Computer Network #02-2. Application Layer : E-mail

1. E-mail 시스템 개요

E-mail 시스템 구성 요소

• User Agents (사용자 에이전트)
  사용자가 메일을 작성하고, 읽고, 편집하는 프로그램
• Mail Servers (메일 서버)
  메일을 저장하고 관리하는 서버
  (사용자 메일 박스와 보낼 메시지 큐를 관리)
• Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)
  메일 서버 간 메일 전송을 담당하는 프로토콜

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User Agent (UA)

Mail Server와 연결되어있으며 Mail Reader라고도 부름
(ex. Outlook, IPhone Mail)

메일 작성, 편집, 읽기 기능이 있음

• 사용자가 작성한 메일을 서버로 보내기
• 받은 메일도 서버에서 받아옴

Mail Server

Mailbox (수신 메일 저장소) : 사용자가 받은 메일을 저장하는 공간
Message Queue (발신 메일 대기열) : 사용자가 보낸 메일을 전송 준비 상태로 보관하는 곳

SMTP protocol

Mail server 간 전송할 때 SMTP 사용
보낸 서버 → 받는 서버로 메일을 전송

• 보내는 측 서버는 클라이언트(client) 역할
• 받는 측 서버는 서버(server) 역할

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이메일 전송 흐름 및 송수신 과정

2. SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

TCP 사용해서 신뢰성 있게 메일을 전송

전송 방식 : 직접 전송(Direct transfer)
(보내는 메일 서버가 클라이언트처럼 받는 메일 서버에 연결해서 메일 전송)

메시지 형식 : 7-bit ASCII

이메일 전송 과정

Step1. Handshaking (서로 인사하고 연결 설정)
Step2. Transfer of messages (이메일 내용 전송)
Step3. Closure (전송 종료 및 연결 끊기)

명령어/응답 방식

• 명령(command) : ASCII text
• 응답(response) : 상태 코드(status code) + 문구(phrase)로 구성

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Example. Alice sends e-mail to Bob

1) Alice가 메일 작성
Alice가 UA를 이용해서 Bob (bob@someschool.edu) 에게 보낼 메일 작성

2) Alice의 메일 서버로 메일 전송
작성된 메일은 Alice의 메일 서버로 보내짐
→ outgoing message queue (대기열)에 저장됨 (초록색 칸)

3) SMTP 클라이언트가 TCP 연결 설정
Bob의 메일 서버로 TCP 연결을 생성 (port=25)

4) 메일 전송
Alice의 메일 서버가 SMTP 프로토콜을 통해 Bob의 메일 서버로 메일 전송 (TCP connection)

5) Bob의 메일 서버에 메일 저장
Bob의 mailbox (수신 메일함)에 저장

6) Bob이 메일 읽기
Bob은 UA를 통해 저장된 메일 읽음

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SMTP Interaction (전송 과정 예시)

연결 (Connect)

220 hamburger.edu #서버가 연결 요청 수락 및 자기 소개

인사(Handshaking)

HELO crepes.fr #클라이언트도 자기 자신 소개
250 Hello crepes.fr, pleased to meet you #서버가 인사 응답

발신자 정보 송신 (MAIL FROM)

MAIL FROM: <alice@crepes.fr> #발신자 정보, 서버에 전달
250 alice@crepes.fr... Sender ok #서버가 발신자 정보 확인 완료

수신자 정보 송신 (RCPT TO)

RCPT TO: <bob@hamburger.edu> #수신자 정보 서버에 전달
250 bob@hamburger.edu ... Recipient ok #서버가 수신자 정보 확인 완료

메일 내용 전송 및 본문 입력

DATA #Body 보내겠다고 알림
354 Enter mail, end with "." on a line by itself #본문 입력 시작 지시

Do you like ketchup?
How about pickles?
. #끝날 때는 .

서버가 메일 수락

250 Message accepted for delivery #정상적으로 수신되어, 저장 완료

연결 종료 (QUIT)

QUIT #연결 종료 요청
221 hamburger.edu closing connection #연결 종료 응답

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SMTP vs HTTP 비교

기본 동작 방식

• HTTP : Pull 방식
• SMTP : Push 방식

데이처 처리 방식

• HTTP : 각각의 객체를 별도로 요청 및 수신
• SMTP : 여러 객체를 한 번에 묶어서 보냄

SMTP 고유 특징

• Persistent connection 사용
  (메일을 여러 개 보내더라도 TCP 연결을 유지함)
• 메시지(header + body) 7-bit ASCII로 작성
• 메시지 종료 방식: CRLF.CRLF 사용

3. 메일 메시지 형식 (RFC 822)

메일 메시지의 형식 자체는 RFC 822에서 별도로 정의
(Mail 메시지를 정리하는 문법)

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Header (헤더)

메일의 메타데이터 부분 (수신자, 발신자, 제목 등)

• To : 수신자
• From : 발신자
• Subject : 제목

(SMTP 명령어인 MAIL FROM이나 RCPT TO와는 다름)

Blank Line (공백 줄)

헤더가 끝났다는 것을 표시하기 위해
헤더와 본문 사이에 존재

Body (본문)

실제 메일의 내용

• ASCII 문자로 작성
• (필요시 Base64로 파일 첨부 등 인코딩)

4. Mail Access Protocols (메일 접근 프로토콜)

SMTP는 메일을 보낼 때 사용하고,
수신자가 메일을 읽을 때 사용하는 프로토콜은
Mail Access Protocol로 다름

Mail Access Protocol의 종류

• IMAP (Internet Mail Access Protocol)
• HTTP 기반 접근

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IMAP

메일을 서버에 저장한 채 사용

• RFC 3501에 정의
• 메일 검색, 삭제 , 폴더 관리 가능
• 여러 기기에서 동일한 메일함 상태 유지

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HTTP 기반 접근

Web으로 메일에 접근하는 경우 (Gmail, Hotmail, Yahoo Mail 등)

내부적으로는 SMTP(보내기) + IMAP or POP (받기)