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NOVOTS KMS .: 邮件/群件 .: SMTP 邮件传输原理

SMTP 邮件传输原理

发送电子邮件的基本原理

我们可以理解为,把电子邮件程序分解成用户代理,传输代理和投递代理。用户代理用来接受用户的指令,将用户的信件传送至信件传输代理,如:outlook express等。而投递代理则从信件传输代理取得信件传送至最终用户的邮箱。

当用户试图发送一封电子邮件的时候,他并不能直接将信件发送到对方的机器上,用户代理必须试图去寻找一个信件传输代理,把邮件提交给它。信件传输代理得到了邮件后,首先将它保存在自身的缓冲队列中,然后,根据邮件的目标地址,信件传输代理程序将找到应该对这个目标地址负责的邮件传输代理服务器,并且通过网络将邮件传送给它。对方的服务器接收到邮件之后,将其缓冲存储在本地,直到电子邮件的接收者察看自己的电子信箱。

电子邮件与普通邮件有类似的地方,发信者注明收件人的姓名与地址(即邮件地址),发送方服务器把邮件传到收件方服务器,收件方服务器再把邮件发到收件人的邮箱中。如下图所示:

 发送电子邮件SMTP的基本原理

 

                 图2-1电子邮件发送原理图

涉及到以下几个概念:

MUA -- Mail User Agent, 邮件用户代理,帮助用户读写邮件;

MTA -- Mail Transport Agent, 邮件传输代理,负责把邮件由一个服务器传到另一个服务器或邮件投递代理;

MDA -- Mail Delivery Agent, 邮件投递代理,把邮件放到用户的邮箱里。

1.1邮件传输过程

目前使用的SMTP 协议是存储转发协议,意味着它允许邮件通过一系列的服务器发送到最终目的地。服务器在一个队列中存储到达的邮件,等待发送到下一个目的地。下一个目的地可以是本地用户,或者是另一个邮件服务器,如下图所示。

发送电子邮件SMTP的基本原理

 

图2-2 邮件传输过程图

1.2 电子邮件的信头结构及分析

1.2.1 邮件的结构

在最高层,邮件的结构是非常简单的,用户从终端机上看到的邮件格式一般为: 1. From: user1@domain1.com

2. To: user2@domain2.com

3. Subject: Explaination of mail format

4. Date: Thu, 1 Apr 1999. 10:00:00 GMT

5. Hi, Jack

7. This mail is to explain you the mail format

8. - - - -

9. Thanks

10. Bob

其中, 1~~4 行称作信件信头(message header) 6~~10行描述信件要表达的内容,称为信体 (message body)。第5行是空行,根据RFC822的要求,信头和信体之间必须加入一空行。[i]信头通常包含字段From, To, Subject 和Date,有的邮件还包含cc,bcc等字段。

1.2.2 邮件的信头

事实上,邮件在传输过程中,服务器要把它打包成一个数据对象,包括上面的信件和一个信封。邮件的投递是依靠信封上的地址或信封信头(envelop address 或envelop header),而不是上面讲的信件上的地址。从表面上看,一封邮件是从发件人的机器直接传送到收件人的机器,但通常这并不正确,一封邮件发送和接受过程至少要经过四台计算机。参考下图所示。用户通常在自己的电脑前编写阅读邮件,我们把它叫做客户端(client 1~~4 )。大部分组织里,都是用一台专门的机器处理邮件,称作邮件服务器 (SMTP1, SMTP2). 如果用户是从家里拨号上网,那末邮件服务器是ISP 提供的。

发送电子邮件SMTP的基本原理

 

图2-3邮件传送形象图

当某个用户在自己的电脑 Client1 前编写完一个邮件,然后把它发送到他的ISP 的邮件服务器SMTP1。此时她的机器已经完成了所有的工作,但邮件服务器SMTP1还必须想法把邮件发送到目的地。SMTP1 通过阅读信头或信封上的地址,找到收件认得邮件服务器SMTP2, 然后与该服务器建立连接,把邮件发到收件人的服务器上,等待收件人来取阅。

 

二 SMTP协议介绍

2.1介绍

SMTP称为简单Mail传输协议(Simple Mail Transfer Protocal),目标是向用户提供高效、可靠的邮件传输。SMTP的一个重要特点是它能够在传送中接力传送邮件,即邮件可以通过不同网络上的主机接力式传送。工作在两种情况下:一是电子邮件从客户机传输到服务器;二是从某一个服务器传输到另一个服务器。 .SMTP是个请求/响应协议,它监听25号端口,用于接收用户的Mail请求,并与远端Mail服务器建立SMTP连接。

2.2 SMTP工作机制

SMTP通常有两种工作模式:发送SMTP和接收SMTP。具体工作方式为:发送SMTP在接到用户的邮件请求后,判断此邮件是否为本地邮件,若是直接投送到用户的邮箱,否则向dns查询远端邮件服务器的MX纪录,并建立与远端接收SMTP之间的一个双向传送通道,此后SMTP命令由发送SMTP发出,由接收SMTP接收,而应答则反方面传送。一旦传送通道建立,SMTP发送者发送MAIL命令指明邮件发送者。如果SMTP接收者可以接收邮件则返回OK应答。SMTP发送者再发出RCPT命令确认邮件是否接收到。如果SMTP接收者接收,则返回OK应答;如果不能接收到,则发出拒绝接收应答(但不中止整个邮件操作),双方将如此重复多次。当接收者收到全部邮件后会接收到特别的序列,如果接收者成功处理了邮件,则返回OK应答。

2.3 SMTP的基本结构

    SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)协议是为了保证电子邮件的可靠和高效传送。TCP/IP 协议的应用层中包含有SMTP协议,但事实上它与传输系统和机制无关,仅要求一个可靠的数据流通道。它可以工作在TCP上,也可以工作在NCP, NITS 等协议上。在TCP上,它使用端口25进行传输。SMTP的一个重要特点是可以在可交互的通信系统中转发邮件。

2.4 SMTP的模型

    SMTP提供了一种邮件传输的机制,当收件方和发件方都在一个网络上时,可以把邮件直传给对方;当双方不在同一个网络上时,需要通过一个或几个中间服务器转发。SMTP首先由发件方提出申请,要求与接收方SMTP建立双向的通信渠道,收件方可以是最终收件人也可以是中间转发的服务器。收件方服务器确认可以建立连接后,双发就可以开始通信。下面是SMTP的模型示意图。

发送电子邮件SMTP的基本原理

 

图2-4 SMTP的模型示意图

发件方SMTP向收件方发处MAIL命令,告知发件方的身份;如果收件方接受,就会回答OK。发件方再发出RCPT命令,告知收件人的身份,收件方SMTP确认是否接收或转发,如果同意就回答OK;接下来就可以进行数据传输了。通信过程中,发件方SMTP与收件方SMTP 采用对话式的交互方式,发件方提出要求,收件方进行确认,确认后才进行下一步的动作。整个过程由发件方控制,有时需要确认几回才可以。

发送电子邮件SMTP的基本原理 


                              图2-5 邮件通信图

   为了保证回复命令的有效,SMTP要求发件方必须提供接收方的服务器及邮箱。邮件的命令和答复有严格的语法定义,并且回复具有相应的数字代码。所有的命令由ASCII码组成。命令代码是大小写无关的,如MAIL和 mail ﹑mAIL是等效的。

2.5 SMTP的基本命令

HELLO (HELO)

  此命令用于向接收SMTP确认发送SMTP。参数域包括发送SMTP的主机名。接收SMTP通过连接确认命令来向发送SMTP确认接收SMTP。引命令和OK响应确认发送和接收SMTP进入了初始状态。

MAIL (MAIL)

  此命令用于开始将邮件发送到一个多个邮箱中。参数域包括回复路径。返回路径中包括了可选的主机和发送者邮箱列表。当有主机列表时,它是一个回复路径源,它说明此邮箱是由在表中的主机一一传递发送(第一个主机是最后一个接收到此邮件的主机)过来的。此表也有作向发送者返回非传递信号的源路径。因为每个传递主机地址都被加在此表起始处,它就必须使用发送IPCE而不是接收IPCE(如果它们不是一个IPCE的话)清楚的名称。一些出错信息的回复路径可能就是空的。此命令清除回复路径缓冲区,转发路径缓冲区和邮件内容缓冲区,并且将此命令的回复路径信息插入到回复路径缓冲区中。RECIPIENT (RCPT)此命令用于确定邮件内容的唯一接收者;多个接收者将由多个此命令指定。转发路径中包括一个可选的主机和一个必须的目的邮箱。当出现主机列表时,这就是一个源路径,它指明邮件必须向列表中的上一个主机发送。如果接收SMTP未实现邮件的传递发送,就会返回如未知本地用户(550)的信息给用户。当邮件被传递发送时,传递主机必须将自己的名称由转发路径的开始处移至回复路径的结束处。当邮件最终到达目的地时,接收SMTP将以它的主机邮件格式自己的名称插入目标邮件中。接收者将跟在命令后的行作为邮件内容。此命令导致此命令后的邮件内容加入邮件内容缓冲区。邮件内容可以包括所有128个ASCII码字符。邮件内容由只包括一个句号的行结束,也就是如下的字符序列:"<CRLF>.<CRLF>",它指示了邮件的结束。邮件内容的结束指示要求接收者现在就处理保存的邮件内容。此过程将回复路径缓冲区,转发路径缓冲区和邮件内容缓冲区的内容全部清空。如果操作成功,接收者必须返回OK应答;如果失败也必须返回失败应答。当接收SMTP收到一条信息时,无论是用作转发还是此邮件已经到达目的地,它都必须在邮件内容的开始处加上时间戳这一行,这一行指示了接收到邮件主机和发出此邮件主机的标识,以及接收到邮件内容的时间和日期。转发的信件将有多行这样的时间戳。当接收SMTP作最后一站的传送时,它将返回路径信息行插入邮件中。此行包括了发送命令中的<reverse-path>的信息。在这里,最后一站的传送的意思是邮件将被送到目的用户手中,但在一些情况下,邮件可能需要更进一步的加工并由另外的邮件系统传送。可能在返回路径中的邮箱与实际发送的邮件不一致,这个情况可能发生在需要传送一个特定的错误处理信箱而不是信件发送者那里。这种情况可能发生在发送SMTP发现当邮件需要传送给多个用户时,只能够成功地向其中的一部分发送信息这种情况下。在这种情况下,必须对DATA命令发送OK应答,而接收SMTP组织并发送一个"不可传递邮件"信息到信息的发送者。在此信息中或者发送一个不成功接收者的列表,或者每次发送一个不成接收者,而发送多次。所有不可传递邮件信息由MAIL命令发送。

SEND (SEND)

  此命令用于开始一个发送命令,将邮件发送到一个或多个终端上。参数域包括了一个回复路径,此命令如果成功就将邮件发送到终端上了。回复路径包括一个可选的主机列表和发送者邮箱。当出现主机列表时,表示这是一个传送路径,邮件就是经过这个路径上的每个主机发送到这里的(列表上第一个主机是最后经手的主机)。此表用于返回非传递信号到发送者。因为每个传递主机地址都被加在此表起始处,它就必须使用发送IPCE而不是接收IPCE(如果它们不是一个IPCE的话)清楚的名称。

SEND OR MAIL (SOML)

  此命令用于开始一个邮件操作将邮件内容传送到一个或多个终端上,或者传送到邮箱中。对于每个接收者,如果接收者终端打开,邮件内容将被传送到接收者的终端上,否则就送到接收者的邮箱中。参数域包括回复路径,如果成功地将信息送到终端或邮箱中此命令成功。回复路径包括一个可选的主机列表和发送者邮箱。当出现主机列表时,表示这是一个传送路径,邮件就是经过这个路径上的每个主机发送到这里的(列表上第一个主机是最后经手的主机)。此表用于返回非传递信号到发送者。因为每个传递主机地址都被加在此表起始处,它就必须使用发送IPCE而不是接收IPCE(如果它们不是一个IPCE的话)清楚的名称。一些出错信息的回复路径可能就是空的。此命令清除回复路径缓冲区,转发路径缓冲区和邮件内容缓冲区,并且将此命令的回复路径信息插入到回复路径缓冲区中。

SEND AND MAIL (SAML)

  此命令用于开始一个邮件操作将邮件内容传送到一个或多个终端上,并传送到邮箱中。如果接收者终端打开,邮件内容将被传送到接收者的终端上和接收者的邮箱中。参数域包括回复路径,如果成功地将信息送到邮箱中此命令成功。回复路径包括一个可选的主机列表和发送者邮箱。当出现主机列表时,表示这是一个传送路径,邮件就是经过这个路径上的每个主机发送到这里的(列表上第一个主机是最后经手的主机)。此表用于返回非传递信号到发送者。因为每个传递主机地址都被加在此表起始处,它就必须使用发送IPCE而不是接收IPCE(如果它们不是一个IPCE的话)清楚的名称。一些出错信息的回复路径可能就是空的。此命令清除回复路径缓冲区,转发路径缓冲区和邮件内容缓冲区,并且将此命令的回复路径信息插入到回复路径缓冲区中。

RESET (RSET)

  此命令指示当送邮件操作将被放弃。任何保存的发送者,接收者和邮件内容应该被抛弃,所有缓冲区和状态表应该被清除,接收方必须返回OK应答。

VERIFY (VRFY)

  此命令要求接收者确认参数是一个用户。如果这是(已经知道的)用户名,返回用户的全名和指定的邮箱。此命令对回复路径缓冲区,转发路径缓冲区和邮件内容缓冲区没有影响。

EXPAND (EXPN)

  此命令要求接收者确认参数指定了一个邮件发送列表,如果是一个邮件发送列表,就返回表中的成员。如果这是(已经知道的)用户名,返回用户的全名和指定的邮箱。此命令对回复路径缓冲区,转发路径缓冲区和邮件内容缓冲区没有影响。

HELP (HELP)

  此命令导致接收者向HELP命令的发送者发出帮助信息。此命令可以带参数,并返回特定的信息作为应答。此命令对回复路径缓冲区,转发路径缓冲区和邮件内容缓冲区没有影响。

NOOP (NOOP)

  此命令不影响任何参数和已经发出的命令。它只是说明没有任何操作而不是说明接收者发送了一个OK应答。此命令对回复路径缓冲区,转发路径缓冲区和邮件内容缓冲区没有影响。

QUIT (QUIT)

  此命令指示接收方必须发送OK应答然后关闭传送信道。接收方在接到QUIT命令并做出响应之前不应该关闭通信信道。发送方在发送QUIT命令和接收到响应之前也不应该关闭信道。即使出错,也不应该关闭信道。如果连接被提前关闭,接收方应该象接收到RSET命令一样,取消所有等待的操作,但不恢复原先已经做过的操作。

TURN (TURN)

  此命令指定接收方要么发送OK应答并改变角色为发送SMTP,要么发送拒绝信息并保持自己的角色。如果程序A现在是发送SMTP,它发出TURN命令后接收到OK(250)应答,它就变成了接收SMTP。程序A就进入初始状态,好象通信信道刚打开一样,这时它发送220准备好服务信号。如果程序B现在是接收SMTP,它发出TURN命令后接收到OK(250)应答,它就变成了发送SMTP。程序A就进入初始状态,好象通信信道刚打开一样,这时它准备接收220准备好服务信号。

若要拒绝改变角色,接收方可以发送502应答。对于这些命令的顺序有一定的限制。对话的第一个命令必须是HELLO命令,此命令在此后的会话中也可以使用。如果HELLO命令的参数不可接受,必须由返回一个501失败应答,同时接收到的SMTP必须保持在与刚才一致的状态下。 NOOP,HELP,EXPN和VRFY命令可以在会话的任何时候使用。MAIL,SEND,SOML或SAML命令开始一个邮件操作。一旦开始了以后就要发送RCPT和DATA命令。邮件操作可以由RSET命令终止。在一个会话中可以有一个或多个操作。如果在操作开始参数不可接受,必须返回501失败应答,同时接收到的SMTP必须保持在与刚才一致的状态下。如果操作中的命令顺序出错,必须返回503失败应答,同时接收到的SMTP必须保持在与刚才一致的状态下。会话的最后一个命令必须是QUIT命令。此命令在会话的其它时间不能使用。

2.6 什么是mail Relay ?

  邮件服务器一般具有一个或若干个域名(这些域名应该出现在某个配置文件内),邮件服务器在运行时将监听25号端口,等待远程的发送邮件的请求。网络上其他的mail服务器或者请求发送邮件的MUA(Mail User Agent,如outlook express、foxmail等等)会连接邮件服务器的25号端口,请求发送邮件,SMTP会话过程一般是从远程标识自己的身份开始,过程如下:

HELO remote.system.domainname
250 qmailserver.domain

MAIL FROM:biangsheng@163.com
250 OK

RCPT TO: biangsheng@sina.com

邮件的接收者biangsheng@sina.com中的域名并不一定是邮件接受服务器的所具有的本地域名,也就是说邮件目的可能不是上面协议交互中的接收方,而是邮件发送者希望接收邮件服务器帮助其转发邮件。这时候本地系统可能有两种回答,接受它:

250 OK或者拒绝接受它:

553 sorry,.that domain isnot in my domain list of allowed recphosts

第一种情况下,本地邮件服务器是允许relay的,它接收并同意传递一个目的地址不是本地的邮件;而第二种情况则不接收非本地邮件。

2.7 为什么不能配置邮件服务器为open relay?

    如果系统管理员将自己的邮件服务器设置为open relay,将会导致一些垃圾邮件发送者将你的邮件服务器作为转发自圾邮件的中继站,这将使垃圾邮件的接收者将矛头对准你,可能会导致报复性的邮件炸弹;垃圾邮件还能消耗你大量的资源,占用你的带宽。


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