機(jī)之間建立信譽(yù)度表,在信譽(yù)度等級(jí)和相應(yīng)的操作權(quán)限進(jìn)行對(duì)照,構(gòu)建主機(jī)和移動(dòng)代理之間的雙向信譽(yù)度記錄和安全校驗(yàn)認(rèn)證;同時(shí)利用信譽(yù)度等級(jí)進(jìn)行惡意主機(jī)或代理的判定,拒絕惡意主機(jī)和代理的操作請(qǐng)求,保護(hù)移動(dòng)代理與目標(biāo)主機(jī)信息交互的安全可靠??傊?,通過(guò)移動(dòng)代理本身、移動(dòng)代理運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及目標(biāo)主機(jī)的系列安全規(guī)則,使移動(dòng)代理更好地發(fā)揮作用,提升靈活性和可靠性。

    參考文獻(xiàn)

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