计算机网络协议系列 - 电子邮件起源及如何通过 SMTP 协议实现邮件发送

计算机网络协议系列（二十八）

电子邮件起源

在互联网中，提供电子邮件服务的协议叫 SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议），SMTP 为了实现高效发送邮件，在传输层上使用了 TCP 协议。

早期的电子邮件就是通过通信双方建立 TCP 连接实现的，发送端写好邮件后，会保存到硬盘，然后通过建立 TCP 连接将邮件发送到对方的硬盘，发送结束后从发送端硬盘删除该邮件，如果接收方机器没开或者断电，需要过一段时间重发。

显然，这种方式有很大的弊端，需要通信双方都开机的情况下才能发送邮件，像中美两个国家白天和夜晚是颠倒的，则永远无法通信。

为此，在技术上改变了以往直接在发送端和接收端主机之间建立 TCP 连接的机制，而引入了一种会直连电源的邮件服务器，发送端和接收端通过邮件服务器进行邮件的收发。接收端从邮件服务器接收邮件使用 POP3 或 IMAP 协议（关于这两个协议我们放到下一篇详细介绍）。

综上所述，完整的电子邮件机制由三部分组成：邮箱地址、数据格式以及发送协议。下面我们分别来介绍这几个组成部分。

邮箱地址

邮箱地址格式想必大家都很熟悉：

用户名@邮件服务器域名

邮箱地址和域名一样，也是由 DNS 管理，DNS 中注册了邮箱地址及其作为发送地址时对应的邮件服务器的域名，这些映射信息被称作 MX 记录，你可以在域名解析里看到这个选项（以下是阿里云域名解析界面截图）：

根据 MX 记录中指定的邮件服务器，可以管理不同邮件地址与特定邮件服务器之间的映射关系。

数据格式

很长一段时间内，互联网中的电子邮件只能处理文本格式的邮件，不过现在电子邮件发送的数据类型已经扩展到 MIME（Multipurpose Internet Mail Extensions，多用途互联网邮件扩展类型），可以发送图片、动画、音频、视频、应用程序等各种形式的数据。

MIME 由首部和正文（数据）两个部分组成，首部中的 Content-Type 用于指定正文的数据类型，常见的数据类型如下表所示：

和 HTTP 协议类似，MIME 首部和正文之间也是通过一个空行分隔，并且如果正文数据比较大的情况下，还可以通过指定数据类型为 multipart/mixed 将多个 MIME 消息组合为一个（HTTP 请求表单里面也有类似逻辑，后面我们介绍 HTTP 协议的时候会提到）：

发送协议

SMTP 是发送电子邮件的协议，使用的是 TCP 的 25 号端口。SMTP 建立 TCP 连接之后，就会在这个连接上进行控制和应答以及数据的发送，客户端以文本命令方式发送请求，常见的命令如下表所示（邮件客户端如 Outlook、Foxmail、邮箱大师等底层也是调用这些命令，只不过通过应用交互界面屏蔽了底层实现而已）：

然后邮件服务器会对客户端请求进行应答，常见的应答码及对应含义如下：

我们在 TELNET 协议中已经通过命令行演示了通过文本命令发送邮件的操作，这里就不重复演示了，如果是通过邮件客户端软件发送邮件就更简单了，你不需要了解 SMTP 协议底层的工作机制，就可以进行邮件发送：

以上是 Mac 自带的邮件客户端邮件发送操作步骤，非常简单，但为了保证邮件发送成功，还需要配置邮箱认证信息和收发协议，这可以通过添加账户来实现：

不同的邮件客户端软件界面可能不同，但是实现原理上大同小异。对应一些非常见的邮箱，还需要自己配置发送协议和接收协议。