计算机网络之（3）：FTP & Email（SMTP)

FTP

• FTP 服务器与客户端建立的连接包括 “控制连接” （控制连接也叫带歪连接 out of bound）和 “数据连接”；控制连接负责传输指令，数据连接用来收发数据。

• 数据连接是服务器主动向客户端发起的连接 ： 客户端率先向服务器请求 “控制连接”，连接成功之后如果要从服务器下载文件，那么服务器将主动与客户端建立 “数据连接” 然后将数据发送给客户端

• FTP 的连接也是依靠 TCP 协议

• 在控制连接上，客户端可以向服务器发出一系列的指令

  • list 文件列表
  • 进入某些目录
  • download 某些文件
  • upload 某些文件
    

• FTP 是有状态协议（HTTP 是无状态协议）：因此 FTP 需要在服务器上维护客户的状态（当前连接的是谁，处在什么目录），而且每次用户建立连接的时候都需要提供身份认证。

FTP 的命令 & 响应

EMail（邮件传输协议）

组成部分

• 用户代理：用于收发邮件的客户端软件(outlook, gmail）等
• 邮件服务器
• 简单邮件传输协议 SMTP
  
• 拉取协议：
  • POP3
  • IMAP
  • HTTP

用户代理

• 通过代理软件来访问电子邮件应用；例如 Web 应用的用户代理是 web 浏览器，FTP 应用的用户代理是 FTP 客户端软件。因为客户不能直接与应用层的数据打交道，因此其实是我们通过一个客户端软件来完成与数据的交互，所以这些客户端软件是我们的用户代理

邮件服务器

• 客户端：发送方的邮件服务器
• 服务器：接收端的邮件服务器
• 每次用户想发送邮件的时候，通过用户代理将邮件发送到己方邮件服务器的队列中；然后依次发送到目标邮件服务器。
• 邮件服务器接收到来自其他邮件服务器的邮件时，将接收到的邮件分发到对应的用户的邮箱当中（依然在服务器上），然后用户通过用户代理（使用 POP3, IMAP, HTTP 等拉取协议呈现到用户的客户端（本地））
  

示例

• 假设你使用 google 的邮箱服务器，然后你想对一个使用 outlook 邮箱的学生 B 发一封邮件 e。
  • 首先 e 在你的本地电脑的 gmail 应用上（代理）写好后，点击发送，这时候 e 会被放入 google 邮箱服务器的队列中，当攒齐了一定数量的邮件，会统一发送出去
  • e 到达了对应的 outlook 邮箱服务器，outlook 根据客户的不同分发到各个用户的邮箱当中（在服务器上）
  • B 在本地的邮箱客户端（用户代理）上对邮件的内容进行拉取（POP3, IMAP, HTTP协议等），并且查看
• 这个过程中，邮件服务器之间的通信协议是 SMTP（简单邮件传输协议）；而在用户代理将邮件拉取下来呈现给用户的时候使用的是 拉取协议
  

SMTP 协议

SMTP 总结 & 与 HTTP 的对比

• 持久连接，google 和 outlook 服务器之间很多不同的用户进行邮件通信，因此服务器连接是持久的，这个不同于 HTTP 的短连接
• SMTP 要求报文（首部和主体）都是 7 位 ASCII 码的编码范围（古老的标准，现在都已经更新了，这种版本没办法发中文）
• SMTP 是将报文推出去，而 HTTP 是将内容拉取回来
• HTTP 的每个对象被封装在各自的响应报文中；而 SMTP 的多个对象包含在一个响应的报文中（一个邮件可以包含三张图片，一段录音…等等内容）
  

报文格式

• 首部行：
  • to
  • from
  • subject

报文格式的多媒体扩展

• 如果发送的内容是中文，那么无法用 ascii 码表示，这个时候需要进行编码来扩展这些操作；例如 base64 编码：将几个不在 ascii 码范围内的内容编码成长一点的，在 ascii 范围之内的内容（通过映射完成）；对方接收到内容之后只要同样使用 base64 进行解码就可以得到同样的内容了
  

POP3 协议

• pop3 在会话中 是无状态的协议；它只维护不同用户的登录状态（你是谁，你应该匹配哪个邮箱），但是不在邮箱中维护状态（无论你在哪里用哪台 pc 登录的邮箱，在邮箱中的操作是不记录状态的，下次在别的地方登录之后还是初始的界面，不会按照上次的断点进行浏览）。
  

用户确认阶段

• 客户端命令：
  • user：申明用户名
  • pass：口令
• 服务器响应：
  • +OK
  • -ERR

事务处理阶段

list

• 展示报文号列表：上图中可以表示邮箱中有两个邮件，第一个邮件 498 字节，第二号邮件 912 字节

retr

• 将对应编号的邮件拉到本地客户端，例如 retr 1 就是将 1 号邮件拉到本地提供给用户

dele

• 客户端向邮件服务器发出的命令，例如上面我们再客户端 retr 1 之后，将邮箱中的 1 号邮件删除
• 这种 retr + dele 的方式叫做：下载并删除模式
• 也可以自己设置，不进行 dele 操作，保留邮箱中的邮件

quit

• 关闭客户端和邮件服务器的连接

POP3 V.S. IMAP

• IMAP 允许将每个报文与一个文件夹联系起来
• 允许用户用目录来组织报文
• 允许用户读取报文组件
• IMAP 在会话过程中保留用户状态：
  • 目录名，报文 ID 与目录之间的映射（远程管理文件夹）