Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II1 Systeme II – 9te Vorlesung Lehrstuhl für...

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

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Lehrstuhl für Kommunikationssysteme - Systeme II 1

Systeme II – 9te Vorlesung

Lehrstuhl für KommunikationssystemeInstitut für Informatik / Technische Fakultät

Universität Freiburg2009

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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 Seitenbeschreibungs-sprache (X)-HTML, die in der Client-Applikation auf Benutzerseite gerendert wird

• Früher einfache Datei auf Server, heute vielfach dynamisch generiert

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Letzte Vorlesung

‣ HTTP-Datenaustausch• Request / Response mit einfache, zeilenorientierten

Sequenzen vonZeichen

• Reihe verschiedener Request-Kommandos

• Responses mit bestimmten Statuscodes

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Electronic Mail

‣ Email 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 Email sind mehrere Protokolle beteiligt

• Stark mit DNS verknüpft

• Eigenen DNS Resource Record – MX (Mail Exchange)

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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)

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Email – 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 E-Mails

• Versenden von E-Mail über einen Mailserver

• Abrufen eingehender E-Mails von einem Mailserver

• Verwalten der Mailbox auf einem Mailserver

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Email – Komponenten

‣ Mailreader (MUA)• Verfassen von E-Mails

• Versenden von E-Mail über einen Mailserver

• Abrufen eingehender E-Mails von einem Mailserver

• Verwalten der Mailbox auf einem Mailserver

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Email – Komponenten

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Email – Komponenten

‣ Mailserver (MTA – Mail Transfer Agents)• Legen eingehende E-Mails der Nutzer in deren Mailboxes ab

• Nehmen von Nutzern gesendete E-Mails 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

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Email – Komponenten

• Hierzu:

- Ermittlung des korrekten Mailserver des Empfängers der E-Mails

- E-Mails müssen gespeichert werden, falls Mailserver des Empfängers nicht erreichbar ist

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Aufbau einer Email

‣ Generelle Spezifikation• [Briefkopf] (Header)

From: Bob Mailman <[email protected]>

To: Chef <[email protected]>, Mitarbeiter <[email protected]>

Cc: Mama <[email protected]>

Subject: Die elektronische Post

‣ [Textkorper] (Body)

Hallo, so funktioniert E-Mail

Tschau!

.

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Aufbau einer Email

‣ Zusatzinfos beim dem Senden

‣ Bevor die E-Mail abgeschickt wird, wird die E-Mail mit weiteren Angaben versehen:

• Envelope Sender- und Empfangeradressen ohne Beschreibungstext z.B.: <[email protected]>

• 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

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SMTP

‣ Simple Mail Transfer Protocol, Ursprünge sind ziemlich alt

‣ Aufgabe:• Transfer von E-Mails zwischen Mailservern

• Transfer von E-Mails 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

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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 E-Mails aus – jeder Mailserver ist Client und Server

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SMTP

‣ Problem: Daten werden generell unverschlüsselt übertragen• Sämtliche E-Mails 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

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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

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SMTP – Email verschicken

telnet mailserver.domain.de 25

220 msrv.domain.de ESMTP Sendmail 8.12.9; Tue, 18 Oct 2008 15:07:29 +0100 (CET)

HELO mua.sub.domain.de

250 msrv.domain.de Hello mua.sub.domain.de [13.175.12.7], pleased to meet you

MAIL FROM: [email protected]

250 2.1.0 [email protected]... Sender ok

RCPT TO: [email protected]

250 2.1.5 [email protected]... Recipient ok

‣ Mailkopf klar, nun Text, Daten ...

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SMTP – Email verschicken

DATA

354 Enter mail, end with "." on a line by itself

Subject: TEST Email

testing to talk directly to SMTP server

more text ...

.

250 2.0.0 h9MI7Tmo005722 Message accepted for delivery

QUIT

221 2.0.0 msrv.domain.de closing connection

‣ Mail beendet und verschickt (einfach mal selbst ausprobieren)

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SMTP – Response Codes

‣ Mail Server Response CodesCode Bedeutung

1xx Befehl akzeptiert, jedoch gestoppt anhalten / fortfahren?⇒

2xx Befehl erfolgreich ausgefuhrt nachster Befehl⇒

3xx Befehl akzeptiert, jedoch gestoppt Zusatzangaben⇒

4xx Temporarer Fehler

5xx Standiger Fehler

x0x Syntax

x1x Information

x2x Verbindung

x3x Nicht spezifiziert

x4x Nicht spezifiziert

x5x Mail System

xxY Genauere Beschreibung der Kategorie (aus 2 digit)

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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

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SMTP – Erweiterung

‣ Multipurpose Internet Mail Extensions zur:• Übertragung binärer Daten in E-Mails

• Anhängen von Dateien an E-Mails (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

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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 E-Mail darf mehrere Attachments enthalten

‣ Jedoch ohne Angabe von MIME-Headern wird weiterhin Text mit 7-Bit US-ASCII erwartet

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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

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SMTP – MIME Header

‣ Syntax MIME-Header• Header Content-Transfer-Encoding:

- Aufbau: Content-Transfer-Encoding: mechanism

- Mailreader kann bei unbekanntem mechanism Inhalt der E-Mail nicht darstellen

- Typische eingesetzte Verfahren: base64, 7bit, 8bit, binary, quoted-printable

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SMTP – MIME Header

Subject: Multipart TestMIME-Version: 1.0Content-Type: multipart/mixed; boundary=“----------

060003040705070005060705”------------060003040705070005060705Test Teil 1 – nur Text.------------060003040705070005060705Content-Transfer-Encoding: base64Content-Type: image/jpegbase64 encoded data ....................................base64 encoded data------------060003040705070005060705Test Teil 3 – wieder nur Text

‣ Anmerkungen• Boundary darf nicht im Body der E-Mail vorkommen

• Deshalb in der Regel eine lange Folge zufälliger Zeichen

• Anhand der boundary Rückschlüsse auf den MUA möglich

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Mailbox Zugriff

‣ Bisher• Transfer von E-Mails zwischen Mailservern

• Transfer von E-Mails 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

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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

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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

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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)

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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)

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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

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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

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Ende der siebten VorlesungEnde der neunten Vorlesung

Damit Abschluss der Applikationsschicht Implizit schon benutzt: TCP, UDP, Portnummern – Protokolle

und Eigenschaften der Transportschicht Die Schicht zwischen IP und den Anwendungen

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Ende der siebten VorlesungEnde der neunten Vorlesung

Pfingstpause, weiter geht es am Montag, den 8.6. mit der praktischen Übung und am Mittwoch, den 10.6. mit der nächsten Vorlesung

Alle relevanten Informationen auf der Webseite zur Vorlesung: http://www.ks.uni-freiburg.de/php_veranstaltungsdetail.php?id=28

Vorbereitung: Lesen des Kapitels 3 im Kurose&Ross und zu Transportschicht in der angegebenen Literatur!