SMTP 客户端

Jakub Piwowarczyk

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2008 年 8 月 24 日

CPOL

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750723

22602

CSmtp 类允许发送带附件的电子邮件。它只提供 AUTH LOGIN 身份验证。

引言

CSmtp 类允许从您的程序发送电子邮件。编写 CSmtp 类的灵感来自于文章：CFastSmtp - 一个快速简单的 SMTP 类... 我使用了 CFastSmtp 的代码并进行了以下修改

修复了一些 bug（例如，释放内存）
实现了带身份验证的登录（AUTH LOGIN）
添加了发送附件的功能
修改了错误处理
添加了 MIME 规范中的新标题（例如，X-Priority）
添加了非阻塞模式
使用了异常处理
确保了与 Linux 系统的兼容性

发送电子邮件时的典型场景

成功连接到 SMTP 服务器后，我们的客户端开始与远程 SMTP 服务器进行对话。客户端发送的每一行都应该以“\r\n”结尾。如果您想了解更多细节，请参阅参考文献：[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8] 和 [9]。[2] 描述了原始的 SMTP 协议 (1982)，[4] 讨论了用于身份验证的 SMTP 扩展，而 [5]-[9] 改进了 MIME 规范。下面展示了发送电子邮件时的典型场景。示例 3 失败是因为 CSmtp 类中没有实现 TLS 过程。如果您想添加 TLS，请参阅 OpenSSL。我引入了以下表示法：S 代表远程服务器，C 代表我们的客户端，xxx 表示被审查的信息。

示例 1 - 连接到 smtp.wp.pl 并使用错误的登录名或密码

S: 220 smtp.wp.pl ESMTP
C: EHLO: mydomain.com
S: 250-smtp.wp.pl
   250-PIPELINING
   250-AUTH=LOGIN PLAIN
   250-AUTH LOGIN PLAIN
   250-STARTTLS
   250-SIZE
   250-X-RCPTLIMIT 100
   250-8BITMIME
C: AUTH LOGIN
S: 334 VXNlcm5hbWU6
C: Kioq
S: 334 UGFzc3dvcmQ6
C: Kioq
S: 535 blad autoryzacji, niepoprawny login lub haslo / auth failure

示例 2 - 连接到 smtp.wp.pl 并使用正确的登录名和密码

S: 220 smtp.wp.pl ESMTP
C: EHLO: mydomain.com
S: 250-smtp.wp.pl
   250-PIPELINING
   250-AUTH=LOGIN PLAIN
   250-AUTH LOGIN PLAIN
   250-STARTTLS
   250-SIZE
   250-X-RCPTLIMIT 100
   250-8BITMIME
C: AUTH LOGIN
S: 334 VXNlcm5hbWU6
C: xxx
S: 334 UGFzc3dvcmQ6
C: xxx
S: 235 go ahead
C: MAIL FROM:<me@mydomain.com>
S: 250 ok
C: RCPR TO:<friend@domain.com>
S: 250 ok
C: DATA
S: 234 go ahead
C: Date: Sun, 24 Aug 2008 22:43:45
   From: JP<mail@domain.com>
   X-Mailer: The Bat! (v3.02) Professional
   Replay-to:mail@domain.com
   X-Priority: 3 (Normal)
   To:<friend@domain.com>
   Subject: The message
   MIME Version 1.0
   Content-Type: multipart/mixed; boundary="__MESSAGE__ID__54yg6f6h6y456345"

   
   --__MESSAGE__ID__54yg6f6h6y456345
   Content-type: text/plain; charset=US-ASCII
   Content-Transfer-Encoding: 7bit

   This is my message.

   --__MESSAGE__ID__54yg6f6h6y456345
   Content-Type: application/x-msdownload; name="test.exe"
   Content-Transfer-Encoding: base64
   Content-Disposition: attachment; filename="test.exe"
   
   TVqQAAMAAAAEAAAA//8AALgAAAAAAAAAQAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
   (...)
   SU5HWFhQQURESU5HUEFERElOR1hYUEFERElOR1BBRERJTkdYWFBBRERJTkdQQURESU5HWA==
   --__MESSAGE__ID__54yg6f6h6y456345
   Content-Type: application/x-msdownload; name="test2.jpg"
   Content-Transfer-Encoding: base64
   Content-Disposition: attachment; filename="test2.jpg"
   
   /9j/4Sv+RXhpZgAASUkqAAgAAAAJAA8BAgAGAAAAegAAABABAgAWAAAAgAAAABIBAwABAAAA
   (...)
   A6YxR5YJJ5zUu6ZW4+NjC24E4q5Dcox5I+lRI0iWAAV9aay+lTctoYTjrml+9irRmz//2Q==
   
   --__MESSAGE__ID__54yg6f6h6y456345--
   
   .
   
S: 250 ok xxx qp xxx
C: QUIT
S: 221 smtp.wp.pl

示例 3 - 连接到 smtp.gmail.com

S: 220 mx.google.com ESMTP
   w28sm1561195uge.4
C: EHLO: mydomain.com
S: 250-mx.google.com at your service [xxx.xxx.xxx.xxx],
   250-SIZE 28311552
   250-8BITMIME
   250-STARTTLS
   250 ENHANCEDSTATUSCODES
C: AUTH LOGIN
S: 530 5.7.0 Must issue a STARTTLS command first. w28sm1561195uge.4

示例 4 - 连接到 smtp.bizmail.yahoo.com 并使用错误的登录名或密码

S: 220 smtp103.biz.mail.re2.yahoo.com ESMTP
C: EHLO: mydomain.com
S: 250-smtp103.biz.mail.re2.yahoo.com
   250-AUTH LOGIN PLAIN XYMCOOKIE
   250-PIPELINING
   250-8BITMIME
C: AUTH LOGIN
S: 334 VXNlcm5hbWU6
C: dG9t
S: 334 UGFzc3dvcmQ6
C: bmVyb24xMg==
S: 535 authorization failed (#5.7.0)

CSmtp 类的实现

CSmtp 类的实现对于 Windows 和 Linux 操作系统非常相似。这并不令人意外，因为 Windows 使用通用的 Berkeley sockets 应用程序编程接口 (API) [10]。差异如表 1 所示（仅适用于 CSmtp 类的实现）。

表 1. 实现中的差异。

Windows	Linux
需要进行 Winsock 初始化	无需 Winsock 初始化
使用函数 `closesocket`	使用函数 `close`
使用函数 `ioctlsocket`	使用函数 `ioctl`
定义了有用的类型别名；例如，`SOCKET`、`SOCKADDR_IN`、`LPHOSTENT`、`LPSERVENT`、`LPIN_ADDR`、`LPSOCKADDR`	应定义其他类型别名

下面将展示连接到远程 SMTP 服务器时需要执行的步骤。

仅在 Windows 中，初始化 Winsock2（函数：WSAStartup）。
获取本地机器上的套接字描述符（函数：socket）。
将端口值（例如，25）转换为 TCP/IP 字节顺序（函数：htons）。
获取远程机器的 Internet 地址（函数：inet_addr、gethostbyname）。
如果使用非阻塞模式，则设置套接字参数（函数：ioctl/ioctlsocket）。务必检查在调用 ioctl/ioctlsocket 之后调用的每个函数的返回值（请参阅下一节 - 使用非阻塞模式）。
连接到远程服务器（函数：connect）。
进行自我介绍 - EHLO <SP> <domain> <CRLF>。
发送 AUTH LOGIN <CRLF> 和另一条在“发送电子邮件时的典型场景”部分中描述的命令（函数：send、recv）。
以 QUIT <CRLF> 结束对话。
关闭与远程机器的连接（函数：close/closesocket）。
仅在 Windows 中，释放 Winsock2 资源（函数：WSACleanup）。

使用非阻塞模式

在程序的最新版本中，我使用了一种非阻塞连接。有许多策略可以实现非阻塞模式（例如，Select 模型、WSAAsyncSelect 模型、WSAEventSelect 模型或 Completion port I/O 模型）。在我的代码中，我决定使用 Select 模型。它不像其他方法那么复杂，并且对于基本连接（一个客户端到一个服务器）来说效率很高。使用非阻塞模式的优点是：如果远程服务器停止响应，程序不会挂起，数据可以分批发送。这种方法的缺点是其复杂性。将套接字置于非阻塞模式后，下一个 API 调用将立即返回。通常，这些调用会因错误 WSAEWOULDBLOCK（Windows）或 EINPROGRESS（Linux）而失败，这意味着请求的操作尚未完成。因此，在非阻塞模式下，应高度关注分析 API 函数返回的错误。在 Select 模型中，我们在调用 send、recv、connect、accept 等 API 函数后使用 select 函数 [11]。select 中的 ndfs 参数在 Windows 中被忽略，但在 Linux 中，它是三个集合（fd_set *readfds、fd_set *writefds、fd_set *exceptfds）中最高编号的文件描述符加 1。为了说明阻塞模式和非阻塞模式之间的区别，此处展示了连接到远程服务器的两种方法。为了提高可读性，我只展示了 Windows 版本（已省略预处理器指令）。

/*Connecting to the remote server in blocking mode*/
SOCKET CSmtp::ConnectRemoteServer(const char *szServer,const unsigned short nPort_)
{
    unsigned short nPort = 0;
    LPSERVENT lpServEnt;
    SOCKADDR_IN sockAddr;
    unsigned long ul = 1;
    int res = 0;

    SOCKET hSocket = INVALID_SOCKET;

    if((hSocket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM,0)) == INVALID_SOCKET)
        throw ECSmtp(ECSmtp::WSA_INVALID_SOCKET);

    if(nPort_ != 0)
        nPort = htons(nPort_);
    else
    {
        lpServEnt = getservbyname("mail", 0);
        if (lpServEnt == NULL)
            nPort = htons(25);
        else 
            nPort = lpServEnt->s_port;
    }

    sockAddr.sin_family = AF_INET;
    sockAddr.sin_port = nPort;
    if((sockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(szServer)) == INADDR_NONE)
    {
        LPHOSTENT host;

        host = gethostbyname(szServer);
        if (host)
            memcpy(&sockAddr.sin_addr,host->h_addr_list[0],host->h_length);
        else
        {
            closesocket(hSocket);
            throw ECSmtp(ECSmtp::WSA_GETHOSTBY_NAME_ADDR);
        }
    }

    if(connect(hSocket,(LPSOCKADDR)&sockAddr,sizeof(sockAddr)) == SOCKET_ERROR)
    {
        closesocket(hSocket);
        throw ECSmtp(ECSmtp::WSA_CONNECT);
    }

    return hSocket;
}

/*Connecting to the remote server in non-blocking mode*/
SOCKET CSmtp::ConnectRemoteServer(const char *szServer,const unsigned short nPort_)
{
    unsigned short nPort = 0;
    LPSERVENT lpServEnt;
    SOCKADDR_IN sockAddr;
    unsigned long ul = 1;
    fd_set fdwrite,fdexcept;
    timeval timeout;
    int res = 0;

    timeout.tv_sec = TIME_IN_SEC;
    timeout.tv_usec = 0;

    SOCKET hSocket = INVALID_SOCKET;

    if((hSocket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM,0)) == INVALID_SOCKET)
        throw ECSmtp(ECSmtp::WSA_INVALID_SOCKET);

    if(nPort_ != 0)
        nPort = htons(nPort_);
    else
    {
        lpServEnt = getservbyname("mail", 0);
        if (lpServEnt == NULL)
            nPort = htons(25);
        else 
            nPort = lpServEnt->s_port;
    }

    sockAddr.sin_family = AF_INET;
    sockAddr.sin_port = nPort;
    if((sockAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(szServer)) == INADDR_NONE)
    {
        LPHOSTENT host;

        host = gethostbyname(szServer);
        if (host)
            memcpy(&sockAddr.sin_addr,host->h_addr_list[0],host->h_length);
        else
        {
            closesocket(hSocket);
            throw ECSmtp(ECSmtp::WSA_GETHOSTBY_NAME_ADDR);
        }
    }

    // start non-blocking mode for socket:
    if(ioctlsocket(hSocket,FIONBIO, (unsigned long*)&ul) == SOCKET_ERROR)
    {
        closesocket(hSocket);
        throw ECSmtp(ECSmtp::WSA_IOCTLSOCKET);
    }

    if(connect(hSocket,(LPSOCKADDR)&sockAddr,sizeof(sockAddr)) == SOCKET_ERROR)
    {
        if(WSAGetLastError() != WSAEWOULDBLOCK)
        {
            closesocket(hSocket);
            throw ECSmtp(ECSmtp::WSA_CONNECT);
        }
    }
    else
        return hSocket;

    while(true)
    {
        FD_ZERO(&fdwrite);
        FD_ZERO(&fdexcept);

        FD_SET(hSocket,&fdwrite);
        FD_SET(hSocket,&fdexcept);

        if((res = select(hSocket+1,NULL,&fdwrite,&fdexcept,&timeout)) == SOCKET_ERROR)
        {
            closesocket(hSocket);
            throw ECSmtp(ECSmtp::WSA_SELECT);
        }

        if(!res)
        {
            closesocket(hSocket);
            throw ECSmtp(ECSmtp::SELECT_TIMEOUT);
        }
        
        if(res && FD_ISSET(hSocket,&fdwrite))
            break;

        if(res && FD_ISSET(hSocket,&fdexcept))
        {
            closesocket(hSocket);
            throw ECSmtp(ECSmtp::WSA_SELECT);
        }
    } // while

    FD_CLR(hSocket,&fdwrite);
    FD_CLR(hSocket,&fdexcept);

    return hSocket;
}

用法

#include "CSmtp.h"
#include <iostream>

int main()
{
    bool bError = false;

    try
    {
        CSmtp mail;

        mail.SetSMTPServer("smtp.domain.com",25);
        mail.SetLogin("***");
        mail.SetPassword("***");
        mail.SetSenderName("User");
        mail.SetSenderMail("user@domain.com");
        mail.SetReplyTo("user@domain.com");
        mail.SetSubject("The message");
        mail.AddRecipient("friend@domain2.com");
        mail.SetXPriority(XPRIORITY_NORMAL);
        mail.SetXMailer("The Bat! (v3.02) Professional");
        mail.AddMsgLine("Hello,");
        mail.AddMsgLine("");
        mail.AddMsgLine("How are you today?");
        mail.AddMsgLine("");
        mail.AddMsgLine("Regards");
        mail.AddMsgLine("--");
        mail.AddMsgLine("User");
        mail.AddAttachment("c:\\test.exe");
        mail.AddAttachment("c:\\test2.jpg");
    
        mail.Send();
    }
    catch(ECSmtp e)
    {
        std::cout << "Error: " << e.GetErrorText().c_str() << ".\n";
        bError = true;
    }

    if(!bError)
    {
        std::cout << "Mail was send successfully.\n";
        return 0;
    }
    else
        return 1;
}

作者注

如果您在发送电子邮件时遇到问题，请使用 Visual Studio 的调试器分析您的 SMTP 服务器与客户端之间的对话；也许您的服务器需要另一种类型的身份验证，或者根本不需要身份验证。
您不允许使用 CSmtp 类进行垃圾邮件发送。

参考文献

CFastSmtp - 快速简单的 SMTP 类...
简单邮件传输协议 RFC 821
ARPA Internet 文本消息格式标准 RFC 822
用于身份验证的 SMTP 服务扩展 RFC 2554
MIME：Internet 消息正文格式 RFC 2045
MIME：媒体类型 RFC 2046
MIME：非 ASCII 文本的报头扩展 RFC 2047
MIME：注册程序 RFC 2048
MIME：符合性标准和示例 RFC 2049
Berkeley Sockets 应用程序编程接口 (API)
select 函数