计算机网络之应用层（电子邮件）

一、电子邮件的基本概念

电子邮件（Electronic Mail，简称E-mail）是一种用电子手段提供信息交换的通信方式，它通过互联网上的电子邮件系统，使用户能够以非常低廉的价格和非常快速的方式，与世界上任何一个角落的网络用户联系。这些电子邮件可以是文字、图像、声音等各种方式，同时用户还可以得到大量免费的新闻、专题邮件，并实现轻松的信息搜索。

二、电子邮件的起源与发展

电子邮件的历史可以追溯到20世纪60年代的阿帕网（ARPANET）。
最初，电子邮件仅用于同一台计算机上的用户之间发送消息，后来逐渐发展为跨网络的通信工具。
1971年，雷·汤姆林森（Ray Tomlinson）发明了现代电子邮件系统，并引入了“@”符号用于区分用户和服务器，奠定了电子邮件的基本格式。

三、电子邮件的组成与格式

电子邮件系统采用客户/服务器方式，包括用户代理（Mail User Agent，MUA）和邮件服务器（Mail Server）。
用户代理是用户与电子邮件系统的接口，又称为电子邮件客户端软件，如Outlook、Foxmail等。
邮件服务器是电子邮件系统的基础设施，负责发送和接收邮件，同时还要负责维护用户的邮箱。
一个电子邮件有信封和内容两部分，而内容又由首部和主体两部分构成。邮件内容首部包括一些关键字，后面加上冒号，如“To：”、“Subject：”等。

四、电子邮件的协议

电子邮件的发送和接收过程涉及多个协议和服务器的协作，以下是电子邮件所需的主要协议：

SMTP协议：简单邮件传输协议（Simple Mail Transfer Protocol），用于发送电子邮件。当使用电子邮件客户端发送一封电子邮件时，该客户端会使用SMTP协议将邮件发送到指定的SMTP服务器，然后SMTP服务器会负责将邮件路由到目标邮件服务器。但SMTP协议只能传送ASCII码文本数据，不能传送可执行文件或其他的二进制对象，因此许多其他非英语国家的文字（例如中文、俄文）也无法用SMTP传送。

POP3协议：邮局协议（Post Office Protocol）的第三个版本，用于从邮件服务器检索电子邮件。当使用电子邮件客户端从邮件服务器下载邮件时，该客户端会使用POP3协议。POP3协议允许将邮件从服务器下载到本地计算机，并从服务器上删除这些邮件。但用户只能以下载并删除方式或下载并保留方式从邮件服务器下载邮件到用户方计算机，不允许用户在邮件服务器上管理自己的邮件。

IMAP协议：因特网邮件访问协议（Internet Message Access Protocol）的第四个版本，是一个功能比POP3强大的邮件读取协议。用户在自己的计算机上就可以操控邮件服务器中的邮箱，就像在本地操控一样，而无需将邮件下载到本地。IMAP协议增强了电子邮件的灵活性，同时也减少了垃圾邮件对本地系统的直接危害。

MIME：多用途因特网邮件扩展（Multipurpose Internet Mail Extensions），没有改动SMTP或取代SMTP，而是继续使用目前的RFC 822格式，但增加了邮件主体的结构，并定义了传送非ASCII码的编码规则，从而解决了SMTP传送非ASCII码文本的问题。

五、电子邮件的发送与接收过程

发送邮件：用户通过邮件客户端撰写邮件并点击“发送”按钮。邮件客户端使用SMTP协议将邮件发送到用户的邮件服务器。
邮件服务器之间的转发：发送方邮件服务器使用SMTP协议将邮件转发到接收方邮件服务器。如果接收方服务器不可用，邮件将被暂时存储在发送方服务器的队列中，等待重试。

接收邮件：接收方邮件服务器接收邮件后，将其存储在用户的邮箱中。用户可以通过邮件客户端使用POP3协议或IMAP协议从服务器下载或访问邮件。
邮件存储与管理：邮件存储在服务器的邮箱中，用户可以通过邮件客户端进行管理，如删除、回复、转发等操作。

六、电子邮件的应用与优势

电子邮件不仅可用于个人通信，还广泛应用于商业、教育、政府等多个领域。其优势包括：

使用方便：用户只需拥有一个电子邮件地址，就可以随时随地通过互联网发送和接收邮件。

传递迅速：电子邮件的发送和接收速度非常快，几秒钟之内就可以发送到世界上任何指定的目的地。

费用低廉：用户只需负担电话费和网费即可发送电子邮件，相对于传统的邮寄方式来说费用更低。

信息多样化：电子邮件不仅可以传送文字信息，还可以附上声音和图像等多媒体内容。