电子邮件系统是如何运作的？
电子邮件的历史
电子邮件的出现比Internet的出现要早。电子邮件于1965年在MIT诞生。当时，MIT开发出了一种分时操作系统，可以让多个用户在各自的终端同时登录并使用同一个大型机。一个用户可以给同一个大型机上的另外一个用户发送电子邮件。随着Internet的出现，电子邮件可以发送到世界的任何一个邮件服务器上。
电子邮件系统的六个组成部分
如今的电子邮件系统由以下六个部分组成：
MTA MDA mailbox POP3/IMAP Server MUA MSA
在下文中，我用中文“服务器”来表示硬件意义上的服务器，用英文”Server”来表示软件意义上的服务器。
MTA
MTA的全称是Mail Transfer Agent。MTA的职责是向其他MTA发送邮件，接收或拒收其他MTA发来的邮件。邮件的发送和接收是通过SMTP协议在各个邮件服务器的MTA之间完成的，所以MTA又可以被称为SMTP Server。MTA还有很多别名，如 Message Tranfer Agent, Mail Relay, Mail Exchanger。
发件人MTA ----------->> 收件人MTA
MDA
MDA的全称是Mail Delivery Agent。它负责把本地MTA从远程发件人MTA接收到的邮件投递到用户的邮箱(mailbox)，这个过程叫做本地邮件投递，所以MDA又被称为LDA（Local Delivery Agent）。你也可以让MDA自动回复邮件。
发件人MTA ------->> 收件人MTA -------->> MDA ---------->> 收件人mailbox
Mailbox
Mailbox用来存放用户的邮件，用户可以使用POP3协议或IMAP协议查看邮件服务器上mailbox里的邮件。
POP3/IMAP Server
POP3/IMAP Server负责把mailbox里的邮件传递给MUA，以供用户查看。
收件人mailbox ------->> POP3/IMAP Server ----->> 收件人MUA
MUA
MUA的全称是Mail User Agent，也被叫做email client。它分为两类，一类是本地邮箱客户端，比如thunderbird，foxmail，outlook。本地邮箱客户端是安装在用户电脑上的。另一类是web邮箱客户端，英文名叫webmail。web邮箱客户端安装在web服务器上，用户通过浏览器使用web邮箱客户端。例如，我们经常在浏览器地址栏输入mail.qq.com使用腾讯QQ的web邮件客户端。MUA有两个功能，一是查看邮件。一般情况下，图形界面的MUA通过POP3 Server或IMAP Server来查看mailbox里的邮件，不过很多命令行MUA可以直接访问邮件。
收件人mailbox -------->> POP3 Server/IMAP Server -------->> 收件人MUA
MSA
MUA的另外一个功能是发邮件。当MUA发邮件时，需要借助MSA。MSA是的全称是Mail Submission Agent。当用户使用MUA写好邮件，点击发送按钮后，MSA从MUA那里接收邮件，然后提交给发件人的MTA，发件人的MTA再把邮件投递给收件人的MTA。
发件人MUA-------->> MSA --------->> 发件人MTA ------->> 收件人MTA
所以一封邮件从发件人撰写到收件人查看要经历如下过程：
发件人MUA------>> MSA ------->> 发件人MTA ------>> 收件人MTA ------>> MDA ---------->> 收件人mailbox ------>> POP3/IMAP Server -------->> 收件人MUA
这是一般的过程，有时情况会有所不同。例如，有些MTA会自己把邮件存放在mailbox里，而不会把邮件交给MDA来处理。
邮件服务器是如何管理mailbox的
mbox格式
传统上，Unix-like服务器指定一个文本文件存放用户的所有的邮件。这个文本文件是/var/mail/$USER或/var/spool/mail/$USER。你可以输入下面的命令来查看这个文本文件的具体路径。
echo $MAIL
用户所有的邮件存放在同一个文本文件中。每一封邮件以From字样区别开来，From是每一封邮件的开头，每一封邮件的最后一行总是空白行。接收的新邮件将被添加到文件的末尾。这种传统的格式叫做mbox。你可以使用文本编辑器直接打开这种格式的文件。
maildir格式
另外一种新的格式是maildir。在maildir格式下，/var/mail/$USER或/var/spool/mail/$USER是一个目录，这个目录下有三个目录：new, cur, tmp。这三个目录下有很多文件，每一个文件都是一封邮件。其中，new目录下的邮件是未读邮件，cur目录下的邮件是已读邮件，tmp目录是在确认邮件到达new目录前的临时存放目录。当用户阅读了new目录下的一封邮件时，这封邮件便会移动到cur目录下。
电子邮件系统的协议
SMTP协议
SMTP协议是MTA之间的通信协议，使用TCP 25号端口。MUA和MSA之间也使用SMTP协议，这时它们使用的是TCP 587号端口。
POP3协议
POP3协议是早期的一种查看邮件的协议。用户需要把邮件从服务器上下载到自己的电脑之后才能查看邮件。POP3协议默认会把已下载的邮件从邮件服务器上删除，但也提供了保留邮件的选项。POP3协议是一种单向协议，这意味着用户不能对邮件服务器做更改。如果用户从不同的设备查看邮件，那么之前已阅读的邮件在新设备上的状态还是显示未读。
IMAP协议
IMAP协议也是一种用于查看邮件的协议，用户不需要下载邮件。与POP3不同的是，IMAP可以对邮件服务器做更改。比如阅读一封邮件后，在另外一设备查看邮件时已阅读邮件的状态会显示已经阅读。用户在删除一封邮件后，在其他设备上也会显示已经删除。我们可以把IMAP协议看成是一种具有同步功能的协议。
并不是所有的用户都需要 POP3/IMAP服务器才能查看邮件。有些用户可以 SSH访问邮件服务器，这时，他们可以使用命令行 MUA读取邮件。这些命令行 MUA，比如 heirloom-mailx, mutt，都不需要 POP3/IMAP服务器，它们可以直接访问邮件。
加密方式：SSL/TLS和STARTTLS
这两种加密方式都是使用SSL/TLS来加密邮件。它们的区别在于SSL/TLS需要另外打开一个端口，STARTTLS不需要另外打开一端口。
- IMAP使用143端口，经过SSL/TLS加密的IMAPS协议使用993端口。
- POP3使用110端口，经过SSL/TLS加密的POP3S协议使用995端口。
- SMTP使用25端口，经过SSL/TLS加密的SMTPS协议使用465端口。
而STARTTLS可以在原有的端口上加密IMAP、POP3和SMTP协议，它们分别仍然使用143、110、25端口。
电子邮件系统中常见的软件
电子邮件系统六个部分组成，分别负责六个不同的任务。但有些软件可以同时充当多个角色，负责多个任务。比如MTA和MSA可以集成在同一个软件。
Sendmail
Sendmail是一个古老的MTA，在上世纪80年代就诞生了。Sendmail在1996年的市场份额高达80%，之后逐渐下降。现在仍然有大量邮件服务器在使用sendmail作为SMTP服务器。
Postfix
Postfix是Unix-like服务器上常见的一个MTA，市场份额大约占32%。它与Sendmail相兼容，但比sendmail更安全，配置更加容易。实际上，它就是为了解决sendmail安全性不足与配置麻烦这两个问题而开发出来的。IBM在早期把它叫做Secure Mailer。Postfix也实现了MSA的功能。另外，Postfix自身也包含了一个简单的MDA，可以实现本地邮件投递的功能。但邮件服务器管理员也可以安装一个功能更加完善的MDA软件，如Dovecot。
Dovecot
Dovecot是一个POP3/IMAP Server，同时也是一个MDA。Dovecot把MDA称为LDA(Local Delivery Agent)。
本地域名
一个MTA可以为不同域名的用户提供接收和发送邮件的功能。这些域名叫做本地域名。邮件服务器的管理员需要让MTA知道哪些域名是本地域名。如果收件人的域名不是本地域名，那么邮件将被转发出去。例如，domain1.com和domain2.com被指定为本地域名，domain3不是本地域名，那么MTA将接收domain1.com和domain2.com的邮件，对于domain3.com用户的邮件，MTA不会保存这封邮件，而是将它转发出去。
邮件转发服务器：open relay 和 smart host
open relay：任何邮件服务器的MTA都可以使用open relay将邮件转发到收件人的MTA。open relay经常被spammer利用，来发送垃圾邮件。Spammer不想把自己的身份暴露给收件人的MTA，所以他们积极寻找并利用open relay来隐藏自己的身份。open relay通常会被gmail，qq邮箱，网易邮箱等邮箱服务商列入黑名单。
smart host则不同，其他邮件服务器的MTA要先经过 SMTP AUTH 验证才能使用smart host将邮件转发给收件人的MTA。
邮件服务器管理员需要让MTA知道是否要启用转发功能。如果启用了转发，那么必须指定哪些主机可以使用转发。很显然我们不希望将自己的邮件服务器变成一个open relay。
