SMTP/POP3 原理分析集

用 SMTP/POP3 访问邮箱暨 SMTP/POP3 原理

 

Exchange 早期版本设计时侧重于在企业内部提供邮件服务，邮件传输以 MAPI 为主； Exchange 的后续版本增强了对 Internet 邮局的支持，现在 Exchange2003 可以作为一个标准的 Internet 邮局为用户提供服务，也可以和互联网上的其他 Internet 邮局进行交互。本文我们将介绍以下内容：

一   如何用 Outlook Express 作客户端软件，通过 SMTP ， POP3 协议访问邮箱

二   Exchange 和其他互联网邮局通信时注意事项

三  SMTP ， POP3 原理分析

四   ESMTP

五   BASE64 编码

 

实验拓扑如下图， Florence 是域控制器和 CA 服务器， Berlin 是 Exchange 服务器， Istanbul 是客户机

 

一   如何用 Outlook Express 作客户端软件，通过 SMTP ， POP3 协议访问邮箱

 

标准的互联网邮局包括 SMTP 和 POP3 两个组件， SMTP 负责邮件的出站 / 入站， POP3 负责邮件存储。我们可以利用 SMTP 把邮件发送出去，也可以利用 POP3 从自己的邮箱中下载邮件。 Exchange2003 的 SMTP 来源于 Win2003 中的 IIS ， POP3 倒是和 Win2003 的 POP3 服务没有任何关系。 Exchange2003 的 POP3 服务默认是禁用状态，所以首先要启动 POP3 服务。在 Exchange 服务器上，开始－管理工具－服务，找到“ Microsoft Exchange POP 3 ” 服务，将POP3 服务的启动类型改为自动，然后启动 POP3 服务。

 

这时 Exchange 服务器已经可以提供 SMTP 和 POP3 服务了，我们在客户机 Istanbul 上，以 Outlook Express （以后简称 OE ）作为客户端软件，测试一下 SMTP 和 POP3 的访问状况。启动 OE 后，在工具菜单中选择账户，在“邮件”标签下，选择 添加“邮件”

 

填写邮件发送者的名称，在此我们填写一个用户名，如下图所示

接下来要写用户的邮件地址

最重要的参数，分别对 SMTP 和 POP3 服务器进行描述，可以用 NETBIOS 名称，域名或是 IP 地址

 

输入用户名和口令就可以完成邮件账号的设置了

配置完邮件账户后，启动 OE ，点击“创建邮件”，给 administrator 发一封测试信看看

，如下图所示

看看管理员的邮箱，是不是已经收到信了，这证明 SMTP 工作正常。

 

管理员回封信，看看 dufei 能否收到，在 OE 的“发送 / 接收”下拉菜单中选择“接收全部邮件”，看看收件箱里有没有回信，如下图所示，已收到回信， POP3 工作正常。

 

二   Exchange 和其他互联网邮局通信时注意事项

做完上述操作后，我们在 Exchange 邮局内部已经可以正常使用 SMTP ， POP3 了，但要和其他的互联网邮局通信还需要注意以下两点：

1  设置 DNS 中的 MX 记录

2  设置 SMTP 服务器的中继

 

如果 DNS 服务器中没有正确设置 MX 记录，那么我们的邮局将无法收到其他邮局发来的邮件。 SMTP 服务器向其他邮局发送邮件时，要通过查询 DNS 的 MX 记录来定位接收邮局的邮件服务器，否则互联网上这么多主机， SMTP 服务器怎么知道哪台可以接收邮件？早期的电子邮件地址格式是邮箱名 @ 邮件服务器名，这种邮件地址中已经包含了邮件服务器的完全合格域名，因此 SMTP 服务器直接将邮件发送给邮件服务器就可以了。现在的电子邮件地址格式改成了邮箱名 @ 域名，不再直接指明接收邮件的服务器，因此 SMTP 服务器就只能依靠 MX 记录来定位接收邮件服务器了。

 

Exchange 服务器中的 SMTP 中继默认对所有未通过身份验证的用户都是禁用的，所以如果我们向向外网发一封邮件，例如发到 [email protected] ，我们会看到如下图错误提示，提示中明确指出 “ Unable to relay ”，不能中继。那如何修改设置呢？

 

在 Exchange 服务器上，开始－程序－ Microsoft Exchange －系统管理器－服务器－协议－ SMTP －默认 SMTP 虚拟服务器－属性－访问－中继，如下图

 

当前的中继设置如下图所示，只有通过身份验证的邮件发送者才可以将邮件中继到其他邮局

 

 

修改中继设置，允许 192.168.2.0 子网内的计算机进行邮件中继，不要设置成允许任何人进行邮件中继，那会招致大量的垃圾邮件发送

 

改完中继设置后，重启 SMTP 服务，可以把信发往其他的互联网邮局了。

 

三   SMTP ， POP3 原理分析

 

我们用 SMTP ， POP3 在互联网上进行邮件收发，邮件传递的过程是什么样的？我们假设 163 邮局的 User1 准备给 263 邮局的 User2 发信，大致过程如下

1         User1 通过邮件客户端软件用 SMTP 协议把待发邮件提交到 163 邮局的 SMTP 服务器

2         163 邮局的 SMTP 服务器通过查询 DNS 的 MX 记录，定位 263 邮局的邮件服务器，然后通过 SMTP 协议把邮件中继到 263 邮局的 SMTP 服务器

3         263 邮局的 SMTP 服务器将邮件入站后，把邮件转给 POP3 服务器

4        POP3 服务器把邮件存储在 User2 的邮箱中

5        User2 利用邮件客户端软件通过 POP3 协议访问 263 邮局的 POP3 服务器，并从自己的邮箱中把邮件下载到本机计算机

 

接下来我们具体分析一下第一步和第五步，看看 OE 如何利用 SMTP 协议提交邮件，以及如何利用 POP3 协议访问邮箱。

 

先分析 SMTP ，根据 RPC821 ， SMTP 协议提供了一些简单的四个字符原语操作指令， OE 就利用了这些指令发送邮件。常用的 SMTP 命令有

HELO ：发件方问候收件方，后面是发件人的IP地址或计算机名。收件方回答OK时标识自

己的身份。问候和确认过程表明两台机器可以进行通信。

MAIL FROM: 这个命令用来开始传送邮件，命令后面的参数是发件人邮件地址。         

RCPT TO: 这个命令告诉收件方收件人的邮箱。当有多个收件人时，需要多次使用该命令，

每次只能指明一个人。

DATA ：收件方把该命令之后的数据作为发送的数据，数据被加入数据缓冲区中。        

RSET ：这个命令用来通知收件方复位，所有已存入缓冲区的收件人数据，发件人数据和待

传送的数据都必须清除，接收放必须回答OK。

NOOP ：空操作，不影响任何参数，只是要求接收方回答OK

QUIT ：SMTP要求接收放必须回答OK，然后中断传输

 

OE 发送邮件时，首先连接邮件服务器的25端口，我们在命令行下模拟这个过程

telnet berlin 25

Helo Istanbul 　（客户端进行自我介绍，我的名字是 Istanbul ）

mail from:[email protected] （客户机请求服务器替自己发一封信，信的发件人是新浪的管理员，这当然是胡说，没关系的， SMTP 服务器并不校验）

rcpt to:[email protected] （客户机描述这封信的收件地址）

data （客户机表示要开始输入信件内容）

subject:mail test!  （客户机输入邮件主题 mail test ！）

Just testting!      （客户机输入邮件内容 Just testting! ）

敲一下回车 敲一下 . ( 点 ) 再敲一下回车 邮件内容结束，邮件开始进入发送队列

上述过程如下图所示：

 

 

检查一下管理员的邮箱，有没有收到这样一封信，如下图所示，真的收到了，而且以为是 sina 的管理员发来的，要记住，邮件是很容易欺骗的。

这样我们就用 SMTP 命令发了一封电子邮件，是不是很简单呢？其实我们可以来看一下 OE 发信的过程，打开 OE ，在 “工具”菜单中选择“选项”，点击“维护”标签，在疑难解答下选择“邮件”，这样 OE 发送邮件时的过程会记录在日志文件中供我们分析使用。

 

在 OE 中发送一封邮件，测试一下。

邮件发出去了，检查下图路径中的 smtp.log ，这就是发送邮件时的日志文件

 

 

打开日志文件，里面记录了 OE 与 SMTP 服务器交互的全过程， [rx] 代表 OE 收到的数据， [tx] 代表 OE 发出的数据，仔细看看， OE 作的操作和我们刚刚在命令行中作的完全一样。

 

 

我们再来分析一下 OE 利用 POP3 协议从 Exchange 邮件服务器收信的过程， POP3 和 SMTP 类似，根据 RFC1939 也定义了一些四字符的原语命令，常用的 POP3 命令有

USER  ： 输入邮箱名

PASS  ： 输入邮箱密码
STAT  ：    显示邮箱状态
LIST   ：    列出邮箱中的邮件
RETR  ：    读取邮件内容
DELE ：     将邮件标记为删除
NOOP  ： 空操作，仅返回一个回应
RSET ：     中断当前操作，将标记为删除的邮件恢复
QUIT         退出 POP3 会话

 

我们举例从 dufei 邮箱收信，我们使用下列指令

telnet  berlin  110

user dufei （准备访问 dufei 的邮箱）

pass  passW0rd （输入 dufei 的邮箱口令）

list （列出邮箱中的邮件）

Retr  1 （显示第一封邮件的内容）

dele  1  （删除第一封邮件）

quit  （退出）

 

过程如下图所示，有兴趣的话大家可以结合 OE 中的 POP3 日志进行分析。

 

四   ESMTP

从前面的 SMTP 原理分析中我们可以看出， SMTP 在设计时完全没有考虑安全问题，任何人都可以很方便地利用 SMTP 服务器发送邮件，这种处于安全真空的设计在互联网的初期是成立的，毕竟那时无孔不入的商业还不曾渗透进这片专属于科研人员的净土。但现在如果在公网上放置这么一个服务器，那肯定会后果很严重，垃圾邮件立刻就会把你淹没。因此， ESMTP 对 SMTP 进行了升级，主要是在邮件的发送过程中支持身份验证，而且在传输邮件内容时也支持用 SSL 进行加密，大大提高了安全性。

在 Exchange 中把 SMTP 升级到 ESMTP 很容易，只要在 SMTP 服务器上禁止匿名访问，再选择一种身份验证方式就可以了。在 Exchange 服务器上，开始－程序－ Microsoft Exchange －系统管理器－服务器－协议－ SMTP －默认 SMTP 虚拟服务器－属性－访问－身份验证，如下图所示

 

我们取消“匿名访问”和“集成 Windows 身份验证”，只保留“基本身份验证“，现在这就是一台 ESMTP 服务器了，重新启动 SMTP 服务，然后在 Istanbul 上我们发送一封邮件测试一下，如下图所示，发信出问题了，错误提示告诉我们由于没有进行身份验证，我们没有权限进行邮件发送

 

既然要求身份验证，那我们就满足这个条件，在 OE 的工具菜单中选择账户，点击邮件标签，查看邮件账户的属性，如下图所示，勾选“我的服务器要求身份验证”，点击“设置”

 

 

在设置中，我们填写了用户名和口令，再来试试，发出去了！

调出日志 smtp.log 查看一下发送细节，看到了一个奇怪的现象，如下图红框标示处显示的是用户名，但我们填写的用户名是 dufei ，怎么在这里成了 ZHVmZWk= ？不要着急，这就是我们下面要讲到的 BASE64 编码

 

五 BASE64 编码

BASE64 编码其实很简单，它把常用的 64 个字符重新做了个编码表。每个 BASE64 编码用 6 个 2 进制数表示， BASE64 的编码表如下

 

 

 

0 A 17 R 34 i 51 z
1 B 18 S 35 j 52 0
2 C 19 T 36 k 53 1
3 D 20 U 37 l 54 2
4 E 21 V 38 m 55 3
5 F 22 W 39 n 56 4
6 G 23 X 40 o 57 5
7 H 24 Y 41 p 58 6
8 I 25 Z 42 q 59 7
9 J 26 a 43 r 60 8
10 K 27 b 44 s 61 9
11 L 28 c 45 t 62 +
12 M 29 d 46 u 63 /
13 N 30 e 47 v
14 O 31 f 48 w (pad) =
15 P 32 g 49 x
16 Q 33 h 50 y

 

从 ASCII 码向 BASE64 的转换过程中 ,ASCII 码会每 3 个为一组转换为 4 个 BASE64 编码，因为每个 ASICC 码为 8 位二进制数， 3 × 8 ＝ 24 ，每个 BASE64 编码是 6 位二进制数， 2 4 ÷6＝4。

如果ASCII码字符不正好是3的倍数，例如dufei是5个ASCII码，这该怎么办呢？系统会自动用０进行填充，将ASCII码凑成3的倍数。如果有１个ASCII码是被填充的，BASE64编码中会出现一个＝符号，如果有2个ASCII吗是被填充的，BASE64编码中会出现两个＝号，不可能有三个＝出现的，大家仔细想想为什么？

以 dufei 为例 ,dufei 的 ASCII 码为 100 117 102 101 105, ASCII 码为 100 117 102 101 105 。展开成二进制是 01100100  01110101  01100110  01100101  01101001 ，每 6 个一组形成 BASE64 编码是 011001 000111 010101 100110  011001 010110 1001 ，由于 dufei 只有 5 个 ASCII 码，系统会用 0 填充为 6 个 ASICC 码，填充的结果是 011001 000111 010101 100110  011001 010110 1001 00 000000 ，蓝色部分为系统填充内容。 用 10 进制表示就是 25  7  21  38  25  22  36  ，查询 BASE64 编码表 可知分别对应   ZHVmZWK ，最后那个由填充产生的 000000 用一个＝表示。所以最后我们看到的 BASE64 编码是 ZHVmZWk= 。

 

本文出自 “ 岳雷的微软网络课堂” 博客，请务必保留此出处 http://yuelei.blog.51cto.com/202879/76302

本文出自 51CTO.COM技术博客