电子邮件（E-mail）是因特网上 $\color{red}最早流行的一种应用$ ，并且仍然是当今因特网上最重要、最实用的应用之一

传统的电话通信属于实时通信，存在以下两个缺点:

电话通信的主叫和被叫双方必须同时在场;
一些不是十分紧迫的电话也常常不必要地打断人们的工作或休息。

而电子邮件与邮政系统的寄信相似。

① 发件人将邮件发送到自己使用的邮件服务器;
② 发件人的邮件服务器将收到的邮件按其目的地址转发到收件人邮件服务器中的收件人邮箱;
③ 收件人在方便的时候访问收件人邮件服务器中自己的邮箱，获取收到的电子邮件。

电子邮件使用方便、传递迅速而且费用低廉。它不仅可以传送文字信息，而且还可附上声音和图像。

由于电子邮件的广泛使用，现在许多国家已经正式取消了电报业务。

在我国， $\color{red}电信局的电报业务也因电子邮件的普及而濒临消失$

电子邮件系统采用 $\color{red}客户/服务器方式$ 。

电子邮件系统的三个主要组成构件：

$\color{red}用户代理$ ，
$\color{red}邮件服务器$ ，
以及 $\color{red}电子邮件所需的协议$ 。

1、用户代理(电子邮件客户端软件)&邮件服务器

如下所示，在发送方的计算机中，需要使用用户代理来发送邮件

在接受方的计算机中，同样也需要使用用户代理来接收邮件

$\color{blue}用户代理$ 是用户与电子邮件系统的接口，

又称为 $\color{blue}电子邮件客户端软件$

$\color{blue}邮件服务器$ 是电子邮件系统的基础设施。因特网上所有的 ISP 都有邮件服务器

其功能是 $\color{blue}发送和接收邮件$
同时还要负责维护用户的邮箱

2、邮件发送协议&邮件接收协议

我们可以简单的认为邮件服务器中有很多邮箱、还有用来缓存待转发邮件的缓存

发送方使用用户代理通过邮件发送协议（例如：SMTP）将邮件发送给发送方邮件服务器

发送方邮件服务器同样通过邮件发送协议将该邮件发送给接收方邮件服务器

接收方在方便的时候使用用户代理通过邮件读取协议（例如：POP3）

从接收方邮件服务器读取邮件

也就是说 $\color{blue}协议$ 包括邮件发送协议 $\color{blue}发送协议$ （例如：SMTP）

和邮件 $\color{blue}读取协议$ （例如：POP3，IMAP）

3、邮件发送和接受过程

发送方的用户代理作为 SMTP 客户

与发送方邮件服务器中的 SMTP 服务器进行 TCP 连接

然后基于这条连接使用 SMTP 协议来发送邮件给发送方邮件服务器

发送方邮件服务器中的 SMTP 客户

与接收方 SMTP 服务器进行 TCP 连接

然后基于这条连接使用 SMTP 协议来发送收到的待转发邮件给接收邮件服务器

接收方的用户代理作为 POP3 客户

与接收方邮件服务器中的 POP3 服务器进行 TCP 连接

然后基于这条连接使用 POP3 协议从接收方服务器读取邮件

4、简单邮件传送协议 SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)的基本工作过程

如下所示

发送方邮件服务器周期性地扫描邮件缓存

若发现有待转发的邮件，则发送方邮件服务器中 SMTP 客户会与接收方邮件服务器中的 SMTP 服务器进行 TCP 连接

端口号为 $25$

之后，SMTP 客户就可以基于 SMTP 连接给 SMTP 服务器发送 SMTP 命令

共 $14$ 条

SMTP 服务器也会给 SMTP 客户发送相应的应答

共 $21$ 种

SMTP 客户与服务器之间通过 $\color{blue}命令与应答$ 的交互方式

最终实现 SMTP 客户发送邮件给 SMTP 服务器

4.1、命令与应答的过程

整体流程图

当 TCP 连接建立成功后，SMTP 服务器会主动推送 $\color{red}服务就绪应答$ 给 SMTP 客户

应答代码 $220$ 后面可能跟有描述信息

例如：网易服务器给出的描述信息

SMTP 客户收到该应答后，向服务器说明身份，告知自己 SMTP 服务器的域名

具体命令为：HELO 其后为命令参数

例如：HELO hnust.edu.cn

SMTP 服务器若认为身份有效，则发回应答代码： $250$

否则发回其他错误代码，例如： $421$ 表示服务不可用

SMTP 客户收到该应答后，使用命令 MAIL FROM 来告诉服务器邮件来自何方

例如：MAIL FROM:<jgao1 @hnust.edu.cn>

SMTP 服务器认为合理，则发回应答代码： $250$

否则发回其他错误代码

SMTP 客户收到该应答后，使用命令 RCPT TO 来告诉服务器邮件去往何地，也就是收件人邮箱

例如：RCPT TO:<收件人地址>

SMTP 服务器种若有该收件人邮箱，则发回应答代码 $250$

否则发回其他错误代码

SMTP 客户收到该应答后，使用 DATA 命令来告诉服务器自己准备发送邮件内容了

SMTP 服务器若准备好接收，发回应答代码 $454$

否则发回其他错误代码

SMTP 客户收到该应答后就向 SMTP 服务器发送邮件内容

SMTP 客户发送完邮件内容后还要发送结束符

SMTP 服务器若收件成功，则发回应答代码 $250$

否则发回其他错误代码

SMTP 客户收到该应答后，使用命令 QUIT 向服务器请求断开连接

SMTP 服务器发回应答代码 $221$ 表示接受请求并主动断开连接

5、电子邮件的信息格式

电子邮件的信息格式并不是由 SMTP 定义的，而是在 RFC 822 中单独定义的。这个 RFC 文档已在 2008 年更新为 RFC 5322。

一个电子邮件有 $\color{red}信封$ 和 $\color{red}内容$ 两部分。

而内容又由 $\color{red}首部$ 和 $\color{red}主体$ 两部分构成。

首部和主体由用户填写

首部中包含有一些关键字，后面加上冒号

例如：

From: jgap1@hnust.edu.cn

To: 收件人的电子邮件地址（一/多）

Cc: 一个或多个收件人以外的抄送人的电子邮件地址
- 抄送人收到邮件后，可看可不看邮件，可回可不回邮件
Subject: 邮件的主题（反应了邮件的主要内容）
很显然，最重要的关键字为 To 和 Subject，往往是必填选项

用户写好首部后，邮件系统自动将信封所需的信息提取出来并写在信封上