一篇文章带你搞懂应用层（电子邮件篇） |
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一篇文章带你搞懂应用层（电子邮件篇）
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电话要求双方都在场，且可能会干扰接收方；邮件慢；电报既慢，又贵。电子邮件 (e-mail) 传递迅速、费用低廉，已成为互联网上使用最多的和最受欢迎的一种应用。电子邮件把邮件发送到收件人使用的邮件服务器，并放在其中的收件人邮箱中，收件人可随时上网到自己使用的邮件服务器进行读取。现在电子邮件不仅可传送文字信息，而且还可附上声音和图像。 文章目录 0、电子邮件概述1、简单邮件传送协议 SMTP1.1 、SMTP 通信的三个阶段1.2 、SMTP 协议的不足和改进 2、电子邮件的信息格式2.1、邮件内容的首部 3、邮件读取协议POP3 和 IMAP3.1 、POP 协议3.2、IMAP 协议3.2.1、IMAP 的特点 3.3、POP与IMAP的比较3.4、SMTP 和POP及IMAP的区别 4、基于万维网的电子邮件5、通用互联网邮件扩充 MIME5.1、MIME 和 SMTP 的关系5.2、MIME 主要包括三个部分5.3、MIME 增加 5 个新的邮件首部5.4、内容传送编码(Content-Transfer-Encoding)5.4.1 、quoted-printable 编码5.4.2、base64 编码 5.5、内容类型5.6、举例 6、总结 0、电子邮件概述 发送邮件的协议：SMTP读取邮件的协议：POP3 和 IMAPMIME 在其邮件首部中说明了邮件的数据类型(如文本、声音、图像、视像等)，使用 MIME 可在邮件中同时传送多种类型的数据。 用户代理 UA 就是用户与电子邮件系统的接口，是电子邮件客户端软件，其功能是：撰写、显示、处理和通信。邮件服务器的功能：发送和接收邮件；向发信人报告邮件传送的情况（已交付、被拒绝、丢失等）。电子邮件协议有两种：发送（推）、读取（拉）。邮件按照客户/服务器方式工作。一个邮件服务器既可以作为客户，也可以作为服务器。 例如，当邮件服务器 A 向另一个邮件服务器 B 发送邮件时，邮件服务器 A 就作为 SMTP 客户，而 B 是 SMTP 服务器。当邮件服务器 A 从另一个邮件服务器 B 接收邮件时，邮件服务器 A 就作为 SMTP 服务器，而 B 是 SMTP 客户。 
发送和接收电子邮件的几个重要步骤 发件人调用 PC 中的用户代理撰写和编辑要发送的邮件。发件人的用户代理把邮件用 SMTP 协议发给发送方邮件服务器。SMTP 服务器把邮件临时存放在邮件缓存队列中，等待发送。发送方邮件服务器的 SMTP 客户与接收方邮件服务器的 SMTP 服务器建立 TCP 连接，然后就把邮件缓存队列中的邮件依次发送出去。运行在接收方邮件服务器中的SMTP服务器进 程收到邮件后，把邮件放入收件人的用户邮箱中，等待收件人进行读取。收件人在打算收信时，就运行 PC 机中的用户代理，使用 POP3（或 IMAP）协议读取发送给自己的邮件。电子邮件由信封 (envelope) 和内容 (content) 两部分组成。电子邮件的传输程序根据邮件信封上的信息来传送邮件。用户在从自己的邮箱中读取邮件时才能见到邮件的内容。在邮件的信封上，最重要的就是收件人地址。 TCP/IP 体系的电子邮件系统规定电子邮件地址的格式如下： 收 件 人 邮 箱 名 @ 邮 箱 所 在 主 机 的 域 名 收件人邮箱名@邮箱所在主机的域名 收件人邮箱名@邮箱所在主机的域名 符号“@”读作“at”，表示“在”的意思。 例如电子邮件地址 [email protected] 1、简单邮件传送协议 SMTPSMTP 所规定的就是在两个相互通信的 SMTP 进程之间应如何交换信息。由于 SMTP 使用客户服务器方式，因此负责发送邮件的 SMTP 进程就是 SMTP 客户，而负责接收邮件的 SMTP 进程就是 SMTP 服务器。 SMTP 规定了 14 条命令和 21 种应答信息。每条命令用 4 个字母组成，而每一种应答信息一般只有一行信息，由一个 3 位数字的代码开始，后面附上（也可不附上）很简单的文字说明。 1.1 、SMTP 通信的三个阶段连接建立： SMTP客户定时扫描缓存，发现有邮件，即通过25号端口同SMTP服务器建立连接。 发送方服务器 接收方服务器建立连接 220 Service ReadyHELO 命令 250 OK | 421 Service not available 不使用中间邮件服务器，只在发送主机的 SMTP 客户和接收主机的 SMTP 服务器之间建立连接。邮件传送 MAIL FROM … 250 OK451 （处理时出错）452 （存储空间不够）500 （命令无法识别）RECP TO … 250 OK550 No such user hereDATA … 250 OK连接释放： 邮件发送完毕后，SMTP 应释放 TCP 连接。 SMTP客户 : SMTP服务器 QUIT命令 : 221 （服务关闭） 1.2 、SMTP 协议的不足和改进不足 不需要鉴别 → \to →垃圾邮件发送ASCII码 → \to →效率不高明文传送 → \to →无法保密改进（ESMTP） 客户端鉴别服务器接受二进制报文服务器接受分块传送的大报文，发送前先检查报文大小使用安全传输协议TLS 2、电子邮件的信息格式一个电子邮件分为信封和内容两大部分。RFC 822 只规定了邮件内容首部 (header) 格式，而对内容主体 (body )部分则让用户自由撰写。用户写好首部后，邮件系统将自动地将信封所需的信息提取出来并写在信封上。所以用户不需要填写电子邮件信封上的信息。邮件内容首部包括一些关键字，后面加上冒号。 2.1、邮件内容的首部 “To:” 后面填入一个或多个收件人的电子邮件地址。用户只需打开地址簿，点击收件人名字，收件人的电子邮件地址就会自动地填入到合适的位置上。“Subject:” 是邮件的主题。它反映了邮件的主要内容，便于用户查找邮件。“Cc:” 表示应给某某人发送一个邮件副本。“Bcc:” 表示应给某某人暗送一个邮件副本。“From” 和 “Date” 表示发信人的电子邮件地址和发信日期。“Reply-To” 是对方回信所用的地址。 3、邮件读取协议POP3 和 IMAP 3.1 、POP 协议邮局协议 POP 是一个非常简单、但功能有限的邮件读取协议，现在使用的是它的第三个版本 POP3。POP 也使用客户-服务器的工作方式。 在接收邮件的用户 PC 机中必须运行 POP 客户程序，而在用户所连接的 ISP 的邮件服务器中则运行 POP 服务器程序。POP3在用户从服务器读取邮件后，会立即删除该邮件。对其扩充后，可设定读取后存放的时间。 3.2、IMAP 协议IMAP (Internet Message Access Protocol) 也是按客户服务器方式工作，现在较新的是版本 4，即 IMAP4。IMAP 是一个联机协议，用户在自己的 PC 机上就可以远程操纵 ISP 的邮件服务器的邮箱，就像在本地操纵一样。当用户 PC 机上的 IMAP 客户程序打开 IMAP 服务器的邮箱时，用户就可看到邮件的首部。当用户打开某个邮件，该邮件才会传到用户的计算机上。 3.2.1、IMAP 的特点优点 IMAP 最大的好处就是用户可以在不同的地方使用不同的计算机随时上网阅读和处理自己的邮件。IMAP 还允许收件人只读取邮件中的某一个部分。例如，收到了一个带有视像附件（此文件可能很大）的邮件。为了节省时间，可以先下载邮件的正文部分，待以后有时间再读取或下载这个很长的附件。缺点 IMAP 的缺点是如果用户未主动将邮件复制到自己的 PC 上，则邮件一直是存放在 IMAP 服务器上。因此用户需要经常与 IMAP 服务器建立连接。 3.3、POP与IMAP的比较 操作位置操作内容IMAPPOP3收件箱阅读、标记、移动、删除邮件等客户端与邮箱更新同步仅在客户端内发件箱保存到已发送客户端与邮箱更新同步仅在客户端内创建文件夹新建自定义文件夹客户端与邮箱更新同步仅在客户端内草稿保存草稿客户端与邮箱更新同步仅在客户端内垃圾文件夹接收并移入垃圾文件夹的邮件支持不支持广告邮件接收并移入广告邮件夹的邮件支持不支持 3.4、SMTP 和POP及IMAP的区别 发信人的用户代理向源邮件服务器发送邮件，以及源邮件服务器向目的邮件服务器发送邮件，都是使用 SMTP 协议。而 POP 协议或 IMAP 协议则是用户从目的邮件服务器上读取邮件所使用的协议。 4、基于万维网的电子邮件 电子邮件从 A 发送到网易邮件服务器使用 HTTP 协议。两个邮件服务器之间的传送使用 SMTP。邮件从新浪邮件服务器传送到 B 是使用 HTTP 协议。万维网电子邮件的好处：只要能够找到上网的计算机，打开任何一种浏览器就可以非常方便地收发电子邮件。 
5、通用互联网邮件扩充 MIME
SMTP 有以下缺点： SMTP 限于传送7位ASCII 码。许多其他非英语国家的文字（如中文、俄文，甚至带重音符号的法文或德文）就无法传送。SMTP 不能传送可执行文件或其他的二进制对象。SMTP 服务器会拒绝超过一定长度的邮件。某些 SMTP 的实现并没有完全按照[RFC 821]的 SMTP 标准。…通用互联网邮件扩充 MIME 并没有改动 SMTP 或取代它。MIME 的意图是继续使用目前的 [RFC 822] 格式，但增加了邮件主体的结构，并定义了传送非 ASCII 码的编码规则。 5.1、MIME 和 SMTP 的关系
5.2、MIME 主要包括三个部分
定义了传送编码，可对任何内容格式进行转换，而不会被邮件系统改变。定义了许多邮件内容的格式，对多媒体电子邮件的表示方法进行了标准化。5 个新的邮件首部字段，它们可包含在 [RFC 822] 首部中。这些字段提供了有关邮件主体的信息。 5.3、MIME 增加 5 个新的邮件首部 MIME-Version：标志 MIME 的版本。现在的版本号是 1.0。若无此行，则为英文文本。Content-Description：可读字符串，说明邮件主体是否为图像、音频、视频。Content-Id：邮件的唯一标识符。Content-Transfer-Encoding：在传送时邮件的主体是如何编码的。Content-Type：说明邮件的类型和子类型。 5.4、内容传送编码(Content-Transfer-Encoding)最简单的编码就是7位ASCII 码，而每行不能超过 1000 个字符。MIME 对这种由 ASCII 码构成的邮件主体不进行任何转换。 当所传送的数据中只有少量非ASCII 码时，使用quoted-printable 编码。对于任意二进制文件，可用base64 编码。 5.4.1 、quoted-printable 编码 对除’=’外的可见字符都不转换对’=‘、不可见字符、非ASCII 码进行如下转换：二进制 → \to →十六进制十六进制 → \to →字符串前加’=‘ 5.4.2、base64 编码 3个字节（24位$\to$4个字节（32位）每个字节只有6位，可表示26=64个字符用‘A’-‘Z’,‘a’-‘z’,‘0’-‘9’,‘+’,‘/’表示0-63个字符用‘ =’对不足3字节的部分进行填充 5.5、内容类型MIME 着标准规定 Content-Type 说明必须含有两个标识符，即内容类型(type)和子类型(subtype)，中间用“/”分开。 MIME 标准定义了 7 个基本内容类型和 15 种子类型。 5.6、举例
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