计算机网络——应用层-邮件&SMTP

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因特网电子邮件系统(email)

组成部分

• 用户代理 邮件客户端，允许用户阅读，回复，转发，保存，撰写报文（电子邮件）
• 邮件服务器 每个邮件接收方都在某邮件服务器上有一个邮箱,邮箱存储发给该用户的Email，邮箱的消息队列存储等待发送的Email
• 简单邮件传输协议，SMTP 邮件服务器之间传递消息所使用的协议

• 发送方代理和发送方服务器间，可通过SMTP，HTTP协议推送报文；
• 发送方服务器和接收方服务器间，通过邮件传输协议SMTP推送报文；
• 接收方服务器和接收方代理间，可通过邮件访问协议，如POP3,IMAP,HTTP等拉取报文；

SMTP简单邮件传输协议(Simple Mail Transfer Protocol,SMTP)

用于从发送方邮件服务器发送报文到接收方邮件服务器

参见 [RFC 5321]

• 古老（1982年有正式RFC文档，但事实上早在此前出现），限制报文的体只能用ASCII表示。传输现代多媒体附件时，要将多媒体数据编码为ASCII码，用SMTP传输完毕后再解码还原为多媒体数据。

• SMTP一般不使用中间邮件服务器发送邮件，即使两服务器相距甚远也会尝试直接建立连接。

• 依赖TCP运输层协议，端口：25，使用持久性连接

• 要求消息必须由7位ASCII码构成

• SMTP通信双方在TCP连接建立之后，还会进行应用层的握手，SMTP客户端会指示收发双方的邮件地址。

• SMTP服务器利用CRLF.CRLF确定消息的结束。

• 若SMTP发送方服务器有多个发往同一接收服务器的报文，它会在同一TCP连接内传输，但在每个报文发送前都进行应用层握手（声明邮件的收发双方）

命令/响应交互模式

• 命令(command): ASCII文本
• 响应(response): 状态代码和语句

拉协议（pull protocol）

用户依据协议从服务器上拉取信息，连接由文件接收方发起。如HTTP（的主要功能）

推协议（push protocol）

用户依据协议把文件推送到服务器上，连接由文件发送方发起。如SMTP

SMTP对比HTTP

同：都用于主机间的文件传输
异：

1. HTTP主要是拉协议，SMTP主要是推协议。
2. HTTP无编码限制，SMTP要求每个报文（包括报文体）使用7比特的ASCII码格式。
3. 对于由多个对象组成的文档，HTTP将每个对象封装到独立的报文中，而SMTP把所有报文对象放在一个报文内。

Email消息格式

定义邮件消息本身的格式，包括首部行和报文体

参见 [RFC 5322]

头部行(header)

• To
• From
• Subject 主题，可选的

email头部行不同于SMTP中的命令，尽管它们可能冗余了同样的信息。email from，to头部行是email报文的一部分，而SMTP的from,to命令是SMTP握手协议的一部分。

空行 分隔

消息体(body)
消息本身，只能是ASCII字符

Email消息格式：多媒体扩展 MIME

MIME：多媒体邮件扩展 RFC 2045, 2056
通过在邮件头部增加额外的行以声明MIME的内容类型
额外的头部行包括数据编码方法，多媒体类型，子类型，参数等。

邮件访问协议

用于接收方从接收方邮件服务器上拉取报文。

常用邮件访问协议：

• Post Office Protocol-Version 3,POP3
• Internet Mail Access Protocol,IMAP
• HTTP

POP协议

极为简单的邮件访问协议。带有认证/授权和下载功能。

参见 [RFC 1939]

POP3的包括 特许，事务处理，更新三个阶段

POP3是无状态的

服务器响应

• +OK [可选的数据]
• -ERR

认证过程

用户代理以明文形式发送用户名和口令以鉴别用户

客户端命令

• User：声明用户名
• Pass: 声明密码

事务阶段

用户代理拉取报文
获取服务器上的报文信息
将报文标记为待删除

• List：列出消息数量
• Retr：用编号获取消息
• Dele: 删除消息
• Quit

更新阶段

发生在用户发出quit命令后，删除那些被用户标记为待删除的报文

IMAP协议

比POP3功能更为强大也更为复杂的邮件访问协议

所有消息统一保存在一个地方：服务器
允许用户利用文件夹组织消息
IMAP支持跨会话(Session)的用户状态

HTTP协议

现今基于Web的电子邮件都使用HTTP协议，此时用户代理就是普通的浏览器。
用户和邮件服务器间的报文传输都通过HTTP进行，而邮件服务器间的报文传输仍通过SMTP进行。

邮件发送过程

1. 发送方用户代理用SMTP（或HTTP）将邮件推送至发送方邮件服务器；
2. 发送方邮件服务器用SMTP将邮件推送至接收方邮件服务器；具体地，发送方邮件暂存与发送方邮件服务器中，发送方邮件服务器会周期性的尝试连接接收方服务器，若多次尝试失败，则返回给发送方一个错误信息
3. 接收方邮件服务器分发邮件给接收方；具体地，接收方通过邮件访问协议从接收方邮件服务器上拉取邮件。