邮件和他的协议们，看不懂算我输（SMTP,MIME,POP,IMAP）

本文对邮件中经常提到的 SMTP,MIME,POP,IMAP 四种协议进行介绍，帮助大家对邮件协议有一个基础的认识。

1. SMPT与MIME协议

一个最简单纯粹的邮件发送流程中只涉及三个对象，邮件发送方，邮件接收方以及邮件本身。

在这个最简单的邮件传输过程中，涉及到邮件最基础，最根本的两个协议：SMPT与MIME协议。

• SMPT（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议）是邮件的传输协议，属于应用层协议。
• MIME（Multipurpose Internet Mail Extensions，多用途互联网邮件扩展）是邮件的内容协议，不涉及网络传输。

SMPT与MIME之间的关系就有点像HTTP与HTML，相互配合，互不干涉。

1.1. SMTP邮件协议

1.1.1. 一次完整的SMTP流程

SMTP协议和HTTP协议同属于应用层协议，基于TCP协议实现，SMTP专用于邮件在网络系统中的投递。在SMTP协议中，SMTP Client主动发起网络请求，经过对收件方邮箱的DNS域名解析，将网络请求路由到SMTP Server端，之后建立TCP链接，在TCP链接中进行SMTP协议报文的推送：

1.1.2. SMTP Client的常用命令

• HELO @server.com <CRLF>：请求与service建立SMTP通道
• RCPT TO suta@server.com <CRLF>: 邮件接收者的地址
• DATA <CRLF>: 邮件数据，以 结尾
• QUIT：结束SMTP

1.1.3. SMTP service的常用响应码

• 220 suta@client.com：标识服务器准备就绪
• 250: 操作成功
• 221：结束SMTP
• 354：开始邮件内容输入
• 421：服务器未就绪，关闭通道
• 452：系统存储不足
• 450：邮箱不可用
• 451 - 请求的动作未完成，错误引起暂时失败
• 452 - 请求的动作未完成，系统存储分配尽
• 500 - 语法错误，命令无法识别
• 501 - 语法错误，参数不正确
• 502 - 命令不可实现
• 503 - 命令序列错误
• 504 - 命令参数不支持
• 550 - 用户不存在
• 551 - 用户非本地，请尝试
• 552 - 询问超出存储分配
• 553 - 请求操作未完成，邮箱名不合法
• 554 - 操作未执行，邮箱名不存在

SMTP错误码分类：

4xx：临时错误，表示当前请求失败，但可以稍后重试。一般会导致软退信（可重试）
5xx：永久错误，表示请求无法完成，通常是由于配置错误或无效的输入。一般会导致硬退信（不可重试）

错误码 举例：

421：服务不可用，邮件服务器正在关闭连接，稍后再试（软退信）
450：收件人邮箱暂时不可用或邮件服务器忙碌（软退信）
451：邮件服务器遇到临时错误，稍后再试（软退信）
452：收件人邮箱空间不足（软退信）

550：收件人邮箱不存在或被拒绝接收邮件（硬退信）
552：邮件过大，超出收件人邮件服务器的接收限制（硬退信）
553：发件人地址无效或被拒绝（硬退信）

1.2. 邮件内容与MIME协议

一封完整的邮件包含邮件头与邮件体两部分，邮件头有自己的标准字段，也支持自定义字段；邮件体是真实的邮件内容，而MIME协议是邮件体的一种通用格式。

1.2.1. 邮件协议头

标准的邮件协议头有以下的内容：

• 发件人（From）：指明发送邮件的邮箱地址和姓名。
• 收件人（To）：指明接收邮件的邮箱地址和姓名。
• 抄送（Cc）：指明同时抄送邮件的邮箱地址和姓名。
• 密送（Bcc）：指明同时密送邮件的邮箱地址和姓名，收件人无法看到这部分信息。
• 主题（Subject）：指明邮件的主题或标题。
• 日期（Date）：指明邮件的发送日期和时间。
• 回复地址（Reply-To）：指明回复邮件的邮箱地址，如果与发件人不同的话。
• 消息ID（Message-ID）：唯一标识邮件消息的ID。
• 优先级（Priority）：指明邮件的紧急程度和重要性。
• 内容类型（Content-Type）：指明邮件内容的格式和编码方式，如文本、HTML、附件等。
• 报告回执（Return-Receipt-To）：指明发送邮件后是否要求接收回执。
• 附件（Attachments）：指明邮件中是否包含附件。
• 传输路径（Received）：邮件传输的路线，可用于分析邮件的来源。

1.2.2. MIME协议

MIME协议可以拆分成三个主要结构：

• 协议核心字段
• 协议体内容
• 协议分隔符

MIME协议中的字段：

1. Content-Type：指定邮件消息的内容类型，如文本、图像、音频、视频等。
2. Content-Disposition：指定邮件消息中附件的处理方式，如内联显示或作为附件保存。
3. Content-Transfer-Encoding：指定邮件消息内容的编码方式，如base64、quoted-printable等。
4. Content-ID：指定邮件消息中某个部分的唯一标识符，通常用于引用内联内容或附件。
5. Content-Description：对邮件消息内容的简短描述。

```
Content-Type: multipart/mixed; 
  boundary="----=ALIBOUNDARY_1751_7f7f70802700_674ec9b8_613d59" 

------=ALIBOUNDARY_1751_7f7f70802700_674ec9b8_613d59
  Content-Type: multipart/related;
  boundary="----=ALIBOUNDARY_1751_7f7f70802700_674ec9b8_613d5a"
  ------=ALIBOUNDARY_1751_7f7f70802700_674ec9b8_613d5a
    innerData // 内嵌的MIME对应的data
  ------=ALIBOUNDARY_1751_7f7f70802700_674ec9b8_613d5a
------=ALIBOUNDARY_1751_7f7f70802700_674ec9b8_613d59--
```

2. POP3与IMAP协议

基础的SMTP协议就已经可以完成client与server之间的邮件通信了，那么为什么还需要POP3与IMAP协议呢？

SMTP协议要求client与server两者均在线。而在现代的邮件系统中，保持服务实时在线是不现实的，因此，邮件代理服务器就很有必要了。我们常用的gmali、qq、163等都是邮件代理服务器。而POP3与IMAP协议承载的就是用户从邮件服务器拉取邮件的职责。

以上图的163邮箱用户将邮件发送给Google邮箱用户为例，邮件发送端163用户通过HTTP或者SMTP将邮件上传到163邮件代理服务器，之后由163代理服务器通过上面介绍的标准SMTP协议将邮件发送到Google邮件代理服务器。在接收方的Google用户登录后，邮件通过POP3/IMAP协议触达至接收方。

2.1. POP3协议

协议支持离线邮件处理，当邮件发送到服务器后，电子邮件客户端会调用邮件客户端程序，下载所有未阅读的电子邮件（这种离线访问模式是一种存储转发服务）。当邮件从邮件服务器发送到个人计算机上，同时邮件服务器会删除该邮件。

POP3客户端通常采用“off-line”离线方式访问邮件服务器，会定时的访问邮件服务器，下载邮件到客户的电脑上，然后和服务器断开。

2.1.1. POP3协议的常用指令

• 连接和身份验证： 邮件客户端通过TCP/IP连接到邮件服务器的POP3端口（通常是110）。客户端首先发送USER命令提供用户名，然后发送PASS命令提供密码以进行身份验证。
• 查看邮件状态： 客户端可以使用STAT命令来查看邮箱中的邮件状态，包括邮件数量和总字节数。
• 查看邮件列表： 使用LIST命令，客户端可以查看每封邮件的索引号和大小。如果提供邮件索引号，服务器将返回特定邮件的大小。
• 检索邮件： 使用RETR命令，客户端可以检索特定邮件的内容，包括邮件头和正文。邮件被下载到客户端设备上。
• 删除邮件： 使用DELE命令，客户端可以标记要删除的邮件。邮件在标记为删除后不会立即从服务器上删除，直到客户端执行QUIT命令。
• 退出： 使用QUIT命令，客户端结束POP3会话并断开连接。在断开连接之前，标记为删除的邮件将从服务器上删除。

2.2. IMAP协议

2.2.1. IMAP协议概述

IMAP（Internet Message Access Protocol）是一种用于接收邮件的标准协议。除POP3的基础能力外，IMAP允许用户通过邮件客户端从邮件服务器上获取邮件，管理邮件夹，以及搜索和筛选邮件。

IMAP协议的主要特点包括：

1. 服务器存储：IMAP允许用户将邮件存储在邮件服务器上，而不是像POP3协议那样将邮件下载到本地设备，这样用户可以从任何设备上访问并同步邮件。
2. 多邮件夹支持：IMAP支持用户在邮件服务器上创建多个邮件夹，方便用户管理和组织邮件。
3. 邮件状态同步：IMAP能够同步邮件的读取状态、标记状态等，这意味着用户在不同设备上查看邮件时，邮件的状态会得到同步。
4. 搜索和筛选：IMAP支持在邮件服务器上进行搜索和筛选，用户可以通过关键词、发件人、收件人等进行邮件搜索。

2.2.2. IMAP支持多设备协同

当我们在多个设备上访问同一个邮箱时，IMAP能同步所有设备对邮箱邮件的操作

可以看到，在使用上，IMAP协议和我们用HTTP维护的一般Web服务就没啥大的区别了，数据存储在服务端，用户在客户端通过指令或者接口操作服务端的数据。

2.2.3. IMAP协议的常用命令

• NOOP:检查新邮件，防止超时。
• LOGIN:用户登录。
• LIST：邮箱名称列表。
• APPEND：将邮件添加到指定邮箱。
• SELECT：选择一个邮箱，并进入该邮箱的工作状态。
• FETCH：从当前选定的邮箱中获取邮件的内容。
• STORE：修改邮件的标志或属性。
• SEARCH：搜索符合特定条件的邮件。
• EXPUNGE：永久删除标记为删除的邮件。