Systeme II 9te Vorlesung

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1 Systeme II 9te Vorlesung Lehrstuhl für Kommunikationssysteme Institut für Informatik / Technische Fakultät Universität Freiburg 2009 Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 1

2 Letzte Vorlesung World Wide Web und HTTP TCP-basierter Dienst, der Anfang der 90er Jahre definiert wurde Applikationsschicht Server und Browser Interaktion mit dem Benutzer Spezielle Seitenbeschreibungssprache (X)-HTML, die in der Client- Applikation auf Benutzerseite gerendert wird Früher einfache Datei auf Server, heute vielfach dynamisch generiert Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 2

3 Letzte Vorlesung HTTP-Datenaustausch Request / Response mit einfache, zeilenorientierten Sequenzen vonzeichen Reihe verschiedener Request-Kommandos Responses mit bestimmten Statuscodes Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 3

4 Electronic Mail eine der ältesten Anwendungen des Internets überhaupt, erste Spezifikation Anfang der 80er Jahre Einer der populärsten Dienste überhaupt Im Laufe der Zeit immer wieder erweitert worden von 7bit Textnachrichten zu Multi-Megabyte Anhängen beliebigen Formats Etliche Probleme (SPAM) resultieren aus altem Design An sind mehrere Protokolle beteiligt Stark mit DNS verknüpft Eigenen DNS Resource Record MX (Mail Exchange) Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 4

5 Electronic Mail Anwender sieht typischerweise nur eine Anwendung, die jedoch mehrere Protokolle mit evtl. unterschiedlichen Servern spricht Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) Post Office Protocol (POP) Internet Message Access Protocol (IMAP) Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 5

6 Komponenten Begriffe (unterschiedlich stark verwendet) MUA Mail User Agent Nachrichten lesen / schreiben MTA Mail Transfer Agent Sicherstellung von Weiterleitung MDA Mail Delivery Agent in Mailbox schreiben (lokal); zum nachsten MTA weiterleiten MRA Mail Retrieval Agent aus der Mailbox lesen Die Applikation wird typischerweise als Mailreader oder als Mail User Agents (MUA) bezeichnet Verfassen von s Versenden von über einen Mailserver Abrufen eingehender s von einem Mailserver Verwalten der Mailbox auf einem Mailserver Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 6

7 Komponenten Mailreader (MUA) Verfassen von s Versenden von über einen Mailserver Abrufen eingehender s von einem Mailserver Verwalten der Mailbox auf einem Mailserver Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 7

8 Komponenten Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 8

9 Komponenten Mailserver (MTA Mail Transfer Agents) Legen eingehende s der Nutzer in deren Mailboxes ab Nehmen von Nutzern gesendete s entgegen und leiten sie an andere Mailserver weiter Sprechen dazu mindestens eines der genannten Protokolle SMTP, POP3, IMAP Inzwischen oft um weitere Komponenten erweitert (die wiederum auf separate Maschinen ausgelagert sein können) - SPAM-Abwehr - Virenschutz Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 9

10 Komponenten Hierzu: - Ermittlung des korrekten Mailserver des Empfängers der E- Mails - s müssen gespeichert werden, falls Mailserver des Empfängers nicht erreichbar ist Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 10

11 Aufbau einer Generelle Spezifikation [Briefkopf] (Header) From: Bob Mailman To: Chef Mitarbeiter Cc: Mama Subject: Die elektronische Post [Textkorper] (Body) Hallo, so funktioniert E Mail Tschau!. Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 11

12 Aufbau einer Zusatzinfos beim dem Senden Bevor die abgeschickt wird, wird die mit weiteren Angaben versehen: Envelope Sender- und Empfangeradressen ohne Beschreibungstext z.b.: Date Zeit der Erstellung des Dokuments (notwendig) Massage-ID (eine Art Briefmarke) MIME-Version und Content-Type falls Nachricht diesen Strukturen folgt Reply-To Adresse des Verfassers Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 12

13 SMTP Simple Mail Transfer Protocol, Ursprünge sind ziemlich alt Aufgabe: Transfer von s zwischen Mailservern Transfer von s von Mailreader an Mailserver Spezifikation, verschiedene RFCs RFCs 821,2 (August 1982) und 1870 (November 1995) bilden Standard No. 10, abgelöst durch 2822 in 2001 Festlegung auf Text (Probleme ab 64KB), Internet war noch relativ sicher, da weitgehend beschränkter akademischer Nutzerkreis Daher keine Authentifikation notwendig Ziel: Protokoll so einfach wie moglich Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 13

14 SMTP SMTP Spezifikation durch verschiedene RFCs Ab November 1995 zum STD 10 erklart mit RFC1869 ( SMTP Service Extensions ) und RFC1870 ( SMTP Service Extension for Message Size Declaration ) J. Klensin (Ed.) - Simple Mail Transfer Protocol. RFC 2821, April 2001 SMTP setzt zuverlässiges Transportprotokoll (TCP) voraus Kontroll- und Nutzinformationen werden über einen Kanal (Port 25) übertragen Mailserver tauschen gegenseitig s aus jeder Mailserver ist Client und Server Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 14

15 SMTP Problem: Daten werden generell unverschlüsselt übertragen Sämtliche s müssen in 7-Bit US-ASCII codiert werden können! Verbindungsauf- und -abbau (Handshake, Greeting), Datenübertragung Syntax der Kommandos ähnlich zu FTP Prinzip der Kommunikation Interaktion zwischen Server und Client folgendermassen: Client sendet definierte Kommandos mit Parametern und Daten an den Server Der Server antworten per Server Responde Codes Ein (einwandfreier) Dialog erfolgt in (x) mehreren Schritten Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 15

16 SMTP Kommandos (Core) Befehle des Basis-Kommando-Sets HELO/EHLO Anmeldung/Identifikation des Clients MAIL Transaktion wird initiiert; Adresse des Senders RCPT Indentifiziert einen einzelnen Empfanger DATA Sendet Nachricht zum Server RSET Übertragung wird abgebrochen VRFY Prüft ob Ziel Mailbox (EXPN) Teilnehmer der Mailing Liste anzeigen (HELP) Hilfe zu Befehlen NOOP Kein Vorgang QUIT Schließen des Kommunikationskanals Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 16

17 SMTP verschicken telnet mailserver.domain.de msrv.domain.de ESMTP Sendmail ; Tue, 18 Oct :07: (CET) HELO mua.sub.domain.de 250 msrv.domain.de Hello mua.sub.domain.de [ ], pleased to meet you MAIL FROM: Sender ok RCPT TO: Recipient ok Mailkopf klar, nun Text, Daten... Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 17

18 SMTP verschicken DATA 354 Enter mail, end with "." on a line by itself Subject: TEST testing to talk directly to SMTP server more text h9mi7tmo Message accepted for delivery QUIT msrv.domain.de closing connection Mail beendet und verschickt (einfach mal selbst ausprobieren) Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 18

19 SMTP Response Codes Mail Server Response Codes Code Bedeutung 1xx Befehl akzeptiert, jedoch gestoppt anhalten / fortfahren? 2xx Befehl erfolgreich ausgefuhrt nachster Befehl 3xx Befehl akzeptiert, jedoch gestoppt Zusatzangaben 4xx 5xx x0x x1x x2x x3x x4x x5x xxy Temporarer Fehler Standiger Fehler Syntax Information Verbindung Nicht spezifiziert Nicht spezifiziert Mail System Genauere Beschreibung der Kategorie (aus 2 digit) Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 19

20 SMTP Response Codes Mail Server Response Code Beispiele (teilweise im Kommunikationsablauf gesehen) Code Bedeutung 220 < domain > Service ready 221 < domain > closing connection 250 Ok 354 Enter mail, end with. 421 < domain > Service not available 452 Insufficient system storage 500 Command unrecognized 501 Error in parameters or arguments 554 Transaction failed Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 20

21 SMTP Erweiterung Multipurpose Internet Mail Extensions zur: Übertragung binärer Daten in s Anhängen von Dateien an s (Attachments) Spezifikation durch: N. Freed, N. Borenstein. Multipurpose Internet Mail Extensions (MIME) Part One: Format of Internet Message Bodies. RFC 2045, 47 in 1996 N. Freed, N. Borenstein. Multipurpose Internet Mail Extensions (MIME) Part Two: Media Types. RFC 2046 November 1996 Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 21

22 SMTP Erweiterung MIME Eigenschaften Erweitert SMTP um zusätzliche Header (MIME Header) Header Content-Type: gibt Typ der binären Daten an (MIME- Type) Header Content-Encoding: gibt Codierung der binären Daten an Eine darf mehrere Attachments enthalten Jedoch ohne Angabe von MIME-Headern wird weiterhin Text mit 7-Bit US-ASCII erwartet Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 22

23 SMTP MIME Header Syntax MIME-Header Header Content-Type: - Aufbau: Content-Type: type/subtype; parameters - Anhand subtype wird häufig externe Applikation (Viewer) gestartet - Angabe von Parametern ist optional - Beispiele für type/subtype Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 23

24 SMTP MIME Header Syntax MIME-Header Header Content-Transfer-Encoding: - Aufbau: Content-Transfer-Encoding: mechanism - Mailreader kann bei unbekanntem mechanism Inhalt der nicht darstellen - Typische eingesetzte Verfahren: base64, 7bit, 8bit, binary, quoted-printable Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 24

25 SMTP MIME Header Subject: Multipart Test MIME Version: 1.0 Content Type: multipart/mixed; boundary= Test Teil 1 nur Text Content Transfer Encoding: base64 Content Type: image/jpeg base64 encoded data base64 encoded data Test Teil 3 wieder nur Text Anmerkungen Boundary darf nicht im Body der vorkommen Deshalb in der Regel eine lange Folge zufälliger Zeichen Anhand der boundary Rückschlüsse auf den MUA möglich Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 25

26 Mailbox Zugriff Bisher Transfer von s zwischen Mailservern Transfer von s zwischen Mailreader und Mailserver (nur diese Richtung!) Wie kommt Mailreader (User) an seine empfangenen Mails ran? Spezialisierte Protokolle für den Zugriff POP(3) Post Office Protocol IMAP(4) Internet Message Access Protocol Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 26

27 Post Office Protocol (v3) Problem eigener Rechner nicht die ganze Zeit online zum Mailempfang, Mail gespeichert in Mailbox auf Mailserver POP3 (Post Office Protocol) ist einfaches Mail-Zugriffs- Protokoll Beschrieben in RFC 1939 Dynamische Kommunikation eines Clients mit einer Mailablage Im Normalfall Mails nur herunter geladen und dann vom Server gelöscht TCP am Port 110 POP3 Befehle bestehen aus Nicht-Case-Sensitiven ASCII Zeichen Schlüsselwörter und Argumente durch ein Leerzeichen getrennt Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 27

28 Post Office Protocol (v3) POP3 Server-Antwort besteht aus Statusmeldung ( +OK oder -ERR ) und Schlüsselwort Meldung kann bis zu 512 Zeichen lang sein Kommunikation findet in drei Phasen statt Autorisierungsphase - Client meldet sich an Transaktionsphase - Client fordert vom Server Aktionen Udate-Phase - Aktionen werden entgültig vollzogen Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 28

29 Post Office Protocol (v3) POP Befehle: Authorisierungsphase - USER name - Mailbox-Besitzer - PASS string Passwort des Mailbox-Besitzers - QUIT Abbruch der Aktion - APOP name digest (optional) - Problem der unverschlüsselten Verbindung - Vermeidung Klartextpasswort (via PASS) Server sendet zu Beginn der Session einen Timestamp, das zweite Argument beinhaltet eine MD5 Verschlüsselung des Timestamps (shared secret) Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 29

30 Post Office Protocol (v3) POP Befehle: Transaktionsphase - STAT Gibt Anzahl der Nachrichten und deren Größe als Oktalzahl an - LIST [msg] Wird kein Argument gegeben werden alle Nachrichten aufgelistet, sonst die Nachricht mit der angegebenen Nummer in Byte - RETR msg Nachricht Nr. [msg] wird herunter geladen - DELE msg Nachricht Nr. [msg] wird zum löschen markiert - NOOP Mache nichts (ähnlich wie auch bei SMTP) Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 30

31 Post Office Protocol (v3) Transaktionsphase: - RSET Alle als gelöscht markierten Nachrichten werde wieder in den Ausgangszustand gesetzt - TOP msg n [m] (optionaler Befehl) schicke Header der Mail(s) n (-m) - UIDL [msg] (optional) Ordnet jeder Nachricht eine eindeutige ID zu Update Phase - QUIT Führe vorher markierte Aktionen aus (löschen) Recht einfaches Protokoll, so können Nachrichten nur einmal herunter geladen werden Alternative IMAP Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 31

32 Internet Message Access Protocol Beschrieben z.b. in RFC 3501 (IMAP4) Kein Download der Mails vom Server auf lokalen Rechner notwendig, aber möglich Zugriff auf Server-Verzeichnisse wie auf lokale Verzeichnisse Manipulation von Mailverzeichnissen auf dem Server (Erstellen, Umbenennen, Löschen; Setzen/Löschen von Flags; Suchen von Mails) Offline-Betrieb und Resynchronisation mit dem Server Vorteile Zugriff auf zentrale Mailbox von verschiedenen Arbeitsplätzen aus (gleiche Sicht unabhängig vom Standort) Inzwischen von allen gängigen Mail-Clients unterstützt Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 32

33 Ende der neunten Vorlesung Ende der siebten Vorlesung Damit Abschluss der Applikationsschicht Implizit schon benutzt: TCP, UDP, Portnummern Protokolle und Eigenschaften der Transportschicht Die Schicht zwischen IP und den Anwendungen Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 33

34 Ende der neunten Vorlesung Ende der siebten Vorlesung Pfingstpause, weiter geht es am Montag, den 8.6. mit der praktischen Übung und am Mittwoch, den mit der nächsten Vorlesung Alle relevanten Informationen auf der Webseite zur Vorlesung: Vorbereitung: Lesen des Kapitels 3 im Kurose&Ross und zu Transportschicht in der angegebenen Literatur! Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 34

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