Protocolli per la posta elettronica: SMTP, POP e IMAP

Per gestire i messaggi di posta elettronica (email), la suite TCP/IP prevede diversi protocolli. Il protocollo SMTP si utilizza per la spedizione di messaggi e per lo scambio di messaggi tra server; i protocolli POP e IMAP, invece, si usano per la ricezione (download) dei messaggi da un server di posta ad un client.

Il sistema di gestione delle email è basato sullo scambio di messaggi tra utenti, ogni utente possiede un indirizzo email nella forma nome@dominio. La parte dominio dell’indirizzo individua un server da contattare, mentre la parte di nome individua una casella di posta (inbox) all’interno del server (ovviamente dominio o nome potrebbero non esistere).

Lo scambio di messaggi avviene sia tra client e server, sia tra server e server, il meccanismo è simile a quanto avviene in un sistema postale, la lettera viene consegnata all’ufficio più vicino che la smista attraverso il sistema all’ufficio che sta più vicino al destinatario per la consegna.

I protocolli per la gestione della posta sono di due tipi:

• protocollo SMTP per la consegna dei messaggi e
• protocolli POP e IMAP per la consultazione della propria casella di posta.

Nell’esempio che segue vediamo come una tipica comunicazione email viene gestita dal sistema di client e server mail e quali dei protocolli sono coinvolti in ogni passo della comunicazione.

SMTP

Il protocollo Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) è utilizzato per spedire un messaggio di posta dal mittente alla casella del destinatario. Come visto sopra, ci sono due modi di utilizzo del protocollo:

1. tra cliente e server per l’invio di un messaggio di posta;
2. tra server e server per lo scambio di messaggi di posta.

L’attuale specifica di SMTP è contenuta nell’RFC 5321.

Porte note SMTP

Funzionamento di SMTP

Dop aver aperto la connessione TCP alla porta corretta, il protocollo SMTP prevede una sequenza di comandi per lo scambio di messaggi.

• HELO utilizzato dal client per “presentarsi” al server
• MAIL FROM: indica chi è il mittente del messaggio
• RCPT TO: indicati quali sono i destinatari del messaggio
• DATA indica il contenuto del messaggio (termina con una riga contenente il solo punto .)
• QUIT chiude la connessione

la sequenza MAIL FROM:, RCTP TO:, DATA può essere ripetuta se più messaggi devono essere spediti dallo stesso client allo stesso server (a meno che non sia stato spedito il comando QUIT che chiude la connessione).

Di seguito un esempio di conversazione tra un server S SMTP e un clinet C SMTP (Fonte SMTP su Wikipedia (EN))

S: 220 smtp.example.com ESMTP Postfix
C: HELO relay.example.org
S: 250 Hello relay.example.org, I am glad to meet you
C: MAIL FROM:<bob@example.org>
S: 250 Ok
C: RCPT TO:<alice@example.com>
S: 250 Ok
C: RCPT TO:<theboss@example.com>
S: 250 Ok
C: DATA
S: 354 End data with <CR><LF>.<CR><LF>
C: From: "Bob Example" <bob@example.org>
C: To: "Alice Example" <alice@example.com>
C: Cc: theboss@example.com
C: Date: Tue, 15 Jan 2008 16:02:43 -0500
C: Subject: Test message
C:
C: Hello Alice.
C: This is a test message with 5 header fields and 4 lines in the message body.
C: Your friend,
C: Bob
C: .
S: 250 Ok: queued as 12345
C: QUIT
S: 221 Bye
{The server closes the connection}

POP

Il Post Office Protocol (POP) è utilizzato per recuperare da una casella di posta i messaggi in essa contenuti. Attualmente la versione utilizzata è POP3 definita nell’RFC 5024.

Porte note POP3

Al protocollo POP3 sono riservate due porte note, la porta TCP numero 110 e la porta TCP numero 995. La seconda delle due porte note è riservata alla versione secure del protocollo chiamata POP3S (simile ad http).

Funzionamento di POP3

Una volta stabilita la connessione TCP tra client (C) e server (S), i due instaurano un “dialogo” attraverso comandi impartiti dal client a cui il server risponde. I principali comandi POP3 sono i seguenti:

• USER il client si identifica presso il server (primo comando)
• PASS il client fornisce la propria password (secondo comando)
• STAT richiede il numero e la dimensione totale dei messaggi
• LIST restituisce la lista dei messaggi
• RETR restituisce il messaggio con indice indicato
• DELE elimina il messaggio con indice indicato
• QUIT chiude la connessione

Qui sotto vediamo un esempio di comunicazione tra client e server durante la quale due messaggi vengono recuperate e cancellati (Fonte: Wikipedia POP (EN)).

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:    <the POP3 server sends message 1>
S:    .
C:    DELE 1
S:    +OK message 1 deleted
C:    RETR 2
S:    +OK 200 octets
S:    <the POP3 server sends message 2>
S:    .
C:    DELE 2
S:    +OK message 2 deleted
C:    QUIT
S:    +OK dewey POP3 server signing off (maildrop empty)

IMAP

Il protocollo Internet Message Access Protocol (IMAP) è utilizzato per recuperare da una casella di posta i messaggi oltre che ad organizzarli nella stessa casella. Il protocollo IMAP è definito nell’RFC 9051 (attualmente la revisione 2 della versione 4 del protocollo).

Porte note IMAP

Al protocollo IMAP sono riservate due porte note, la porta TCP numero 143 e la porta TCP numero 993. La seconda delle due porte note è riservata alla versione secure del protocollo chiamata IMAPS (simile a POP).

Funzionamento di IMAP

Il funzionamento di IMAP assomiglia a quello di POP3, ma con l’importante differenza rappresentata dal concetto di cartella o mailbox. Le cartelle sono dei modi di organizzare logicamente i messaggi all’interno del server. È perciò possibile tener traccia di varie cose non possibili in POP: messaggi non letti, messaggi archiviati, cestino, … Altra differenza importante è la possibilità di recuperare (FETCH) solo i messaggi di una specifica cartella.

Di seguito presentiamo una breve lista dei principali comandi IMAP.

• LOGIN procede all’autenticazione presso il server
• SELECT seleziona una cartella
• CREATE crea una nuova cartella sul server
• DELETE elimina una cartella
• LIST restituisce l’elenco della cartella selezionata
• CLOSE chiude la cartella selezionata
• FETCH recupera i messaggi da una cartella
• LOGOUT chiude l’attuale sessione

S:   * OK IMAP4rev1 Service Ready
C:   a001 login mrc secret
S:   a001 OK LOGIN completed
C:   a002 select inbox
S:   * 18 EXISTS
S:   * FLAGS (\Answered \Flagged \Deleted \Seen \Draft)
S:   * 2 RECENT
S:   * OK [UNSEEN 17] Message 17 is the first unseen message
S:   * OK [UIDVALIDITY 3857529045] UIDs valid
S:   a002 OK [READ-WRITE] SELECT completed
C:   a003 fetch 12 full
S:   * 12 FETCH (FLAGS (\Seen) INTERNALDATE "17-Jul-1996 02:44:25 -0700"
      RFC822.SIZE 4286 ENVELOPE ("Wed, 17 Jul 1996 02:23:25 -0700 (PDT)"
      "IMAP4rev1 WG mtg summary and minutes"
      (("Terry Gray" NIL "gray" "cac.washington.edu"))
      (("Terry Gray" NIL "gray" "cac.washington.edu"))
      (("Terry Gray" NIL "gray" "cac.washington.edu"))
      ((NIL NIL "imap" "cac.washington.edu"))
      ((NIL NIL "minutes" "CNRI.Reston.VA.US")
      ("John Klensin" NIL "KLENSIN" "MIT.EDU")) NIL NIL
      "<B27397-0100000@cac.washington.edu>")
      BODY ("TEXT" "PLAIN" ("CHARSET" "US-ASCII") NIL NIL "7BIT" 3028
      92))
S:   a003 OK FETCH completed
C:   a004 fetch 12 body[header]
S:   * 12 FETCH (BODY[HEADER] {342}
S:   Date: Wed, 17 Jul 1996 02:23:25 -0700 (PDT)
S:   From: Terry Gray <gray@cac.washington.edu>
S:   Subject: IMAP4rev1 WG mtg summary and minutes
S:   To: imap@cac.washington.edu
S:   cc: minutes@CNRI.Reston.VA.US, John Klensin <KLENSIN@MIT.EDU>
S:   Message-Id: <B27397-0100000@cac.washington.edu>
S:   MIME-Version: 1.0
S:   Content-Type: TEXT/PLAIN; CHARSET=US-ASCII
S:
S:   )
S:   a004 OK FETCH completed
C    a005 store 12 +flags \deleted
S:   * 12 FETCH (FLAGS (\Seen \Deleted))
S:   a005 OK +FLAGS completed
C:   a006 logout
S:   * BYE IMAP4rev1 server terminating connection
S:   a006 OK LOGOUT completed

Riferimenti

• SMTP Wikipedia (EN)
• RFC 5321: Simple Mail Transfer Protocol
• POP Wikipedia (EN)
• RFC 5034: The Post Office Protocol (POP3)
• IMAP Wikipedia (EN)
• RFC 9051: Internet Message Access Protocol (IMAP) - Version 4rev2