电子邮件因简洁、方便，已成为目前互联网最成功的一种应用。互联网上有成千上万的邮件服务器为用户提供服务。每个服务器上有几十至几百万个或更多的用户邮箱，用户通过用户代理（如FoxMail、MS Express）收发邮件，邮件内容除通常的文字信息外，还可附加图象、音频、视频等信息。
保证邮件交换正常使用的是SMTP、POP3、MIME等协议。在邮件服务器上，一般使用文件系统来存储用户邮件。发送的服务器和接收的邮件服务器可以不是同一台。同一域的邮件服务器可采用分布式结构组成服务器群。邮件服务器还可定义邮箱别名进行转发。
1．SMTP（简单邮件传输协议）
1982年制定了SMTP（RFC 821）和邮件报文格式RFC 822。SMTP描述了两个进程之间如何交换信息，邮件报文格式规定了邮件的具体格式。
邮件由首部和主体构成，主体部分是邮件的内容，首部由关键字、冒号及关键信息组成，典型首部如下：
Date:
From: a@b.c.d
To：abc@def.ghi.jkl; 123@456.789
Subject: abcdefg
CC: aa@bb.cc.dd
BCC: 1@2.3.4
Reply-To:
用SMTP收发邮件的过程为：建立TCP连接（服务端口号25），传送邮件，释放连接。
传送邮件的命令：
如果DATA命令被接收，接收方返回一个354 Intermediate应答，并认定以下的各行都是信件内容。当信件结尾收到并存储后，接收者发送一个250 OK应答。因为邮件是在传送通道上发送，因此必须指明邮件内容结尾，以便应答对话可以重新开始。SMTP通过在最后一行仅发送一个句号来表示邮件内容的结束，在接收方，一个对用户透明的过程将此符号过滤掉，以不影响正常的数据。
HELO <SP> <domain> <CRLF>
MAIL <SP> FROM:<reverse-path> <CRLF>
RCPT <SP> TO:<forward-path> <CRLF>
DATA <CRLF>
RSET <CRLF>
SEND <SP> FROM:<reverse-path> <CRLF>
SOML <SP> FROM:<reverse-path> <CRLF>
SAML <SP> FROM:<reverse-path> <CRLF>
VRFY <SP> <string> <CRLF>
EXPN <SP> <string> <CRLF>
HELP [<SP> <string>] <CRLF>
NOOP <CRLF>
QUIT <CRLF>
TURN <CRLF>
传送邮件的应答：
500 格式错误，命令不可识别（此错误也包括命令行过长）
501 参数格式错误
502 命令不可实现
503 错误的命令序列
504 命令参数不可实现
211 系统状态或系统帮助响应
214 帮助信息
220 <domain> 服务就绪
221 <domain> 服务关闭传输信道
421 <domain> 服务未就绪，关闭传输信道（当必须关闭时，此应答可以作为对任何命令的响应）
250 要求的邮件操作完成
251 用户非本地，将转发向<forward-path>
450 要求的邮件操作未完成，邮箱不可用（例如，邮箱忙）
550 要求的邮件操作未完成，邮箱不可用（例如，邮箱未找到，或不可访问）
451 放弃要求的操作；处理过程中出错
551 用户非本地，请尝试<forward-path>
452 系统存储不足，要求的操作未执行
552 过量的存储分配，要求的操作未执行
553 邮箱名不可用，要求的操作未执行（例如邮箱格式错误）
354 开始邮件输入，以<CRLF>.<CRLF>结束
554 操作失败
例子：
R: 220 BBN-UNIX.ARPA Simple Mail Transfer Service Ready
S: HELO USC-ISIF.ARPA
R: 250 BBN-UNIX.ARPA
S: MAIL FROM:<Smith@USC-ISIF.ARPA>
R: 250 OK
S: RCPT TO:<Jones@BBN-UNIX.ARPA>
R: 250 OK
S: RCPT TO:<Green@BBN-UNIX.ARPA>
R: 550 No such user here
S: RCPT TO:<Brown@BBN-UNIX.ARPA>
R: 250 OK
S: DATA
R: 354 Start mail input; end with <CRLF>.<CRLF>
S: Blah blah blah...
S: ...etc. etc. etc.
S: .
R: 250 OK
S: QUIT
R: 221 BBN-UNIX.ARPA Service closing transmission channel
2．POP3（邮局协议）
1984年制定了POP（RFC 918），以后完善为POP3（RFC 1939）。用取邮件的过程为：建立TCP连接（服务端口号110），取邮件，释放连接。命令与应答类似于SMTP。见下表：
命令格式
参数
响应
USER name
指定邮箱的字符串，这对服务器至关重要
+OK：有效邮箱；
-ERR：无效邮箱
PASS string
口令
+OK：邮件锁住并已经准备好；
-ERR无效口令或无法锁住邮件
（因为此命令只有一个参数，因此空格不再作为分隔符，而作为口令的一部分）
STAT
（无）
“确认”响应，空格，以八进制表示的邮件数目，空格和邮件大小。
LIST [msg]
信件数目（可选），如果出现，不包括标记为删除的信件。
如果给出了参数，且POP3服务器返回包括上述信息的“确认”，此行称为信息的“扫描表”。
如果没有参数，服务器返回“确认”响应，此响应便以多行给出。在初始的+OK后，对于每个信件，服务器均给出相应的响应。
RETR msg
如果服务器返回“确认”，给出的响应是多行的。在初始的+OK后，服务器发送与给定信息号对应的信息，对于多行响应，注意字节填充终止符。
DELE msg
服务器将此信件标记为删除，以后任何关于此信件的操作就会产生错误。
NOOP
（无）
服务器仅返回“确认”。
RSET
（无）
所有被标记为删除的信件复位，服务器返回“确认”。
QUIT
（无）
服务器删除所有标记为删除的信件，然后释放排它锁，并返回这些操作的状态码。最后TCP连接被中断。
TOP msg n
一个是未被标记为删除的信件数，另一个是非负数（必须提供）
如果服务器返回“确认”，响应是多行的。在初始的+OK后，服务器发送信件头，一个空行将信件头和信件体分开，对于多行响应要注意字节填充终止符。
注意：如果客户要求的行数比信件体中的行数大，服务器会发送整个信件。
UIDL [msg]
信件数（可选）。
如果给出了参数，且POP3服务器返回包括上述信息的“确认”，此行称为信息的“独立-ID表”。
如果没有参数，服务器返回“确认”响应，此响应便以多行给出。在初的+OK后，对于每个信件，服务器均给出相应的响应。
APOP name digest
指定邮箱的字串和MD5算法生成的密码串。
USER/PASS存在泄密的可能性。
实现APOP命令的服务器包括一个标记确认的时间戳。例如：在UNIX上使用APOP命令的语法为：process-ID.clock@hostname，其中进程-ID是进程的十进制的数，时钟是系统时钟的十进制表示，主机名与POP3服务器名一致。客户记录下此时间戳，然后以送APOP命令。
例子：
S: <等待连接到TCP端口110>
C: <打开连接>
S: +OK POP3 server ready <1896.697170952@dbc.mtview.ca.us>
C: APOP mrose c4c9334bac560ecc979e58001b3e22fb
S: +OK mrose's maildrop has 2 messages (320 octets)
C: STAT
S: +OK 2 320
C: LIST
S: +OK 2 messages (320 octets)
S: 1 120
S: 2 200
S: .
C: RETR 1
S: +OK 120 octets
S: <服务器发送信件1>
S: .
C: DELE 1
S: +OK message 1 deleted
C: RETR 2
S: +OK 200 octets
S: <服务器发送信件2>
S: .
C: DELE 2
S: +OK message 2 deleted
C: QUIT
S: +OK dewey POP3 server signing off (maildrop empty)
C: <关闭连接>
3．MIME（通用因特网邮件扩充协议）
1993年制定了RFC1521，1522。后增加了RFC 2045，2046。
MIME在原来 RFC 822定义的信头的基础上新增了一些信头，用于让接收方了解正文的结构。 RFC 2045描述了MIME,正文内容仍然可以使用ASCII文本行。另一方面，MIME为非 ASCII报文定义了几种编码规则。以下所示为一 MIME邮件的信头，可以看出，除了原 RFC 822定义的信头外，还含有MIME新增加的信头：Mime Version、Content Type、Content Transfer En-coding、Content Disposition。
Return Path:〈ajfan@cs.ecnu.edu.cn〉
Received:from i575.cs.ecnu.edu.cn by cs.ecnu.
edu. cn(4. 1 / SMI 4. 1 )
id AA0 6 1 1 5;Mon,1 7Aug981 6∶ 3 7∶ 1 1 CDT
Message Id:〈3 5D7CEA8. 1 CB1 @ cs. ecnu. edu. cn〉
Date:Mon,1 7Aug1 9981 5∶ 3 3∶ 1 2 +0 90 0
From:ajfan〈ajfan@ cs. ecnu. edu. cn〉
Reply To:ajfan@ cs. ecnu. edu. cn
X Mailer:Mozilla 3 . 0 (Win95;I)
Mime Version:1 . 0
To:aifan@ cs. ecnu. edu. cn
Subject:paper
Content Type:application/ octet stream;name=″
Email3 . doc″
Content Transfer Encoding:base6 4
Content Disposition:attachment;filename=″
Email3 . doc“
MIME把五个新的头域增加入 Internet E-mail报文中，即MIME Version、Con-tent Type、Content Transfer Encoding、Content ID和 Content Descripton。MIME Version(MIME版本 )规定了代理所支持的 MIME版本。通过识别用于产生报文的 MIME版本，MIME Version域可以防止用户使用不兼容的 MIME版本误译 MIME报文。
Content Type规定了报文体的类型，RFC 2045定义了7种类型：Text,Applica-tion、Image、Audio、Video、Message和Multipart，其中Message和Multipart为复合类型，其余为简单类型，每种类型都有一个或多个子类型，类型与子类型中间以斜杆“/”分隔。 RFC 2046对各种类型作了详细规定。此外，MIME还允许扩展定义新的内容类型。
Content Transfer Encoding指出正文在传输过程中使用的编码。NVT ASCII是 Internet E mail 报文的缺省格式。
Content ID和Content Description头域是可选的。用户代理可用 Content ID值识别 MIME入口。
Content Description允许用户增加关于报文体内容的说明性信息。
MIME定义了 7种主要报文类型：
Text类型指一般普通文本。Text/ Richtext允许报文体中出现简单基于 SGML的标志语言。Image类型用于传送静态图片 ,GIF和JPEG是两种存储格式不同的子类型。Audio和 Video类型用于传送声音和动态图片。Video仅包含视频信息而没有声音 ,如果要传送一段包含声音的视频信息 ,则视频信息和声音要分开传送。Application类型要求在显示前获得外部处理，用户代理收到 Application/ Octet-stream类型的报文时先将其复制到一个文件中去 ,文件名可由用户决定 ,然后作进一步处理。对 Postscript子类型的报文 ,接收方只要执行其中的附录程序就可显示到来报文。Message类型允许在一个报文中嵌入另一报文 ,常用于邮件转交。
MIME的编码方案有Q方法和Base64方法。
(1) Q方法
可打印的内容传输编码为少量的8位数据作为7位NVT ASCII传输提供了简单而有效的编码方法。要使用可打印编码，以将任何具有第八位设置的字符当作一个三位字符串来传输。这三位字符串通常以等号开头(=)。紧接着等号的是两位数字的十六进制(表示两个 ASCII字符)，它表示被编码字符的ASCII值。例如JAMSA中的字符可编码如下：
=4A=41 =4D=53=41
“J”ASCII码是0x4A。“A”的ASCII十六进制是0x41等等。可打印编码把每个字符都转换成ASCII字符。例如在字母 J(ASCII 0x4A)的情况下，编码方案传输三个字节：一个等号(ASCII 0x3D)，一个是数字4(ASCII 0x34)，一个是字母A(ASCII 0x41)。可打印编码尽管使用简单，但编码是原数据的3倍。因此，可打印编码只对大量7位数据有益。
(2) BASE64
BASE64编码仅增加三分之一的报文大小，这是一种64个ASCII字符的编码方法，这64个字符分别是“A”～“Z”,“a”～“z”,“0”～“9”以及“+”和“/”。编码时，把每个连续的三个字节(24位)数据组合表示为四个六位数值(总共24位)，每6位数值当作一个 ASCII字符来传输，其6位码值对应0～63。当数据不包含三字节数据块的整数倍时，这种编码方案使用等号填充数据。
4．其它
CCITT制定了功能很强的MHS标准，即X.400，但未得到广泛应用。另还有商家开发了自己独立的邮件系统，如微软的Exchange、NetWare的GroupWise等，这些系统可与Internet邮件系统交换信息，内部实现上各有特色。若需了解，可查阅相关资料。
