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计算机网络笔记3——电子邮件

电子邮件

对于电子邮件的发送，我们模拟一个用户A向用户B发送的情况。

其中有个用户代理的概念，我们此处可以将用户代理当做 邮件客户端例如qq邮箱，outlook等

我们引入的角色有用户A，用户B，代理用户A，代理用户B，邮箱服务器A，邮箱服务器B。其中邮箱服务器A管理A的邮件，邮箱服务器B管理B的邮件

  • 用户A先使用代理用户A，完成内容和目标邮箱
  • 代理用户A把A的邮件和目标交给邮箱服务器A（SMTP）
  • 邮箱服务器A把邮件发往邮箱服务器B（SMTP）
  • 代理用户B从邮箱服务器B中获取邮件（POP3/IMAP/HTTP）

SMTP并不经过中间邮件服务器，这个TCP连接会直接连接两方服务器。

其中，如果服务器B是关闭的，服务器A中将会有一个队列，一旦服务器A到B的发送失败，就会进入队列等待下一轮发送。

至于为什么用户A要使用SMTP而不直接给B，是因为我们不能确保用户A能直接访问到用户B。

客户端:  HELO mail.example.com
服务器:  250 Hello mail.example.com
客户端:  MAIL FROM:<sender@example.com>
服务器:  250 OK
客户端:  RCPT TO:<receiver@example.com>
服务器:  250 OK
客户端:  DATA
服务器:  354 Start mail input; end with <CRLF>.<CRLF>
客户端:  Subject: Test email
         This is a test email.
         .
服务器:  250 OK: queued as 12345
客户端:  QUIT
服务器:  221 Bye

CR代表回车 LF代表换行。

SMTP命令

SMTP协议由一系列命令和响应构成，常见的SMTP命令包括：

  • HELO：标识发送方服务器，开始会话。
  • MAIL FROM：指定邮件发送者地址。
  • RCPT TO：指定邮件接收者地址。
  • DATA：表示开始传输邮件内容。
  • QUIT：终止会话。

SMTP与HTTP

  • SMTP是推协议，HTTP是拉协议
  • SMTP要求是ASCII，HTTP无限制
  • SMTP将所有媒体对象放在单一文件，HTTP每个媒体对象会分别通过独立的HTTP请求来获取

邮件报文格式

邮件报文格式不同于SMTP命令

如同HTTP协议

每个首部必须有一个From:和 To: 首部行 例如

From: alice@crepes.fr
To: bob@hamburger.edu
Subject: Searching for the meaning of life.

POP3/IMAP/HTTP

对于用户B要从邮箱服务器B中获取邮件，就不能使用推协议SMTP，需要使用拉协议，例如IMAP， POP3，HTTP

POP3

由RFC 1939进行定义

先在端口110进行TCP连接，经过“authorization”， “transaction”，“update” 三个阶段，分别是授权，事务，更新。

授权阶段：

  • 客户端发送USER <username>命令，服务器响应+OK表示用户名有效。
  • 客户端发送PASS <password>命令，服务器响应+OK表示身份验证成功。

事务阶段：

状态查询

  • STAT：获取邮件数量和总大小。
  • LIST：获取每封邮件的编号和大小。

邮件操作

  • RETR <msg-number>：下载指定编号的邮件。
  • DELE <msg-number>：标记指定编号的邮件为删除状态。
  • NOOP：空操作，用于保持连接。
  • RSET：重置所有已标记为删除的邮件。

更新阶段：

  • 客户端发送QUIT命令。服务器响应+OK，并删除所有标记为删除的邮件。

内容示例：

客户端: telnet mailserver 110
服务器: +OK Welcome to mail server
客户端: USER alice
服务器: +OK
客户端: PASS secret
服务器: +OK

客户端: STAT
服务器: +OK 2 320
客户端: LIST
服务器:
+OK 2 messages
1 120
2 200
.
客户端: RETR 1
服务器:
+OK 120 octets
邮件内容
.
客户端: DELE 1
服务器: +OK

客户端: QUIT
服务器: +OK Goodbye

缺陷：如果有两个设备使用POP3访问一个邮箱，在设备1删除了某个邮件后，设备2就无法下载访问了。

IMAP

允许用户在多个设备上同步和管理电子邮件。与POP3不同，IMAP支持更丰富的功能和更复杂的邮件管理操作。IMAP通常在TCP端口143上运行，使用SSL加密的IMAPS通常在TCP端口993上运行。

主要是文件夹管理，IMAP可以把报文和文件夹联系起来，管理者可以移动邮件到不同的文件夹，并且还可以创建删除，查找等。

IMAP的另一个重要特性是它具有允许用户代理获取报文某些部分的命令，只获取邮件中的部分内容，降低了宽带需求。

IMAP的操作过程也可以分为多个阶段：连接阶段、选择阶段、操作阶段和断开阶段。

  1. 连接阶段（Connection State）

客户端与服务器建立TCP连接，并进行初始的握手和身份验证。这是IMAP会话的初始阶段。

  • 连接建立：客户端与服务器建立TCP连接。
  • 身份验证：客户端通过发送用户名和密码进行身份验证，使用命令如LOGIN <username> <password>，服务器响应OK表示身份验证成功。
  1. 选择阶段（Selected State）

在选择阶段，客户端选择一个邮件文件夹进行操作。IMAP支持多种文件夹（如收件箱、发件箱、草稿等），允许用户在不同文件夹之间切换。

  • 选择文件夹：客户端使用SELECT <folder>命令选择一个邮件文件夹，服务器响应OK并返回文件夹的状态信息，如邮件数量、未读邮件数量等。
  1. 操作阶段（Operational State）

在操作阶段，客户端可以执行各种命令来管理和操作邮件。这是IMAP会话的主要阶段。

  • 邮件状态查询：

    • STATUS <folder>：查询指定文件夹的状态信息。
    • SEARCH <criteria>：根据条件搜索邮件。
    • FETCH <sequence> <items>：获取指定邮件的内容和属性。
    • EXAMINE <folder>：类似于SELECT，但以只读方式打开文件夹。

  • 邮件操作：

    • COPY <sequence> <folder>：将指定邮件复制到另一个文件夹。
    • STORE <sequence> <item> <value>：修改邮件的标志（如已读、未读）。
    • EXPUNGE：删除所有标记为删除的邮件。
    • MOVE <sequence> <folder>：将指定邮件移动到另一个文件夹。
  1. 断开阶段（Logout State）

在断开阶段，客户端发送LOGOUT命令，服务器进行必要的更新操作并断开连接。

  • 结束会话：

    • 客户端发送LOGOUT命令。

  • 服务器响应OK，并断开TCP连接。

IMAP命令

以下是一些常用的IMAP命令：

  • LOGIN ：进行用户身份验证。
  • SELECT ：选择一个邮件文件夹进行操作。
  • EXAMINE ：以只读方式选择一个文件夹。
  • STATUS ：查询指定文件夹的状态信息。
  • FETCH ：获取指定邮件的内容和属性。
  • SEARCH ：根据条件搜索邮件。
  • STORE ：修改邮件的标志。
  • COPY ：将指定邮件复制到另一个文件夹。
  • EXPUNGE：删除所有标记为删除的邮件。
  • LOGOUT：结束会话并断开连接。

HTTP

也就是基于web的电子邮件，可以使用http协议从邮箱服务器拉取自己的邮件，方式更加丰富多样。（发送仍然是STMP）