Организация службы электронной почты в Интернет

Электронная почта - это служба пересылки сообщений между зарегистрированными адресами. Изначально речь идет только о текстовых сообщениях в узком смысле; о пересылке двоичного содержимого см. п. " Структура email-сообщения". Под текстовыми сообщениями в узком смысле понимаются сообщения, состоящие из строк ограниченной длины, каждая строка состоит из алфавитно-цифровых символов базового набора ASCII и знаков препинания (такие сообщения также называют 7-битовыми). Символы с 8-битовыми кодами (например, кириллица) в этот набор не входят.

Адрес электронной почты состоит выглядит как

где почтовый.домен - некое доменное имя, а почтовый_ящик - имя-идентификатор корреспондента. Почтовый ящик может соответствовать одному человеку, группе людей, официальному почтовому адресу, автомату-обработчику и т.д. - форма адреса от этого не зависит. Далее в этом пункте будем считать, что почтовые ящики являются персональными. Почтовый домен - это доменное имя, для которого в системе DNS существует запись типа MX (см. тему " DNS"), либо запись типа A, если MX отсутствует.

Компьютер, на который указывает запись MX, является почтовым сервером для данного почтового домена. Вся почта, направленная на адреса в данном почтовом домене, поступает на этот сервер, которые принимает решение о том, как дальше поступить с этой почтой, см. ниже.

Основную роль в системе электронной почты играют программы трех типов:

• транспортные агенты (MTA - Mail Transport Agent),
• агенты доставки (MDA - Mail Delivery Agent),
• пользовательские агенты (MUA - Mail User Agent).

Взаимодействие этих программ и работа системы электронной почты представлены на рисунке 4.1.

Рис. 4.1. Организация и функционирование службы электронной почты

Транспортный агент работает, как правило, на почтовом сервере. Транспортный агент функционирует как маршрутизатор почтовых сообщений. Его функции следующие:

• анализ и преобразование адресов и заголовков почтовых сообщений, в том числе:
• разбор списков рассылки, пседонимов, переадресации (форвардинг),
• преобразование адресов в формат другой почтовой системы, если MTA функционирует как шлюз между двумя почтовыми системами (например, между Internet Mail и Sprint Mail),
• преобразование имени почтового домена отправителя (маскарад),
• установка служебных заголовков в сообщении, отражающих его маршрут и процесс обработки;
• опрос DNS на предмет имени и адреса почтового сервера адресата сообщения;
• определение агента доставки для каждого сообщения и передача сообщения выбранному агенту доставки;
• управление очередью сообщений, отложенный и повторный вызов агентов доставки в случае невозможности немедленной доставки сообщения;
• возврат сообщений, которые по каким-либо причинам невозможно доставить по назначению.

Агент доставки производит доставку сообщения каким-либо специфическим способом. Существует несколько стандартных типов агентов доставки:

• local - письмо направлено на почтовый ящик, находящийся на этом же компьютере; доставка производится, например, добавлением содержимого сообщения в определенный файл (в Unix это файл /var/mail/ почтовый_ящик).
• SMTP - письмо направлено на почтовый ящик в другом почтовом домене; доставка производится путем соединения с транспортным агентом на удаленном сервере с помощью протокола SMTP.
• prog - письмо должно быть обработано какой-либо программой; доставка производится вызовом этой программы, на вход которой подается содержимое письма.

Вообще методы доставки (и, соответственно, агенты) могут быть разнообразными: например, сохранение письма в базе данных; пересылка письма по факсу и т.д. Выбор агента доставки для каждого конкретного письма производится транспортным агентом в соответствии с заданной конфигурацией транспортного агента и адресом назначения письма.

Пользовательский агент является оболочкой пользователя для работы с электронной почтой, его функции:

• получение сообщений с почтового сервера;
• презентация, хранение, удаление и каталогизирование почтовых сообщений;
• создание нового сообщения и передача его транспортному агенту для дальнейшей обработки и доставки.

Рассмотрим работу службы электронной почты на примере (рис. 4.1). Пусть почтовый сервер, изображенный на рисунке, имеет адрес m.vvsu.ru и сконфигурирован для приема почты с адресами типа некто @cts.vvsu.ru. Соответственно, в базе данных DNS для зоны vvsu.ru есть запись вида

Пусть также пользователь, изображенный на рисунке, имеет адрес ivanov@cts.vvsu.ru.

Рассмотрим входящее сообщение (красные стрелки) от bg@aquarium.ru к ivanov@cts.vvsu.ru. Сообщение поступает по сети к транспортному агенту. (Для передачи сообщений транспортному агенту по сети используется протокол SMTP, рассмотренный в соответствующем пункте ниже.) MTA, проанализировав заголовок сообщения, определяет, что оно адресовано в почтовый домен cts.vvsu.ru, который он обслуживает. В соответствии с этим выбирается агент доставки local, запускается программа этого агента и на вход ей подается текст сообщения со всеми заголовками. Агент доставки каким-то способом, не интересным для транспортного агента, производит доставку сообщения и прекращает свою работу. Транспортный агент анализирует статус выхода (exit status) программы агента доставки, по которому определяет было ли сообщение успешно доставлено или произошла ошибка. В случае ошибки MTA формирует сообщение об ошибке, исходящее с адреса MAILER-DAEMON@m.vvsu.ru, которое будет отправлено отправителю письма (и, как правило, администратору почтового сервера по адресу postmaster@m.vvsu.ru). В случае успешного завершения работы агента доставки письмо считается доставленным получателю.

Агент доставки local (в Unix это программа mail, запущенная как " mail -d ivanov") производит доставку методом добавления содержимого письма к файлу /var/mail/ivanov (в дальнейшем для упрощения мы будем говорить о почтовом сервере под Unix, хотя при обсуждении общей организации системы электронной почты это не имеет принципиального значения).

Иванов (точнее, пользовательский агент Иванова) может получить доступ к своей почте двумя способами:

a) Иванов работает на том же компьютере, где находится почтовый сервер. В этом случае MUA Иванова тривиальным образом считывает поступившее сообщение из файла /var/mail/ivanov и сохраняет его, в случае необходимости, куда-то в свой каталог для осуществления своих функций, описанных выше. Этому способу на рисунке соответствует красный пунктир.

б) Иванов работает на другом компьютере (точнее, Иванов не имеет возможности или желания работать на почтовом сервере). Эта ситуация наиболее типична для пользователей почты в организациях или сообществах. В этом случае для доступа к файлу /var/mail/ivanov через сеть используется протокол POP-3. На почтовом сервере запущена программа POP-сервер, а в MUA Иванова встроен POP-клиент. Этот вариант отражен на рисунке непрерывной красной линией, отходящей от почтовых ящиков. Подробно протокол POP-3 рассмотрен в соответствующем пункте ниже. Так как протокол POP-3 работает поверх TCP/IP, нет никаких ограничений на местоположение компьютера Иванова (красная линия на рисунке, исходящая от POP-сервера, в общем случае проходит через Интернет).

В настоящее время получает распространение протокол IMAP-4, по существу являющийся расширенной версией протокола POP-3. Он, в частности, позволяет пользовательскому агенту каталогизировать и хранить сообщения на почтовом сервере, а не на компьютере пользователя, как это происходит при использовании POP-3. Это удобно в случае, когда Иванов не имеет постоянно закрепленного за собой компьютера - например, Иванов - студент, работающий с почтой из компьютерного класса.

Теперь рассмотрим исходящее сообщение (сиреневые стрелки) от ivanov@cts.vvsu.ru к bg@aquarium.ru. Сообщение поступает к транспортному агенту двумя способами в зависимости от того, где работает Иванов. Если Иванов работает на почтовом сервере, то его MUA напрямую обращается к транспортному агенту и передает ему сообщение для БГ (сиреневый пунктир). Если же Иванов работает на другом компьютере, то его MUA связывается с транспортным агентом через сеть по протоколу SMTP. (Опять, так как протокол SMTP работает поверх TCP/IP, нет никаких ограничений на местоположение компьютера Иванова - сиреневая линия на рисунке, исходящая от комьютера Иванова, в общем случае проходит через Интернет.)

Получив сообщение, MTA анализирует его заголовок и определяет, что это сообщение направлено в другой почтовый домен и не попадает ни под какие особые случаи (например, не должно быть доставлено через UUCP или отослано по факсу - это все определяется конфигурацией MTA). Следовательно, для доставки этого сообщения выбирается агент SMTP, при этом MTA делает запрос в DNS на предмет того, кто является обработчиком почты для домена aquarium.ru. (DNS вернет relay.rinet.ru, IP-адрес=195.54.192.35). Этот адрес вместе с текстом сообщения будет передан агенту доставки, который по протоколу SMTP соединится с указанным адресом и таким образом отправит сообщение транспортному агенту сервера relay.rinet.ru. Если во время этой операции произошла нефатальная ошибка (например, удаленный сервер временно выключен), то агент SMTP вернется со статусом " Отложено" и MTA поставит сообщение в очередь для повторной отправки.

Если запись MX для почтового домена получателя не найдена в DNS, будет сделана попытка найти запись типа А (IP-адрес) для того же доменного имени, т.е. делается предположение, что почтовый домен является именем реального компьютера и на этом компьютере запущен MTA - это справедливо для большинства Unix-систем. Агент доставки попытается доставить сообщение непосредственно на этот адрес.