Simple Mail Transfer Protocol

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SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
Familie: Internetprotokollfamilie
Einsatzgebiet: Einspeisung von E-Mail (Mail Submission), Übertragung von E-Mails eventuell über mehrere Stationen (Mail Transfer)
Ports: 25/TCP (Standard-MTA)

465/TCP (nur mit SSL/TLS)
587/TCP (nur als MSA / für Mail-Clients, häufig mit STARTTLS)

SMTP im TCP/IP-Protokollstapel:
Anwendung SMTP
Transport TCP
Internet IP (IPv4, IPv6)
Netzzugang Ethernet Token
Bus 		Token
Ring 		FDDI …
Standard: RFC 5321[1]

Das Simple Mail Transfer Protocol (SMTP, auf Deutsch etwa Einfaches E-Mail-Übertragungsprotokoll) ist ein Protokoll der Internetprotokollfamilie, das zum Austausch von E-Mails in Computernetzen dient. Es wird dabei vorrangig zum Einspeisen und zum Weiterleiten von E-Mails verwendet. Zum Abholen von Nachrichten kommen andere, spezialisierte Protokolle wie POP3 oder IMAP zum Einsatz.

SMTP-Server nehmen traditionell Verbindungen auf Port 25 („smtp“) entgegen. Neuere Server benutzen auch Port 587 oder 465, um ausschließlich von authentifizierten Benutzern/Servern Mails entgegenzunehmen („Mail Submission Agent“), wobei gewöhnlich mittels STARTTLS oder SSL die bestehende Klartext-Verbindung zu einer verschlüsselten Verbindung umgeschaltet wird, um die Authentifizierungsdaten zu schützen.

Durch eine klare Trennung eigener und fremder Benutzer sollen Konfigurationsprobleme und damit Spam vermieden werden (→ SMTP-Relay-Server). Außerdem kann aufgrund der unterschiedlichen Ports eine einfache Firewall-Regel verwendet werden, um unkontrolliert abgehende Spamnachrichten aus dem eigenen Netzwerk zu blockieren, ohne dass Verbindungen zu externen SMTP-Servern vollständig ausgeschlossen werden.

Geschichte

Vorgänger von SMTP waren im Arpanet das Mail Box Protocol (RFC 278[2]) vom Juli 1971 und FTP Mail (RFC 458[3]) vom Februar 1973. Mit der Entstehung des Internets aus dem ARPANET um 1980 schlug Jon Postel vor, die Abhängigkeit des E-Mail-Verkehrs vom FTP-Dienst abzukoppeln (RFC 772[4]), und veröffentlichte 1982 SMTP unter RFC 821.[5] In den frühen 1980er Jahren wurde es eine Ergänzung zu UUCP, das vor allem für den E-Mail-Verkehr periodisch verbundener Rechner genutzt wurde. SMTP wurde der Standard für Rechner, die ständig am Netz waren.

Einer der ersten Mail Transfer Agents, der SMTP implementierte und weitere Verbreitung erlangte, war sendmail. Inzwischen gibt es unzählige Programme, die SMTP als Client oder Server unterstützen, darunter weit verbreitete SMTP-Server wie Postfix, qmail, exim usw. Da viele Programmierframeworks wie das .Net-Framework oder Java bereits SMTP-Klassen eingebaut haben, ist die Entwicklung auch nur noch mit geringem Aufwand verbunden.

SMTP begann als reines ASCII-Protokoll, so dass damit keine Binärdateien übertragen werden konnten. Erst Standards wie MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) schufen diese Möglichkeit durch ein Kodieren der Binärdateien in ASCII.

Verfahren

Die blauen Pfeile zeigen die verschiedenen SMTP-Rollen an

Die Abwicklung des SMTP-Verfahrens wird meist für den Anwender unsichtbar durch sein Mailprogramm vorgenommen, den sogenannten Mail User Agent (MUA). Dieses Programm verbindet sich mit einem SMTP-Server, dem Mail Submission Agent (MSA), der die Mail über ggf. weitere SMTP-Server, sogenannte Mail Transfer Agents (MTA), zum Ziel transportiert. Da SMTP als Protokoll zum Transport von lokal erstellten Mails zwischen Servern konzipiert wurde, übernahm dabei ursprünglich ein einzelner Server auf Port 25 („smtp“) die Rolle von MSA und MTA. Der dedizierte Port 587 („submission“) wurde erst 1998 eingeführt, um den unterschiedlichen Anforderungen beider Aufgaben gerecht zu werden: Ein MSA akzeptiert ausdrücklich nur Nachrichten berechtigter Nutzer/Server und bereitet sie vor der Einspeisung in das Mailsystem gegebenenfalls standardkonform auf. Wegen der nahen Verwandtschaft beider Dienste wird die Funktionalität von MSA und MTA üblicherweise immer noch von nur einem Programm, das dann auf beiden Ports Verbindungen annimmt, bereitgestellt.

Protokoll

Wie bei allen textbasierten Protokollen, die TCP verwenden, kann mit Hilfe eines Telnet-Client eine E-Mail per SMTP auch „von Hand“ verschickt werden. Dabei sind, wie auch bei anderen Verfahren, Absender- und Empfängeradresse frei wählbar. Aus diesem Grund ist die Verlässlichkeit der Absenderangabe einer E-Mail nicht gegeben. Grundsätzlich können sich die Adressen im MAIL FROM- und RCPT TO-Kommando (sogenannte Envelope-From bzw. Envelope-To) von den Adressen im From:- und To:-Mailheader unterscheiden.

Der Server antwortet auf Kontaktaufnahmen mit dreistelligen Statusnummern und kurzen Texten, die variieren oder auch entfallen können. Der Client muss mit festgelegten Zeichenfolgen auf die Statusmeldungen reagieren. Eine einfache SMTP-Sitzung zum Versenden einer E-Mail kann beispielsweise folgendermaßen aussehen:

Client Server Erläuterung
telnet mail.example.com 25 Client ruft Server
220 service ready Server meldet sich bereit
HELO foobar.example.net Client nennt seinen Fully Qualified Domain Name
250 OK Server bestätigt
MAIL FROM:<sender@example.org> Client nennt Absenderadresse
250 OK Server bestätigt
RCPT TO:<receiver@example.com> Client nennt Empfängeradresse
250 OK Server bestätigt
DATA Client kündigt Inhalt der E-Mail an
354 start mail input Server bereit für diesen längeren Vorgang
From: <sender@example.org>
To: <receiver@example.com>
Subject: Testmail
Date: Thu, 26 Oct 2006 13:10:50 +0200

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisici elit, sed eiusmod tempor incidunt ut labore et dolore magna aliqua.
. 		Client sendet Inhalt der E-Mail und markiert das Ende durch eine Zeile, die nur einen Punkt enthält.
(Zwischen Header und Textkörper muss eine Leerzeile vorhanden sein, sonst wird beim Empfänger kein Textkörper angezeigt.)
250 OK Server bestätigt und übernimmt die Verantwortung für die Nachricht
QUIT Client fordert Verbindungstrennung an
221 closing channel Server kündigt Trennung an

Status-Codes

Das SMTP-Protokoll sieht zum Status der Kommunikation zwischen Mailserver und Mailclient folgende Statuscodes vor:

1XX
Mailserver hat die Anforderung akzeptiert, ist aber selbst noch nicht tätig geworden. Eine Bestätigungsmeldung ist erforderlich.
2XX
Mailserver hat die Anforderung erfolgreich ohne Fehler ausgeführt.
3XX
Mailserver hat die Anforderung verstanden, benötigt aber zur Verarbeitung weitere Informationen.
4XX
Mailserver hat einen temporären Fehler festgestellt. Wenn die Anforderung ohne jegliche Änderung wiederholt wird, kann die Verarbeitung möglicherweise abgeschlossen werden.
5XX
Mailserver hat einen fatalen Fehler festgestellt. Die Anforderung kann nicht verarbeitet werden.

Mail-Ende-Indikator

Das Ende einer Mail wird durch eine Zeile angezeigt, die genau einen Punkt und sonst nichts enthält. Um eine Verwechslung mit so einer Zeile innerhalb einer Mail zu vermeiden, stellen SMTP-Clients jeder mit führendem Punkt verfassten Zeile einen weiteren Punkt voran, den SMTP-Server wieder löschen, falls weitere Zeichen die Zeile fortsetzen.[6]

Extended SMTP

Als SMTP 1982 in RFC 821[5] definiert wurde, gab es eine überschaubare Anzahl von Hosts im Internet. Da die Verbindungen langsam und instabil waren, wurde auf Zuverlässigkeit großen Wert gelegt. Authentifizierung war nicht vorgesehen, so dass jeder Mailserver ein offener Mail-Relay war, über den Mails von irgendeinem Client verschickt werden konnten. Mit der wachsenden Popularität des Internets entstand so das Problem des Spam.

1995 wurde mit Extended SMTP (ESMTP) in RFC 1869[7] das Protokoll erweitert (zuvor 1993 in RFC 1425[8] und 1994 in RFC 1651[9]). Diese Erweiterung erlaubt, dass über ein modulares Konzept weitere Befehle (SMTP-Verben) definiert werden. Wenn der Client sich beim Server nicht – wie oben gezeigt – mit HELO, sondern mit EHLO (Extended HELO) meldet, teilt der Server ihm im Gegenzug mit, welche Erweiterungen des Protokolls er unterstützt. Gängige Beispiele hierfür sind STARTTLS (Secure SMTP over TLS), 8BITMIME (8bit-MIMEtransport), DSN (Delivery Status Notifications) und AUTH (SMTP-Auth).

Zur impliziten Verschlüsselung über SSL/TLS wird SMTPS empfohlen, welches einen eigenen TCP-Port benötigt. Hierfür wurde TCP-Port 465 standardisiert.[10] Alternativ kann eine explizite Verschlüsselung per STARTTLS-Kommando über die Standard-Ports 25 (MX) und 587 (MSA) verwendet werden.

Sicherheitskonzepte

Merkmal Definition Konzepte
Zugangskontrolle Nur zugelassene Benutzer dürfen den Mailserver benutzen SMTP-After-POP, SMTP-Auth, SMTPS
Echtheitsprüfung Eine eindeutige Zuordnung Absender↔Nachricht ist möglich PGP, S/MIME, SPF, DKIM, DMARC, ARC
Integrität Die Nachricht kann auf dem Weg durch das Netz nicht unbemerkt verändert werden PGP, S/MIME, DKIM, ARC
Vertraulichkeit Die Nachricht wird nicht im Klartext übertragen, sondern verschlüsselt PGP, Autocrypt, S/MIME, TLS, STARTTLS, DANE, MTA-STS

Software

Einige der am häufigsten verwendeten SMTP-Server sind Sendmail, Exim, Postfix, qmail, MS Exchange, GroupWise, Kerio Connect, Mercury MTS und IBM Lotus Domino.

Verwandte Requests for Comments (RFCs)

  • Jon Postel: RFC 821 – Simple Mail Transfer Protocol. August 1982 (englisch).
  • RFC 2821 – Simple Mail Transfer Protocol. April 2001 (englisch).
  • RFC 1845 – SMTP Service Extension for Checkpoint/Restart. (englisch).
  • RFC 1870 – SMTP Service Extension for Message Size Declaration. (englisch).
  • RFC 1869 – SMTP Service Extensions. (englisch).
  • RFC 1894 – An Extensible Message Format for Delivery Status Notifications. (englisch).
  • RFC 1985 – SMTP Service Extension for Remote Message Queue Starting – ETRN. (englisch).
  • RFC 2034 – SMTP Service Extension for Returning Enhanced Error Codes. (englisch).
  • RFC 2047 – Message Header Extensions for Non-ASCII Text. (englisch).
  • RFC 2487 – SMTP Service Extension for Secure SMTP over TLS. (englisch).
  • RFC 2505 – Anti-Spam Recommendations for SMTP MTAs. (englisch).
  • RFC 2554 – SMTP Service Extension for Authentication. (englisch).
  • RFC 2606 – Reserved Top Level DNS Names. (englisch).
  • RFC 2645 – On-Demand Mail Relay (ODMR): SMTP with Dynamic IP Addresses. August 1999 (englisch).
  • RFC 2852 – Deliver By SMTP Service Extension. (englisch).
  • RFC 2920 – SMTP Service Extension for Command Pipelining. (englisch).
  • RFC 3030 – SMTP Service Extensions for Transmission of Large and Binary MIME Messages. (englisch).
  • RFC 3207 – SMTP Service Extension for Secure SMTP over Transport Layer Security. (englisch).
  • RFC 3461 – SMTP Service Extension for Delivery Status Notifications (DSNs). (englisch).
  • RFC 3463 – Enhanced Status Codes for SMTP. (englisch).
  • RFC 3464 – An Extensible Message Format for Delivery Status Notifications. (englisch).
  • RFC 3700 – Internet Official Protocol Standards. (englisch).
  • RFC 3974 – SMTP Operational Experience in Mixed IPv4/v6 Environments. (englisch).
  • RFC 4409 – Message Submission for Mail. (führt Port 587 für Message Submission ein, englisch).
  • RFC 5321 – Simple Mail Transfer Protocol. Oktober 2008 (englisch).
  • RFC 5322 – Internet Message Format. (englisch).
  • RFC 5336 – SMTP Extension for Internationalized Email Addresses. (englisch).
  • RFC 6409 – Message Submission for Mail, Internet Standard. (löst RFC 4409 ab, englisch).
  • RFC 6152 – SMTP Service Extension for 8bit-MIMEtransport. März 2011 (löst RFC 1652 ab, englisch).
  • RFC 7505 – A “Null MX” No Service Resource Record for Domains That Accept No Mail. (englisch).
  • Chris Newman, Keith Moore: RFC 8314 – Cleartext Considered Obsolete: Use of Transport Layer Security (TLS) for Email Submission and Access. (englisch).

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. ↑ RFC 5321 – Simple Mail Transfer Protocol. Oktober 2008 (englisch).
  2. ↑ RFC 278 – Revision of the Mail Box Protocol. November 1971 (englisch).
  3. ↑ RFC 458 – Mail Retrieval via FTP. Februar 1973 (englisch).
  4. ↑ RFC 772 – Mail Transfer Protocol. September 1980 (englisch).
  5. ↑ a b RFC 821 – Simple Mail Transfer Protocol. 1980 (englisch).
  6. ↑ RFC 2821 – Simple Mail Transfer Protocol. April 2001, Abschnitt 4.5.2 (englisch).
  7. ↑ RFC 1869 – SMTP Service Extensions. 1995 (englisch).
  8. ↑ RFC 1425 – SMTP Service Extensions. Februar 1993 (englisch).
  9. ↑ RFC 1651 – SMTP Service Extensions. Juli 1994 (englisch).
  10. ↑ Chris Newman, Keith Moore: RFC 8314 – Cleartext Considered Obsolete: Use of Transport Layer Security (TLS) for Email Submission and Access. (englisch).
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