Особенности функционирования протоколов электронной почты

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
__________________________________________________________________________ 
 
 
 
 
 
П.В. МИЩЕНКО 
 
 
ОСОБЕННОСТИ  
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ 
ПРОТОКОЛОВ 
ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЫ 
 
Утверждено Редакционно-издательским советом университета 
в качестве учебного пособия 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
НОВОСИБИРСК 
2018 

УДК 004.773.3.057.4(075.8) 
М 717 
 
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук, профессор М.Г. Гриф 
канд. техн. наук, доцент А.А. Якименко 
 
 
 
 
 
Мищенко П.В. 
М 717    Особенности функционирования протоколов электронной  
почты: учебное пособие / П.В. Мищенко. – Новосибирск: Изд-во 
НГТУ, 2018. – 71 с. 

ISBN 978-5-7782-3730-8 

Учебное пособие разработано на основе материалов лекций и лабораторных занятий по курсам «Прикладные протоколы Интернета» и 
«Информационные сети», проводимых на факультете Автоматики и 
вычислительной техники ФГБОУ ВО «НГТУ». 
Пособие, прежде всего,  предназначено для подготовки специалистов и бакалавров по направлениям «Информатика и вычислительная 
техника» и «Программная инженерия». Кроме того, изложенный материал может быть успешно использован в процессе подготовки к 
олимпиадам и конкурсам в области сетевых информационных технологий. 
 
 
 
 
 
УДК 004.773.3.057.4(075.8) 
 
ISBN 978-5-7782-3730-8 
© Мищенко П.В., 2018 
 
© Новосибирский государственный 
 
технический университет, 2018 

ВВЕДЕНИЕ  
 
Интернет – последнее и важнейшее из достижений XX века. Он 
изменил мир и отразился на жизни каждого человека, как бы далек тот 
ни был от компьютеров и компьютерных сетей. По своему воздействию на общество Интернет сопоставим с телефонной связью, телевидением, радио и печатной прессой вместе взятыми. Впрочем, это и 
не удивительно, ведь он уже впитал в себя все достижения человечества как в информационной сфере, так и в коммуникационной отрасли. 
Среди базовых пользовательских технологий особое место занимает электронная почта, которая позволяет в считанные минуты переслать сообщение, содержащее как текстовые, так и звуковые, и графические, и программные файлы. 
Электронная почта (E-mail) – одна из первых служб Интернета. 
Решение сетевой задачи передачи данных начинается с работы протокола прикладного уровня. Далее данные последовательно проходят по 
всему стеку и достигают физического уровня, который управляет их 
непосредственной передачей по физическому каналу связи. Абонент, 
принимающий данные, обрабатывает их аналогичным образом: передавая вверх по стеку до прикладного уровня.  
 Общее количество прикладных протоколов велико и продолжает 
расти. Ориентиром протоколов прикладного уровня служат конкретные прикладные задачи. Они определяют как процедуры по организации взаимодействия определенного типа между прикладными процессами, так и форму представления информации в рамках взаимодействия. В процессе обучения технологиям вычислительных сетей вызывает затруднения практическая часть исследования телекоммуникационных систем: построение топологии сети, настройка интерфейсов 

оборудования, анализ взаимодействия сетевых протоколов. Причинами 
этому являются высокая стоимость оборудования, размещение сетевых 
устройств и организация рабочих мест обучающихся. Принимая во 
внимание факты, приведенные выше, возросла тенденция к появлению 
программного обеспечения, которое позволяет проводить моделирование процессов настройки и функционирования телекоммуникационных систем.  
Благодаря симуляторам компьютерных сетей эксперименты в этой 
области можно проводить гораздо удобнее и экономнее, чем на реальном оборудовании. На базе кафедры Вычислительной техники Новосибирского государственного технического университета существует 
Лаборатория сетевых средств и технологий, оснащенная оборудованием «CISCO». В лаборатории студенты начинают работу с виртуальным 
оборудованием, которое реализовано в программном обеспечении 
Cisco. Cisco Packet Tracer – симулятор сети передачи данных, который 
предоставляет возможность студентам проводить эксперименты с сетью и оценивать вероятные сценарии. Являясь неотъемлемой частью 
комплексной среды обучения Сетевой академии, Packet Tracer предоставляет функции моделирования, визуализации, авторской разработки, а также облегчает процесс изучения сложных технологических  
основ.   
Учебное пособие посвящено анализу процесса функционирования 
протоколов электронной почты.  Пособие имеет практическую направленность и помимо теоретических сведений содержит примеры 
настройки прикладных протоколов в среде Packet Tracer. Учащимся 
предлагается применить и закрепить полученные знания на практике. 
Для этого в пособии представлены указания к выполнению практикума 
на тему «Анализ функционирования протоколов SMTP и POP3». 

 

ПРОТОКОЛЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЫ 
 
В самом общем случае схема обмена электронными сообщениями 
(электронная почта, e-mail) выглядит следующим образом (рис. 1). 
 

 

Рис. 1. Пример схемы обмена электронными сообщениями 

В процессе обмена используются не только технические и программные средства отправителя и получателя, но и почтовые серверы, 
задачей которых является прием писем, предназначенных к отправке 
от отправителя, доставка их в почтовый ящик получателя, временное 
хранение, и передача из почтового ящика получателю. В качестве одного из элементов электронной почты, почтовый ящик представляет 
собой обычный каталог файловой системы (папку), а электронные 
письма – файлы данных, находящиеся в данном каталоге. Вся технология приема и передачи электронных писем подчиняется определенным 
правилам, задаваемым протоколами и форматами данных. На стороне 

клиента (отправителя и получателя) используется специальное программное обеспечение – почтовый клиент, в качестве которого может 
использоваться, например, Microsoft Outlook для Windows или Mozilla 
Thunderbird для Linux. Даже если вы работаете со своим почтовым 
ящиком через веб-интерфейс (подключаясь к сайту, например mail.ru), 
то вы все равно используете почтовое клиентское программное обеспечение, выполняющееся в среде сервера. Почтовые серверы и почтовые клиенты, независимо от того, на каком оборудовании, и с каким 
программным обеспечением, они работают, реализуют, как минимум 
два прикладных протокола, без которых невозможен обмен почтой. 
Один из них служит для передачи электронных писем – это протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol, простой протокол передачи 
почты), второй служит для приема POP3 (Post Office Protocol ver 3, 
протокол почтового офиса). Помимо этого, отдельно стоит отметить 
существование протокола IMAP (Internet Message Access Protocol).  

Типы серверов 

В момент отправления электронное письмо маршрутизируется с 
одного сервера на другой (такие серверы также называют почтовыми 
узлами, или релеями), и в результате доходит до почтового сервера 
получателя. Точнее говоря, сообщение отправляется на почтовый сервер, в задачу которого входит транспортировка сообщений:  
MTA (англ. mail transfer agent) до MTA получателя. В Интернете 
MTA связываются друг с другом при помощи протокола SMTP, поэтому, логично, что они называются SMTP-серверами (или иногда серверами исходящей почты). 
Затем MTA получателя доставляет электронное письмо на сервер 
входящей почты (называющийся MDA (англ. mail delivery agent), то 
есть агент доставки электронной почты, который хранит письмо в 
ожидании его приема пользователем (рис. 2).  
Существует два основных протокола извлечения почты из MDA: 
 POP3, более старый из двух, использующийся, чтобы извлечь 
письмо и, в определенных случаях, оставить его копию на сервере; 
 IMAP, использующийся для координирования статуса сообщений (прочитано, удалено, перемещено) между многочисленными почтовыми клиентами. При использовании IMAP копия каждого письма 

сохраняется на сервере, чтобы эта задача по синхронизации могла 
быть выполнена.  
Серверы входящей почты получили названия POP-серверы и 
IMAP-серверы, в зависимости от используемого протокола.  
 

 

Рис. 2. Взаимодействие серверов 

Используя аналогию с обычной почтой, можно сказать, что MTA 
выступают в качестве «почтовых отделений» (сортировка почты и доставка почтальоном), в то время как MDA выполняют роль почтовых 
ящиков, которые хранят сообщения (насколько позволяет их объем), 
пока получатель не проверит свой ящик.  
Чтобы предотвратить проверку почты посторонними лицами, MDA 
защищен именем пользователя (логин) и паролем.  
Извлечение почты осуществляется при помощи программы, которая называется MUA(англ. Mail User Agent). Если MUA установлен на 
компьютере пользователя,– это клиент электронной почты (такой как 
Mozilla Thunderbird, Microsoft Outlook, Eudora Mail, Incredimail или 
Lotus Notes). Если же в качестве MUA выступает веб-интерфейс, использующийся для взаимодействия с сервером входящей почты, он 
называется веб-почтой. 

Рис. 3. Пример процесса отправки и доставки сообщения 

На рис. 3 иллюстрируется сопоставление процессов отправки и доставки с использованием POP3/SMTP и IMAP4/ SMTP. 

ПРОТОКОЛ SMTP 

Simple Mail Transfer Protocol – это сетевой протокол, предназначенный для передачи электронной почты в сетях TCP/IP от клиента к 
серверу/ между серверами. 
В качестве транспортного протокола SMTP использует TCP, соединение устанавливается через порт с номером 25. 
Впервые протокол был описан в RFC 821 (1982 год), последнее обновление в RFC 5321 (2008) включает масштабируемое расширение 
ESMTP (англ. Extended SMTP). В настоящее время под «протоколом 
SMTP», как правило, подразумевают и его расширения.  
На рис. 4 представлены этапы передачи сообщения. 

Рис. 4. Этапы передачи сообщения по SMTP 

На рис. 5 представлен пример SMTP-сессии. 
 

 

Рис. 5. Пример SMTP-сессии  (S – сервер, C – клиент) 

Основные команды SMTP 

HELO – идентифицирует SMTP-сервер отправителя, открывает сеанс. 
 

 

Рис. 6. Команда HELO 

MAIL FROM – задает адрес отправителя. 
 

 

Рис. 7. Команда MAIL FROM 

RCPT TO – задает адрес получателя. 
 

 

Рис. 8. Команда RCPT TO 

DATA – указывает на начало сообщения. Для окончания сообщения указывается точка. 
 

 

Рис. 9. Команда DATA 

QUIT – завершает SMTP-сеанс.  
 

 

Рис. 10. Команда QUIT