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应用层——电子邮件(SMTP、POP3、IMAP)

2023-10-30

目录

1. 电子邮件系统及组成结构

1.1 电子邮件 

1.2 电子邮件系统的组件 

2. SMTP(邮件发送协议)

2.1 SMTP的特征 

2.2 SMTP的基本操作 

2.3 SMTP协议的基本流程

2.4 SMTP交互与应答

2.5 SMTP与HTTP的对比 

3. 邮件报文格式与MIME

3.1 电子邮件格式 

3.2 多用途网际邮件扩充-MIME

4. 邮件访问协议

4.1 POP3

4.2 IMAP 

4.3 基于Web的电子邮件 

1. 电子邮件系统及组成结构

1.1 电子邮件 

电子邮件自因特网诞生以来已经成为最为流行的应用程序，时至今日，仍然是最为重要和实用的互联网应用之一

与普通邮件一样，电子邮件是一种异步通信方式，不像电话等通信方式必须通信双方同时在场，发送方可以在任意时间发送邮件，接收方也可以在任意时间接收邮件

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电子邮件较普通邮件更为快速而且易于分发，价格便宜。现代电子邮件具有许多强大的特性，包括具有附件、超链接、HTML格式文本和图片的报文 

1.2 电子邮件系统的组件 

一个电子邮件系统的组成构件

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主要有三个组成部分：

  • 用户代理(user agents，UA)
  • 邮件服务器(mail servers)
  • 简单邮件传输协议(Simple Mail Transfer Protocol，SMTP)

电子邮箱的工作方式和寄快递类似

  1. 首先找一个跑腿小哥（相当于用户代理）帮你去寄东西，你要先把发件人收件人信息填好（邮箱地址）
  2. 跑腿小哥将你的东西拿到寄件处（邮件服务器）准备邮寄
  3. 寄件处帮你把物品寄出去，通过物流（相当于传输协议）运往目的地
  4. 物品到达收件人的寄件处（对方的邮件服务器）
  5. 收件人也叫了一个跑腿小哥（对方的用户代理）将东西取回来

用户代理：用户和电子邮件系统的接口

用户代理简单来说就是一个程序，如QQ邮箱、Outlook等。通常具有撰写、显示和处理邮件的功能

邮件服务器：用于发送和接受邮件，先发信人报告邮件传送的情况 ，一个邮件服务器可能有多个代理

是电子邮件体系结构的核心。它采用C/S结构， 但它必须要能够同时充当服务器和客户端

邮件服务器有两个功能：

  • 邮箱：存储发给该用户的Email 
  • 消息队列(message queue)：存储等待发送的Email

简单邮件传输协议：用于完成邮件在邮件服务器之间的传输

SMTP是因特网电子邮件中主要的应用层协议，邮件服务器之间传递消息所使用的协议

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一个典型的邮件发送的例子是：

  • 发送方通过用户代理将邮件传输到A用户的邮件服务器
  • 再由A的邮件服务器传输到B的邮件服务器
  • 然后该邮件被分发到接受方的邮箱中

通常，如果发送方的服务器不能完成邮件的传输，那么邮件就在发送方的邮件服务器的消息队列中排队，一段时间后(一般是30分钟)再尝试发送

2. SMTP(邮件发送协议)

2.1 SMTP的特征 

SMTP协议定义在[RFC 5321]中，用于从发送方的邮件服务器发送报文到接受发的邮件服务器，它最典型的特征有：

  • 使用TCP进行email消息的可靠传输
  • 端口25
  • 传输过程的三个阶段——握手、消息传输、关闭
  • Email消息只能包含7位ASCII码
  • 使用命令/响应交互模式
    命令(command): ASCII文本
    响应(response): 状态代码和语句

2.2 SMTP的基本操作 

举一个例子来描述SMTP的基本操作，假设左边的用户是Alice，右边的用户是Bob：

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  1. Alice首先通过她的用户代理写了一封邮件，并且在邮件中填上Bob的邮件地址
  2. 然后这封邮件被用户代理发送到Alice的邮件服务器上，这一过程中这封邮件需要在服务器中排队
  3. Alice邮件服务器上的SMTP客户端在报文队列中发现有邮件要发送，与Bob的邮件服务器建立一条TCP连接
  4. 经过一些SMTP握手后，SMTP客户端通过该TCP连接发送邮件
  5. 邮件被传送到Bob的邮件服务器上
  6. Bob随时可以来读取邮件

值得注意的是：

SMTP一般不使用中间邮件服务器发送邮件，也就是说即使邮件的发送者和接收者相距再远，中间所隔的网络再复杂，SMTP也总是倾向于建立起一条直连发送方和接受方的TCP连接

2.3 SMTP协议的基本流程

SMTP将一个报文从发送邮件服务器传送到接收邮件服务器的过程：

1️⃣ 客户SMTP（运行在发送邮件服务器主机上）在25号端口，建立一个到服务器SMTP（运行在接受邮件服务器主机上）的TCP连接

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2️⃣ SMTP的客户和服务器在传输信息前要向对方“打招呼并先介绍自己”，在SMTP的握手阶段，SMTP客户指示发送方的邮件地址和接受发的邮件地址SMTP的客户和服务器彼此介绍后，客户发送报文

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3️⃣ 如果SMTP客户还有别的邮件要发送到这台服务器，就继续发送，否则关闭TCP连接

2.4 SMTP交互与应答

SMTP交互与应答整体过程 

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