第二十三章 SMTP

23.1 SMTP例程概述

       SMTP例程主要实现通过W7500EVB发送邮件。邮件的发送是依靠SMTP协议，所以使用前，我们先了解下SMTP协议。

23.2 SMTP协议简介

SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）即简单邮件传输协议,它是一组用于由源地址到目的地址传送邮件的规则，由它来控制信件的中转方式。SMTP协议属于TCP/IP协议簇，它帮助每台计算机在发送或中转信件时找到下一个目的地。通过SMTP协议所指定的服务器,就可以把Email寄到收信人的服务器上了，整个过程只要几分钟。

SMTP服务器则是指遵循SMTP协议的发送邮件服务器，用来发送或中转发出的电子邮件。SMTP使用TCP端口25。要为一个给定的域名指定一个邮件交换服务器，需要使用MX(MaileXchange）DNS。SMTP在整个电子邮件通信中所处的位置如图23.2.1所示。

图23..2.1 SMTP邮件传输过程

23.3 SMTP协议工作原理

SMTP是工作在两种情况下：一是电子邮件从客户机传输到服务器：二是从某一个服务器传输到另一个服务器。SMTP也是个请求/响应协议，命令和响应都是基于ASCⅡ文本，并以CR和LF符结束。响应包括一个表示返回状态的三位数字代码。SMTP在TCP协议25号端口监听连续请求。

smtp连接和发送过程：

（1）建立TCP 连接。

（2）客户端发送HELO命令自己的身份以标识发件人，然后客户端发送MAIL       命令；服务器端以OK作为响应，表明准备接收。

（3）客户端发送RCPT命令，以标识该电子邮件的计划接收人，可以有多个RCPT行；服务器端可选择是否愿意为收件人接收邮件。

（4）协商结束，发送邮件，用命令DATA发送。

（5）以“.”号表示结束输入内容一起发送出去，结束此次发送，用QUIT命令退出。SMTP服务器基于域名服务DNS中计划收件人的域名来路由电子邮件。SMTP服务器基于DNS中的MX记录来路由电子邮件，MX记录注册了域名和相关的SMTP中继主机，属于该域的电子邮件都应向该主机发送。若SMTP服务器mail.abc.com收到一封信要发到shuer@sh.abc.com，则执行以下过程：

（1）Sendmail 请求DNS给出主机sh.abc.com的CNAME 记录，如有，假若CNAME（别名记录）到shmail.abc.com，则再次请求shmail.abc.com的CNAME记录，直到没有为止。

（2）假定被CNAME到shmail.abc.com，然后sendmail请求@abc.com域的DNS给出shmail.abc.com的MX记录（邮件路由及记录），shmail MX 5shmail.abc.com10 shmail2.abc.com。

（3）Sendmail组合请求DNS给出shmail.abc.com的A记录（主机名（或域名）对应的IP地址记录），即IP地址，若返回值为1.2.3.4（假设值）。

（4）Sendmail与1.2.3.4连接，传送这封给shuser@sh.abc.com的信到1.2.3.4这台服务器的SMTP后台程序。

23.4 SMTP协议命令

       SMTP命令是发送于SMTP主机之间的ASCⅡ信息，可能使用到的命令如下表所示。

23.5 SMTP协议响应

SMTP响应的一般形式是：XXX Readable Illustration。XXX是3位十进制数；Readable Illustration是可读的解释说明，用来表明命令是否成功等。XXX具有如下的规律：以2开头的表示成功，以4和5开头的表示失败，以3开头的表示未完成（进行中）。常用响应如下所示：

SMTP常用响应

       命令和响应的格式是语法，各命令和响应的意思则是语义，各命令和响应在时间上的关系则是同步。

23.6 SMTP例程解析

    由于资源受限，在没有操作系统的支持下，通过单片机发送邮件与传统的电脑操作将有很大的不同。这里用W7500EVB与126邮箱通信为例来具体分析邮件的发送过程。在本示例代码中，发件人邮箱名为：wiznet2013@126.com，邮箱密码为：hello123。收件人邮箱地址为：1846955430@qq.com，邮件内容为：Hello!WIZnet!。如果想用别的邮箱做测试的话，请修改代码中收件人和发件人的邮箱名和密码。

       本文将发送邮件的整个过程分为3个部分讲解，main.c主程序负责初始化和主循环，smtp.c实现邮件的发送及命令信息的处理，dns.c实现SMTP服务器域名的解析，126邮箱的服务器域名为smtp.126.com，我们调用的其他函数在其他文件中声明。

        DNS解析SMTP服务器域名的部分本章前面的章节已经介绍过，这里不再叙述。主函数初始化过程基本一样，主要添加了邮件初始化函数mail_message()。

while(1)
  {
    ret = do_dns(SOCK_DNS, test_buf);   //解析126邮箱服务器IP地址
    if(ret)
    {
      do_smtp();                       //发送邮件
      if(mail_send_ok)
        while(1);
    }
  }
char hello[50]="HELO localhost";               //身份标识命令
char hello_reply[]="250 OK";                   //身份标识成功响应
char AUTH[50]="AUTH LOGIN";                    //认证请求
char AUTH_reply[]="334 dXNlcm5hbWU6";          //认证请求发送成功响应
char name_126[100]="wiznet2013@126.com";       //126登录邮箱名
char base64name_126[200];                      //126登录邮箱名的base64编码

用户在使用SMTP例程时，可根据代码注释与自身需求更改以下字符串内容即可。

char name_reply[]="334 UGFzc3dvcmQ6";                //发送登录名成功响应
char password_126[50]="hello123";                    //126 登陆邮箱密码
char base64password_126[100];                        //base64 126登录邮箱密码
char password_reply[]="235 Authentication successful";//登陆成功响应
char from[]="wiznet2013@126.com";                    //发人邮箱
char from_reply[]="250 Mail OK";
char to[]="2429075983@qq.com";                       //收件人邮箱
char to_reply[]="250 Mail OK";
char data_init[10]="data";                           //请求数据传输
char data_reply[]="354";                             //请求成功响应 HEAD
char Cc[]="2429075983@qq.com";                       //抄送人邮箱
char subject[]="Hello!WIZnet!";                      //主题
char content[]="Hello!WIZnet!";                      //正文
char mime_reply[]="250 Mail OK queued as";           //邮件发送成功响应
char mailfrom[50]="MAIL FROM:<>";
char rcptto[50]="rcpt to:<>";
char mime[200]="From:\r\n";
char mime1[50]="To:\r\n";
char mime2[50]="Cc:\r\n";
char mime3[50]="Subject:\r\n";
char mime4[50]="MIME-Version:1.0\r\nContent-Type:text/plain\r\n\r\n";
char mime5[50]="\r\n.\r\n";

       邮件发送具体过程很简单，先解析126邮箱的服务器域名smtp.126.com，成功以后就执行邮件发送函数，邮件发送成功以后就跳出循环。主循环处判断到邮件发送成功后让程序进入了一个死循环，这样程序将不再跳到邮件发送函数去，避免重复发送相同的邮件，这样使得在W7500EVB的运行模式下，按一下Reset键或者上电一次，只发送一封邮件。下面介绍发送邮件主函数：

1.      void do_smtp(void)                     //SMTP 主函数
2.      {
3.        uint8_t ret;
4.        uint8_t ch=SOCK_SMTP;               //定义一个变量并赋值SMTP通信socket号
5.        uint16_t len;
6.        uint16_t anyport=5000;             //定义SMTP Client的通信端口号
7.        uint8_t Smtp_PORT=25;              //SMTP Server 的端口号，默认为25
8.        memset(RX_BUF,0,sizeof(RX_BUF));
9.        switch(getSn_SR(ch))              //读取W7500的socket状态
10.     {
11.       case SOCK_INIT:                   //初始化完成
12.                connect(ch, ConfigMsg.rip ,Smtp_PORT );//连接SMTP Server
13.            break;
14.            case SOCK_ESTABLISHED:       //socket建立成功
15.           if(getSn_IR(ch) & Sn_IR_CON)
16.           {
17.             setSn_IR(ch, Sn_IR_CON);    //清除接收中断标志
18.           }
19.           if ((len = getSn_RX_RSR(ch)) > 0)            
20.           {
21.             while(!mail_send_ok)        //如果邮件没有发送成功
22.             {
23.               memset(RX_BUF,0,sizeof(RX_BUF));//接受缓存的内存空间清零
24.               len = recv(ch, (uint8_t*)RX_BUF,len); //W7500接收数据并存入RX_BUF
25.               send_mail();              //发送邮件
26.             }
27.             disconnect(ch);             //断开socket连接
28.           }
29.       break;
30.       case SOCK_CLOSE_WAIT:   /*等待socket关闭*/  
31.         if ((len = getSn_RX_RSR(ch)) > 0)
32.         {      
33.           while(!mail_send_ok)
34.           {
35.             len = recv(ch, (uint8_t*)RX_BUF, len);
36.             send_mail();
37.           }
38.         }
39.         close(ch);
40.         break;
41.       case SOCK_CLOSED: //socket关闭
42.           if((ret=socket(ch, Sn_MR_TCP, anyport, 0x01)) != ch)//开启socket
43.           { //移植过程中，W7500旧版本库flag标志位用0x01和0X00没有区太大影响,但是用iolibary库时,一定改为非零的，一般为0X01。
44.             //一定注意这个问题，也是之前不能调试成功的问题所在
45.             printf(" %d\r\n",ret);                                     
46.           }
47.         break;
48.       default:
49.       break;
50.     }
51.   }

      由于SMTP发送邮件使用TCP协议，是面向链接的可靠传输。我们这里还是使用熟悉的TCP状态机来实现数据交互。第4行定义W7500的一个socket用于SMTP通信，第5行定义一个变量用于存储W7500接收到的数据长度，第6、7行就是分别定义client、server端的端口号，这里需要注意的是SMTP服务器默认监听的TCP端口是25。因此第6行里面的W7500本地端口可以随便设置。第8行把用于保存W7500接收数据缓存的RX_BUF清空。  

       通过第9行获取socket 状态，然后根据在后面的switch中针对socket的不同状态做不同的操作。第11行，当时socket处于初始完成状态时，向SMTP服务器发送链接请求。第14行，当socket处于连接建立状态时，清空Sn_IR响应的中断位。如果邮件没有发送成功，就执行接收SMTP Server的响应，发送邮件，直到邮件发送OK，然后断开连接。第30行，当socket处于等待关闭状态时，由于socket此时还能进行数据交互，所以执行动作就和socket连接建立状态相同。第42行，当处于socket关闭状态时，初始化socket，并将其配置为TCP 模式。下面介绍邮件具体的发送过程。

1.      uint8_t SMTP_STATE=waitfor220;
2.      void send_mail(void)           
3.      {
4.        switch(SMTP_STATE)
5.        {
6.          case waitfor220:                         //等待连接成功的正确响应状态
7.            if(strstr((const char *)RX_BUF,"220")!=NULL)
8.            {
9.                send(SOCK_SMTP,(uint8_t *)hello,strlen(hello));//发送hello命令
10.             SMTP_STATE=waitforHELO250;  
11.         }
12.       break;
13.       case waitforHELO250:                 //等待hello命令的正确响应状态
14.         if(strstr((const char *)RX_BUF,hello_reply)!=NULL&&strstr((const char *)RX_BUF,"Mail")==NULL)
15.         {
16.             send(SOCK_SMTP,(uint8_t *)AUTH,strlen(AUTH));//发送AUTH认证请求
17.             SMTP_STATE=waitforAUTH334;
18.         }
19.       break;
20.       case waitforAUTH334:                 //等待AUTH认证请求的正确响应
21.         if(strstr((const char *)RX_BUF,AUTH_reply)!=NULL)
22.         {
23.             send(SOCK_SMTP,(uint8_t *)base64name_126,strlen(base64name_126));//发送邮箱登录名
24.             SMTP_STATE=waitforuser334;
25.         }
26.       break;
27.       case waitforuser334:                   //等待邮箱登录名登陆成功的正确响应
28.         if(strstr((const char *)RX_BUF,name_reply)!=NULL)
29.         {
30.             send(SOCK_SMTP,(uint8_t *)base64password_126,strlen(base64password_126));//发送邮箱登录密码
31.             SMTP_STATE=waitforpassword235;
32.         }
33.       break;
34.       case waitforpassword235:            //等待邮箱密码登陆成功正确响应
35.         if(strstr((const char *)RX_BUF,password_reply)!=NULL)
36.         {
37.             send(SOCK_SMTP,(uint8_t *)mailfrom,strlen(mailfrom));//发送发件人信息
38.             SMTP_STATE=waitforsend250;
39.         }
40.       break;
41.       case waitforsend250:                   //等待发件人信息发送成功正确响应
42.         if(strstr((const char *)RX_BUF,from_reply)!=NULL&&strstr((const char *)RX_BUF,"queued as")==NULL)
43.         {
44.             send(SOCK_SMTP,(uint8_t *)rcptto,strlen(rcptto)); //发送收件人信息
45.             SMTP_STATE=waitforrcpt250;
46.         }
47.       break;
48.       case waitforrcpt250:                    //等待收件人信息发送成功正确响应
49.         if(strstr((const char *)RX_BUF,to_reply)!=NULL)
50.         {
51.             send(SOCK_SMTP,(uint8_t *)data_init,strlen(data_init));//发送数据传输请求命令
52.             SMTP_STATE=waitfordate354;
53.         }
54.       break;
55.       case waitfordate354:                   //等待发送数据传输请求命令发送成功正确响应
56.         if(strstr((const char *)RX_BUF,data_reply)!=NULL)
57.         {
58.             send(SOCK_SMTP,(uint8_t *)mime,strlen(mime));  //发送mime类型命令
59.             SMTP_STATE=waitformime250;
60.         }
61.       break;
62.       case waitformime250:          //等待mime的正确响应
63.         if(strstr((const char *)RX_BUF,mime_reply)!=NULL)
64.         {
65.             mail_send_ok=1;          //邮件发送成功
66.             printf("mail send OK\r\n");   
67.         }
68.       break;
69.       default:
70.       break;
71.     }
72.   }

      接下来是发送邮件的具体过程，同样是个状态机。根据SMTP 服务器的响应，我们一共定义了9个不同的状态。

       第6行，TCP连接建立后，等待SMTP 服务器的220响应，如果接收到服务器成功回应，发送HELO localhost的命令，进入等待250OK响应的状态。

       第13行，如果SMTP 服务器正确回应，发送AUTH 认证命令，等待认证请求的正确响应。

       第20行，当AUTH认证请求正确回应时，发送BASE64编码的登录名，进入等待SMTP 服务器正确响应。

       第27行，当服务器成功回应时，发送经过BASE64编码的登录密码。

       第34行，password235成功响应，发送发件人邮箱名。

       第41行，如果得到250 Mail OK的响应，发送收件人邮箱。

       第48行，如果收到250 Mail OK 的响应，请求发送数据，发送DATA 命令，进入等待354报头格式的响应。

       第55行，发送mime类型的邮件正文，然后等待服务器的回应。

       第62行，如果SMTP Server成功回应，邮件发送成功，此时把邮件发送成功的标志位置1。

程序编译无误以后烧录，打开串口工具，首先解析到smtp.126.com邮件服务器的IP，然后发送邮件，如果发送成功，会得到mail send OK的信息，结果如图23.6.1

 
图23.6.1 SMTP例程打印与邮件接收截图