網絡公有協議之郵件SMTP篇

1、寫在開始之前

之前在工作中也是遇到過smtp協議，那個時候因爲解決出現的bug比較急，所以並沒有仔細去學習或者深入瞭解smtp相關知識，剛好最近工作又碰到相關問題，因爲bug的奇怪，所以不得不放下手頭的相關工作，好好研究了下smtp協議的相關流程和具體實施，所以記錄下來和大家一起分享。

2、smtp理論基礎知識

smpt(全稱爲 simple mail transfer protocol)，中文的意思也就是簡單的郵件傳輸協議，它是一組用於有源地址到目的地址傳輸郵件的規則，是由它來控制信件的中轉方式。其實關於smtp協議在百度百科上講了非常明白了，我也主要通過這裏的相關介紹，然後自己實踐代碼抓包分析服務器迴應迴應來深入學習的。例如：當你的一個朋友向你發送郵件時，他的郵件服務器和你的郵件服務器假設是通過SMTP協議通信，將郵件傳遞給你郵件地址所指示的郵件服務器上，然後你的客戶端通過POP3或SMPT協議與郵件服務器交互，將郵件信息傳遞到客戶端。這就完成了一個發送的過程，可以參考百度百科上的例圖的主要流程，具體的交互過程細節以及代碼實現，將下面繼續爲大家逐步分析

3、smtp交互流程

SMTP的命令和響應都是基於文本，以命令行爲單位，換行符爲CR/LF。響應信息一般只有一行，由一個3位數的代碼開始，代表你發送後的響應結果，後面則是附上很簡短的文字說明。
SMTP要經過建立連接、傳送郵件和釋放連接3個階段。具體爲：
a TCP連接。

b 客戶端向服務器發送EHLO命令以標識發件人自己的身份，併發送自身的地址和密碼通過認證，然後客戶端發送MAIL命令。

c 服務器端以OK作爲響應，表示準備接收。

d 客戶端發送MAIL FROM和RCPT TO命令，表明發送方和接收方，當然接收方可以多個。

e 服務器端表示是否願意爲收件人接收郵件。

f 協商結束，發送郵件，用命令DATA發送輸入內容。

g 結束此次發送，發送'.'和QUIT命令退出。

C：telnet smtp.163.com 25 /*　以telnet方式連接163郵件服務器　*/

S：220 163.com Anti-spam GT for Coremail System (163com[071018])　/* 220爲響應數字，其後的爲歡迎信息，會應服務器不同而不同*/

C：HELO smtp.163.com /* HELO 後用來填寫返回域名（具體含義請參閱RFC821），但該命令並不檢查後面的參數*/

Ｓ：250 OK

C: MAIL FROM: [email protected] /* 發送者郵箱 */

S：250 … ./* “…”代表省略了一些可讀信息 */

C：RCPT TO: [email protected]　/* 接收者郵箱 */

S：250 … ./* “…”代表省略了一些可讀信息 */

C：DATA /* 請求發送數據 */

S：354 Enter mail, end with "." on a line by itself

C：Enjoy Protocol Studing

C：.

S：250 Message sent

C：QUIT /* 退出連接 */

S：221 Bye

大致流程也就如上所示了，當然後面如果發送附件的話，也是在郵件體後面添加就好，有幾點需要提醒下大家：

1、每個命令都需要以CR+LF結束，且不能有多餘的信息，否則服務器會直接返回命令未實現或者格式不對。

2、每次操作成功後，服務器響應操作正確的返回值並不是都相同的

3、最後發送完以後，也需要發送一個boundary，並且結尾需要再加上'--'

4、具體代碼實現

首先是和smtp協議交互的相互信息：

/* 
 @remark:發送郵件之前到smtp協議交互和認證
 @param : param [in] 郵件用戶相關信息
          len   [in] the length of param
 @return: 0 success and others failed
 */
int smtp_start_server(void *param, int len)
{
	char smtpSnd[96];
	if( param == NULL || len != sizeof(SmtpInfo_S))
	{
		DBG_SMTP_INFO(" param error!\n");
		return -1;
	}
	
	SmtpInfo_S *pSmtpInfo = (SmtpInfo_S *)param;
        /************ 1 step: connect to the smtp server ************************************/
	char srvPort[8];
	memset(srvPort, 0, 8);
	sprintf(srvPort, "%d", pSmtpInfo->smtpPort);

	int smtpSock = hi_tcp_noblock_connect(NULL, NULL, pSmtpInfo->smtpSrv, srvPort, SMTP_TIMEOUT);
	if( smtpSock <= 0 ||
			smtp_rcvfrom_server(smtpSock) != 220 ) // 220  is this option success
	{
		DBG_SMTP_INFO("connect %s failed:%s", pSmtpInfo->smtpSrv, strerror(errno));
		goto SMTP_ERROR;	
	}

        /************ 2 step: send  'EHLO'***************************************/

	memset(smtpSnd, 0, 96);
	sprintf(smtpSnd, "EHLO %s\r\n", pSmtpInfo->smtpSrv);
	if( smtp_sendto_server(smtpSock, smtpSnd, strlen(smtpSnd)) != 0 ||
			(smtp_rcvfrom_server(smtpSock) != 250 )) // 250 is this option success
	{
		DBG_SMTP_INFO(" EHLO failed\n");
		goto SMTP_ERROR;	
	}

        /************ 3 step: auth login *************************************/

	memset(smtpSnd, 0, 96);
	strcpy(smtpSnd, "AUTH LOGIN\r\n");
	if( smtp_sendto_server(smtpSock, smtpSnd, strlen(smtpSnd)) != 0 ||
			(smtp_rcvfrom_server(smtpSock) !=  334)) // 334 is this option success
	{
		DBG_SMTP_INFO("Auth login failed\n");
		goto SMTP_ERROR;	
	}

	/* send username */
	memset(smtpSnd, 0, 96);
	base64_bits_to_64((unsigned char *)smtpSnd, (unsigned char *)pSmtpInfo->smtpFromUsername, strlen(pSmtpInfo->smtpFromUsername));
	strcat(smtpSnd, "\r\n");
	if( smtp_sendto_server(smtpSock, smtpSnd, strlen(smtpSnd)) != 0 ||
			(smtp_rcvfrom_server(smtpSock) != 334 )) // 334 is this option success 
	{
		DBG_SMTP_INFO(" Auth username failed\n");
		goto SMTP_ERROR;	
	}
	/* send password */
	memset(smtpSnd, 0, 96);
	base64_bits_to_64((unsigned char *)smtpSnd, (unsigned char *)pSmtpInfo->smtpFromPassword, strlen(pSmtpInfo->smtpFromPassword));
	strcat(smtpSnd, "\r\n");
	if( smtp_sendto_server(smtpSock, smtpSnd, strlen(smtpSnd)) != 0 ||
			(smtp_rcvfrom_server(smtpSock) != 235 )) // 235 is auth option success
	{
		DBG_SMTP_INFO(" Auth password failed\n");
		goto SMTP_ERROR;	
	}

	/****************** 4 step: start to send mail ***********************************/
	if( smtp_send_email_start(smtpSock, pSmtpInfo) != 0 )
		goto SMTP_ERROR;

	/* 5 step: end to send mail */
	if(smtp_send_email_end(smtpSock) != 0)
		goto SMTP_ERROR;
	return 0;
SMTP_ERROR:
	return -1;
}

當完成基本的協議需要操作後就需要發送郵件實際消息，藉口實現如下：

/* 
 @remark:send email 
 @param :param all [in]
 @return: 0 success, and -1 is failed
 */
int smtp_send_email_start(int sockfd, SmtpInfo_S *pSmtp)
{
	int dst_num = 0;
	char smtpField[96];
	char smtpHeader[256];
	char smtpbody[SMTP_BODY_SIZE];
	if( sockfd <=0 || pSmtp == NULL )	
	{
		DBG_SMTP_INFO(" param error!\n");
		return -1;
	}
	/********************** 1 step: send the src address *********************************/
	memset(smtpField, 0, 96);
	sprintf(smtpField, "MAIL FROM: <%s>\r\n", pSmtp->smtpFromUsername);
	if( smtp_sendto_server(sockfd, smtpField, strlen(smtpField)) != 0 ||
			(smtp_rcvfrom_server(sockfd) != 250 )) // 250 is this option success
	{
		DBG_SMTP_INFO(" send src mail address failed\n");
		goto SMTP_SEND_ERR;
	}
        /************************* 2 step: send the dst address *********************/
	for(dst_num =0; dst_num < 1; dst_num ++)//這裏可以循環發送多個接收方
	{
		memset(smtpField, 0, 96);
		sprintf(smtpField, "RCPT TO: <%s>\r\n", pSmtp->smtpFromToUsername[dst_num]);
		if( smtp_sendto_server(sockfd, smtpField, strlen(smtpField)) != 0 ||
				(smtp_rcvfrom_server(sockfd) != 250 )) // 250 is this option success
		{
			DBG_SMTP_INFO(" send %d dst mail address failed\n", dst_num +1);
			goto SMTP_SEND_ERR;
		}
	}	
	/************************ 3 step: send  'DATA' ****************************/
	memset(smtpField, 0, 96);
	strcpy(smtpField, "DATA\r\n");
	if( smtp_sendto_server(sockfd, smtpField, strlen(smtpField)) != 0 ||
			(smtp_rcvfrom_server(sockfd) != 354 )) // 354 is this option success
	{
		DBG_SMTP_INFO(" send 'DATA' field failed\n");
		goto SMTP_SEND_ERR;
	}
	//這裏纔是真正開始發送數據，前面都是確認爲smtp協議的鋪墊工作
	/********************** 4 step: send mail header *****************************/
	memset(smtpHeader, 0, 256);
	sprintf(smtpHeader, SMTP_HEARDER_FORMAT, 
			pSmtp->smtpFromUsername,
			pSmtp->smtpFromToUsername[0],
			(char *)"SMTP-Test");
	DBG_SMTP_INFO("Header:%s\n", smtpHeader);
	if( smtp_sendto_server(sockfd, smtpHeader, strlen(smtpHeader)) != 0)
	{
		DBG_SMTP_INFO(" send smtp header field failed\n");
		goto SMTP_SEND_ERR;
	}
	/********************* 5 step: send mail body ******************************/
	memset(smtpbody, 0, SMTP_BODY_SIZE);
	sprintf(smtpbody, SMTP_CONTENT_FORMAT,
			(char *)"just for test the smtp protocol!!!!!");
	DBG_SMTP_INFO("body:\n%s\n", smtpbody);
	if( smtp_sendto_server(sockfd, smtpbody, strlen(smtpbody)) != 0)
	{
		DBG_SMTP_INFO(" send smtp body field failed\n");
		goto SMTP_SEND_ERR;
	}
	return 0;
SMTP_SEND_ERR:
	return -1;
}

最後發送完結束後，需要發送'.'和QUIT信令，如下：

/* 
 @remark: send the quit field msg
 @param : sockfd [in]
 @return: 0 success, and -1 is failed
 */
int smtp_send_email_end(int sockfd)
{
	char smtpField[48];
	/*************** 1 step: send the last boundary ************************/
	memset(smtpField, 0, 48);
	strcpy(smtpField, "\r\n--smtp-test-boundary--\r\n");
	if( smtp_sendto_server(sockfd, smtpField, strlen(smtpField)) != 0) 
	{
		DBG_SMTP_INFO(" send last boundary field failed\n");
		return -1;
	}
	/**************** 2 step: send '.' ************************************/
	memset(smtpField, 0, 48);
	strcpy(smtpField, "\r\n.\r\n");
	if( smtp_sendto_server(sockfd, smtpField, strlen(smtpField)) != 0 ||
			(smtp_rcvfrom_server(sockfd) != 250 )) // 250 is this option success
	{
		DBG_SMTP_INFO(" send '.' field failed\n");
		return -1;
	}
	
	/**************** 3 step: send 'QUIT' *********************************/
	memset(smtpField, 0, 48);
	strcpy(smtpField, "QUIT\r\n");
	if( smtp_sendto_server(sockfd, smtpField, strlen(smtpField)) != 0 ||
			(smtp_rcvfrom_server(sockfd) != 221 )) // 250 is this option success
	{
		DBG_SMTP_INFO(" send 'QUIT' field failed\n");
		return -1;
	}
	
	return 0;
}

在發送郵件的過程中定義的Header和content結構如下：

// DEBUG 
#define DBG_SMTP_INFO(pFmt, ...)  \
	do{\
		fprintf(stderr, "[SMTP_DBG]-[%s]-[%d]:"pFmt, __func__, __LINE__, ##__VA_ARGS__);\
		fflush(stderr);\
	}while(0)

// SMTP Header def
#define SMTP_HEARDER_FORMAT \
	"From:%s\r\n"\
	"To:%s\r\n"\
	"Subject:%s\r\n"\
	"MIME-Version:1.0\r\n"\
	"Content-type:multipart/mixed;boundary=\"smtp-test-boundary\"\r\n"\
	"\r\n"
// SMTP Content def 
#define SMTP_CONTENT_FORMAT \
	"\r\n--smtp-test-boundary\r\n"\
	"Content-type:text/plain; charset=utf-8\r\n"\
	"Content-Transfer-Encoding: 7bit\r\n"\
	"\r\n"\
	"%s\r\n"
/* mail user info  */
typedef struct _SmtpInfo_S_
{
	char smtpSrv[16];
	int smtpPort;

	char smtpFrom[32];
	char smtpFromUsername[32];
	char smtpFromPassword[32];
	char smtpFromToUsername[3][32];  //最多三個接收者

	char smtpSSLFlag;
	char smtpReserverd[7];
}SmtpInfo_S;

注意點：在頭中定義的boudary = smtp-test-boundary，那麼在後面的內容或者附件的每次開始的時候都需要加上“--smtp-test-boundary”，並且在郵件體發送結束後，則需要加上“--smtp-test-boundary--”("smtp-test-boundary"的值可以根據自己定義，只要保持和頭中的一致即可)。

5 、抓包對比分析

整個smtp協議的交互流程就走完，下面是通過程序的分析如下：

如上圖所示了，對於紅色標出部分即爲boudary，每次email信息體都需要包含獨自一個開頭，但是最後之需要一個結尾，注意結尾和開頭的不同

6、相關錯誤碼對比，各個動作返回的錯誤碼對比如下：

  ‘*************************
  ‘* 郵件服務返回代碼含義
  ‘* 500 格式錯誤，命令不可識別（此錯誤也包括命令行過長）
  ‘* 501 參數格式錯誤
  ‘* 502 命令不可實現
  ‘* 503 錯誤的命令序列
  ‘* 504 命令參數不可實現
  ‘* 211 系統狀態或系統幫助響應
  ‘* 214 幫助信息
  ‘* 220    服務就緒
  ‘* 221    服務關閉傳輸信道
  ‘* 421    服務未就緒，關閉傳輸信道（當必須關閉時，此應答可以作爲對任何命令的響應）
  ‘* 250 要求的郵件操作完成
  ‘* 251 用戶非本地，將轉發向
  ‘* 450 要求的郵件操作未完成，郵箱不可用（例如，郵箱忙）
  ‘* 550 要求的郵件操作未完成，郵箱不可用（例如，郵箱未找到，或不可訪問）
  ‘* 451 放棄要求的操作；處理過程中出錯
  ‘* 551 用戶非本地，請嘗試
  ‘* 452 系統存儲不足，要求的操作未執行
  ‘* 552 過量的存儲分配，要求的操作未執行
  ‘* 553 郵箱名不可用，要求的操作未執行（例如郵箱格式錯誤）
  ‘* 354 開始郵件輸入，以.結束
  ‘* 554 操作失敗
  ‘* 535 用戶驗證失敗
  ‘* 235 用戶驗證成功
  ‘* 334 等待用戶輸入驗證信息

8 尾聲

匆匆寫下，可能還有諸多細節沒有點出，如有疑惑，就留言相互請教學習，交流也是一種學習方式。

http://linux.chinaunix.net/techdoc/system/2008/09/06/1030551.shtml

http://baike.baidu.com/view/5450.htm?fr=aladdin

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