电子邮件收发原理和实现(POP3, SMTP)
电子邮件的收发流程示意图： html
相对于邮件客户端的流程就是： java
邮件接收——POP3协议
POP3（Post Office Protocol 3，邮局协议版本3）主要用于支持使用客户端远程管理在服务器上的电子邮件。该协议是在RFC-1939中定义的，是Internet上的大多数人用来接收邮件的机制。POP3采用Client/Server工做模式，默认使用TCP 110端口。浏览器
- 在使用POP协议时，人们熟悉的不少功能，如查看收到了多少新邮件消息的功能，POP根本不支持。这些功能都内置到诸如Eudora或 Microsoft Outlook之类的邮件程序中，能为您记住接收的上一封邮件，以及计算有多少新邮件这类信息。所以，若是想获取这类信息，将须要由本身进行计算。
[详细请参考wiki的解析：http://zh.wikipedia.org/wiki/POP3 ]
<POP3状态图> 安全
<POP3经常使用命令表> 服务器
- 对大小写不敏感，以CRLF做为结束
[详细可参考RFC1939协议，http://www.rfc-ref.org/RFC-TEXTS/1939/contents.html ]
命令可能的返回值 dom
- OK <描述> 成功
- ERR <描述> 失败
<POP3工做原理>
1) 客户端使用TCP协议链接邮件服务器的110端口；
2) 客户端使用USER命令将邮箱的帐号传给POP3服务器；
3) 客户端使用PASS命令将邮箱的帐号传给POP3服务器；
4) 完成用户认证后，客户端使用STAT命令请求服务器返回邮箱的统计资料；
5) 客户端使用LIST命令列出服务器里邮件数量；
6) 客户端使用RETR命令接收邮件，接收一封后便使用DELE命令将邮件服务器中的邮件置为删除状态；
7) 客户端发送QUIT命令，邮件服务器将将置为删除标志的邮件删除，链接结束。
（注：客户端UA能够设定将邮件在邮件服务器上保留备份，而不将其删除。）ide
一个基本实现(Java)：
Pop3Test.java (见附件)测试
邮件发送——SMTP协议
SMTP（Simple Message Transfer Protocol，简单邮件传输协议）是用于传送电子邮件的机制。该协议是在RFC-821中定义的。采用Client/Server工做模式，默认使用TCP 25端口。
[详细请参考wiki的解析：http://zh.wikipedia.org/wiki/SMTP ]spa
<SMTP状态图> .net
<SMTP经常使用命令表>
- 对大小写不敏感，以CRLF做为结束
[详细可参考RFC821协议，中文版连接地址：http://www.5dmail.net/rfc/RFC821.txt ]
命令可能的返回值
500 格式错误，命令不可识别（此错误也包括命令行过长）
501 参数格式错误
502 命令不可实现
503 错误的命令序列
504 命令参数不可实现
211 系统状态或系统帮助响应
214 帮助信息
220 <domain> 服务就绪
221 <domain> 服务关闭传输信道
421 <domain> 服务未就绪，关闭传输信道（当必须关闭时，此应答能够做为对任何命令的响应）
250 要求的邮件操做完成
251 用户非本地，将转发向<forward-path>
450 要求的邮件操做未完成，邮箱不可用（例如，邮箱忙）
550 要求的邮件操做未完成，邮箱不可用（例如，邮箱未找到，或不可访问）
451 放弃要求的操做；处理过程当中出错
551 用户非本地，请尝试<forward-path>
452 系统存储不足，要求的操做未执行
552 过量的存储分配，要求的操做未执行
553 邮箱名不可用，要求的操做未执行（例如邮箱格式错误）
354 开始邮件输入，以<CRLF>.<CRLF>结束
554 操做失败
1.2. 几个术语
1.2.1. 邮件
邮件是一种消息的格式，由信封、首部和正文组成。
信封上最重要的是收信人的地址。邮件服务器用这个地址将邮件发送到收信人所在的邮件服务器上。
首部是由用户代理或邮件服务器添加的一些信息。包括Received、Message-ID、From、Data、Reply-To、X-Phone、X-Mailer、To和Subject等字段。
正文是是发送用户发给接收用户报文的内容。RFC 822 规定正文为NVT ASCII文字行。
更为详细的说明，请参考RFC821和RFC822等协议。
1.2.2. 用户代理
用户代理UA（User Agent）是用户与电子邮件系统的交互接口，通常来讲它就是咱们PC机上的一个程序。Windows上常见的用户代理是Foxmail和Outlook Express。
用户代理提供一个好的用户界面，它提取用户在其界面填写的各项信息，生成一封符合SMTP等邮件标准的邮件，而后采用SMTP协议将邮件发送到发送端邮件服务器。
1.2.3. 邮件服务器
邮件服务器是电子邮件系统的核心，它用来发送和接收邮件。邮件服务器不一样于普通PC的是它几乎是全天工做的，因此它能够在任什么时候候为用户提供服务，后面将提到这正是为何须要邮件服务器的一个重要缘由。不少ISP都提供免费的邮件服务器，如126提供smtp.126.com邮件服务器。
邮件服务器向其它邮件服务器转发邮件也是采用SMTP协议。
1.2.4. SMTP和邮件格式的关系
如前所述，SMTP是客户机向服务器发送邮件时所使用的协议，其核心是2.2中所述的命令和响应，至于它命令和响应中所带的参数采用什么格式，则是依赖于其余标准的。例如DATA后所带的参数，则应遵循邮件格式标准RFC822．
SMTP和邮件格式的关系可用这么一个例子来讲明。甲与乙书信往来，甲经过邮局向乙发信，邮局间转交邮件可当作使用了SMTP协议，至于书信的格式则会由于地区习惯等的不一样而不一样（中国人的书信格式和美国人的书信格式不一样），这个书信格式则可当作是邮件格式标准。
应当认识到不能孤立地看待协议，各个协议之间每每存在着耦合关系，但为了分析方便，咱们在具体叙述某个协议时，只能抓住主要矛盾——主要阐述单个协议。
1.2.5. 浏览器发送邮件用的什么协议
浏览器如IE、Maxthon可经过登录用户邮箱，来收发邮件，这是怎样实现的？例如bripengandre@126.com可经过登录www.126.com来收发邮件。
这个过程是这样的：bripengandre@126.com在www.126.com提供的邮件页面上填写的相应信息（如发信人邮箱、收信人邮箱等），经过http协议被提交给126服务器；126服务器根据这些信息组装一封符合邮件规范的邮件（就像用户代理同样）；而后smtp.126.com经过SMTP协议将这封邮件发送到接收端邮件服务器。
能够看出，浏览器发送邮件只是用户代理的功能直接放到邮件服务器上去作了，至于邮件服务器间发送邮件仍是采用的SMTP协议。咱们看问题，若是有必要仍是要适当地透过现象看本质。
1.3. 邮件的收发过程
通常状况下，一封邮件的发送和接收过程以下。
1) 发信人在用户代理里编辑邮件，包括填写发信人邮箱、收信人邮箱和邮件标题等等。
2) 用户代理提取发信人编辑的信息，生成一封符合邮件格式标准（RFC822）的邮件。
3) 用户代理用SMTP将邮件发送到发送端邮件服务器（即发信人邮箱所对应的邮件服务器）。
4) 发送端邮件服务器用SMTP将邮件发送到接收端邮件服务器（即收信人邮箱所对应的邮件服务器）。
5) 收信人调用用户代理。用户代理用POP3协议从接收端邮件服务器取回邮件。
6) 用户代理解析收到的邮件，以适当的形式呈如今收信人面前。
第2章. SMTP详解
<SMTP工做原理>
SMTP，即简单邮件传送协议，所对应RFC文档为RFC821。同http等多数应用层协议同样，它工做在C/S模式下，用来实现因特网上的邮件传送。SMTP在整个电子邮件通讯中所处的位置如图 1所示。
能够看出，SMTP是用来将客户机上的邮件传送到服务器上。这里的客户机是指某次链接中的发送方，服务器是指相应的接收方。在讲解发送邮件的整个通讯过程前，先解释一下面几个术语。
2.1. 通讯过程
一个具体的SMTP通讯（如发送端邮件服务器与接收端服务器的通讯）的过程以下。
1) 发送端邮件服务器（如下简称客户端）与接收端邮件服务器（如下简称服务器）的25号端口创建TCP链接。
2) 客户端向服务器发送各类命令，来请求各类服务（如认证、指定发送人和接收人）。
3) 服务器解析用户的命令，作出相应动做并返回给客户端一个响应。
4) 2)和3)交替进行，直到全部邮件都发送完或二者的链接被意外中断。
从这个过程看出，命令和响应是SMTP协议的重点，下面将予以重点讲述。
2.2. 命令和响应
2.2.1. 格式
SMTP的命令很少（14个），它的通常形式是：COMMAND [Parameter] <CRLF>。其中COMMAND是ASCII形式的命令名，Parameter是相应的命令参数，<CRLF>是回车换行符(0DH, 0AH)。
SMTP的响应也不复杂，它的通常形式是：XXX Readable Illustration。XXX是三位十进制数；Readable Illustration是可读的解释说明，用来代表命令是否成功等。XXX具备以下的规律：以2开头的表示成功，以4和5开头的表示失败，以3开头的表示未完成（进行中）。
2.2.2. 一个例子
命令和响应的格式是语法，各命令和响应的意思则是语义，各命令和各响应在时间上的关系则是同步。下面将经过一个简单的SMTP通讯过程来讲明协议的这三个要素。
C：telnet smtp.126.com 25 / 以telnet方式链接126邮件服务器 /
S：220 126.com Anti-spam GT for Coremail System (126com[071018]) / 220为响应数字，其后的为欢迎信息，会应服务器不一样而不一样/
C：HELO smtp.126.com / HELO 后用来填写返回域名（具体含义请参阅RFC821），但该命令并不检查后面的参数/
Ｓ：250 OK
C: MAIL FROM: bripengandre@126.com / 发送者邮箱 /
S：250 … ./ “…”表明省略了一些可读信息 /
C：RCPT TO: bripengandre@smail.hust.edu.cn / 接收者邮箱 /
S：250 … ./ “…”表明省略了一些可读信息 /
C：DATA / 请求发送数据 /
S：354 Enter mail, end with "." on a line by itself
C：Enjoy Protocol Studing
C：.
S：250 Message sent
C：QUIT / 退出链接 /
S：221 Bye
分析上面的过程可参考注释进行，这里要补充以下几点。
1) “C：”开头的行(不包括"C：")是客户端的输入，而以“S：”开头的行(不包括"S：")则是服务器的输出。
2) 上述的命令并不必定会一次性成功，服务器会返回错误响应，客户端应该按照协议规定的时序，来输入后续的命令（或重复执行失败的命令，或重置会话，或退出会话等等）。
2.2.3. 经常使用命令
SMTP命令不区分大小写，但参数区分大小写，有关这方面的详细说明请参考RFC821。经常使用的命令以下。
HELO <domain> <CRLF>。向服务器标识用户身份发送者能欺骗，说谎，但通常状况下服务器都能检测到。
MAIL FROM: <reverse-path> <CRLF>。<reverse-path>为发送者地址，此命令用来初始化邮件传输，即用来对全部的状态和缓冲区进行初始化。
RCPT TO：<forward-path> <CRLF>。 <forward-path>用来标志邮件接收者的地址，经常使用在MAIL FROM后，能够有多个RCPT TO。
DATA <CRLF>。将以后的数据做为数据发送，以<CRLF>.<CRLF>标志数据的结尾。
REST <CRLF>。重置会话，当前传输被取消。
NOOP <CRLF>。要求服务器返回OK应答，通常用做测试。
QUIT <CRLF>。结束会话。
VRFY <string> <CRLF>。验证指定的邮箱是否存在，因为安全方面的缘由，服务器大多禁止此命令。
EXPN <string> <CRLF>。验证给定的邮箱列表是否存在，因为安全方面的缘由，服务器大多禁止此命令。
HELP <CRLF>。查询服务器支持什么命令。
2.2.4. 经常使用响应
经常使用的响应以下所示，数字后的说明是从英文译过来的。更详细的说明请参考RFC821。
501参数格式错误
502命令不可实现
503错误的命令序列
504命令参数不可实现
211系统状态或系统帮助响应
214帮助信息
220＜domain＞服务就绪
221＜domain＞服务关闭
421＜domain＞服务未就绪，关闭传输信道
250要求的邮件操做完成
251用户非本地，将转发向＜forward-path＞
450要求的邮件操做未完成，邮箱不可用
550要求的邮件操做未完成，邮箱不可用
451放弃要求的操做；处理过程当中出错
551用户非本地，请尝试＜forward-path＞
452系统存储不足，要求的操做未执行
552过量的存储分配，要求的操做未执行
553邮箱名不可用，要求的操做未执行
354开始邮件输入，以"."结束
554操做失败
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