基于POP3协议的电子邮件接收程序的设计论文
南阳理工学院
毕业设计论文
题 目 学 院 专 业 基于POP3协议的电子邮件接收程序的设计 软件学院 软件工程 08级软件工程7班
王志杰
刘凯
班 级 姓 名 指导教师
2012 年 3 月 26 日
目 录
摘 要 ............................................................................................................................................. 2
1、引 言 .................................................................................................................................. 3
1.1 课程设计的内容 ............................................................................................................... 3
1.2 课程设计的要求 ............................................................................................................... 3
2、设计平台简介 ...................................................................................................................... 3
2.1 VC++ ................................................................................................................................... 3
3、邮件接收协议 ...................................................................................................................... 5
3.1 POP3简介 .......................................................................................................................... 5
4、设计原理 ............................................................................................................................... 8
4.1 POP3交互模型 ............................................................................................................ 8
5、课程设计步骤 ...................................................................................................................... 9
5.1 函数构造 ............................................................................................................................ 9
5.2 接收邮件的步骤 ............................................................................................................. 15
6、测试 ....................................................................................................................................... 19
6.1 测试目的 .......................................................................................................................... 19
6.2 测试环境 .......................................................................................................................... 19
6.3 测试结果 .......................................................................................................................... 19
6.4 结果分析 .......................................................................................................................... 20
7、出现的问题及解决方法 ................................................................................................. 20
7.1设计中出现的问题 .......................................................................................................... 20
7.2解决方法 ........................................................................................................................... 20
参考文献 ........................................................................................................................................ 21
摘 要
电子邮件可以使人们有效地进行电子化的数据异地交换。Internet以电子邮件服务推动着人类的通信行为不断发展，邮件的接收系统。本论文以Visual C#为开发平台，利用Socket 套接字编程，实现了基于POP3协议的邮件接收程序，介绍了POP3协议的原理及电子邮件接收程序的设计与实现方法。
随着Internet/Intranet的迅猛发展，电子邮件（E-Mail）已成为因特网上非常流行、非常方便的通信方式。电子邮件技术不断进步，邮件协议也不断发展。目前应用最广泛的电子邮件收件协议是POP3。本文采用微软最新的.NET技术，以Visual C#为开发平台，利用Socket套接字编程开发了基于POP3协议的邮件接收程序，现对相关原理及具体设计进行讨论。
关键词 课程设计；电子邮件；接收程序；POP3；Socket；Visual C#
1、引 言
随着Internet/Intranet的迅猛发展，电子邮件（E-Mail）已成为因特网上非常流行、非常方便的通信方式。电子邮件技术不断进步，邮件协议也不断发展。目前应用最广泛的电子邮件收件协议是POP3。本文采用微软最新的.NET技术，以Visual C#为开发平台，利用Socket套接字编程开发了基于POP3协议的邮件接收程序，现对相关原理及具体设计进行讨论。
1.1 毕业设计的内容
运用C#语言设计一个邮件程序实现邮件的接收
1.2 毕业设计的要求
（1）按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计结果。
（2）通过课程设计培养学生严谨的科学态度，认真的工作作风和团队协作精神。
（3）学会文献检索的基本方法和综合运用文献的能力。
（4）在老师的指导下，要求每个学生独立完成课程设计的全部内容。
2、设计平台简介
2.1 Visual C#
（1）背景
VC++是微软公司开发的一个IDE(集成开发环境),换句话说,就是使用C++的一个开发平台。VC++是Windows平台上的C++编程环境，学习VC要了解很多Windows平台的特性并且还要掌握MFC、ATL、COM等的知识，难度比较大。Windows下编程需要了解Windows的消息机制以及回调（callback）函数的原理；MFC是Win32API的包装类，需要理解文档视图类的结构，窗口类的结构，消息流向等
等；COM是代码共享的二进制标准，需要掌握其基本原理等等。
Visual C#作为Visual Studio的一个组件，可以通过安装Visual Studio来获得。VC作为一个主流的开发平台一直深受编程爱好者的喜爱，但是很多人却对它的入门感到难于上青天，究其原因主要是大家对他错误的认识造成的，严格的来说VC++不是门语言，虽然它和C++之间有密切的关系,如果形象点比喻的话，可以把C++看作为一种“工业标准”，而VC++则是某种操作系统平台下的“厂商标准”,而“厂商标准”是在遵循“工业标准”的前提下扩展而来的。
（2）基本模式
Visual C#应用程序的开发主要有两种模式，一种是WIN API方式，另一种则是MFC方式。VC基于C，C++语言，主要由是MFC组成，是与系统联系非常紧密的编程工具，它兼有高级，和低级语言的双重性，功能强大，灵活，执行效率高，几乎可说VC在 Windows平台无所不能。最大缺点是开发效率不高。
（3）适用范围【1】
1、 VC主要是针对Windows系统，适合一些系统级的开发，可以方便实现一些底层的调用。在VC里边嵌入汇编语言很简单。
2、 VC主要用在驱动程序开发。
3、 VC执行效率高,当对系统性能要求很高的时候，可用VC开发。
4、 VC主要适用于游戏开发。
5、 VC多用于单片机，工业控制等软件开发，如直接对I/O地址操作，就要用C++。
6、 VC适用开发高效，短小，轻量级的COM组件,DLL。比如WEB上的控件。
7、 VC可以开发优秀的基于通信的程序。
8、 VC可以开发高效灵活的文件操作程序。
9、 VC可以开发灵活高效的数据库操作程序。
10、VC是编CAD软件的唯一选择。包括AUTOCAD，UG的二次开发。
11、 VC在多线程、网络通信、分布应用方面，VC++有不可比拟的优势。
3、邮件接收协议
3.1 POP3简介
POP3（Post Office Protocol Version 3），即邮局办公协议，该协议用于接收邮件的双方（ 客户机、POP3服务器）进行通信。使用该协议，用户可以脱机阅读信件，而不必把客户机长期连接到网络上，以减少网络费用。POP3协议允许用户以一定的方式从保存邮件的服务器（ 即POP3服务器）上取走自己的邮件。
3.2 POP3协议工作原理【2】
POP3提供了一种客户机/服务器脱机模型，客户机通过向服务器发送一些命令来完成相应的操作。客户机能够发送的命令与它所处的状态有关。协议中定义了三种状态：即确认状态（Authorization State）、处理状态（Transaction State）和更新状态（Update State）。在不同的状态下，客户机可以向服务器发送的命令是有区别的，某些命令还会导致状态的转换。POP3交互过程中的常用命令和状态转换如图3.2.1和表3.2.1所示。
图3.2.1 POP3的状态转换示意图
表3.2.1 一些常用的POP3命令
POP3服务器一般使用的是TCP的110号端口。当客户机与服务器建立TCP连接时，POP3服务器向客户机发回一个问候，交互过程即进入确认状态。此时，若客户机提供了自己的身份并成功确认，即由确认状态转入处理状态；在这个状态，用户可用相应的命令处理自己的邮件。在完成相应的处理过程后客户机发出QUIT命令，则进入更新状态；在此状态下，POP3服务器释放邮件资源并返回一个告别响应；最后关闭TCP连接。
通过POP3命令查询电子邮件时，客户机可以下载指定的邮件，然后对邮件进行删除或修改操作都无需与服务器进一步交互。客户机向服务器发送命令并等待响应，POP3命令采用命令行形式，用ASCII码表示。服务器响应是由一行或多行组成，其中，第一行以ASCII文本+OK, 或-ERR开始，分别指出相应的操作是成功还是失败。
POP3命令包含一个大小写无关的关键字和一个或多个参量，所有的命令以（ 回车换行符）作为其结束标志。关键字和参量必须是非控制符的ASCII码字符。关键字和参量之间，参量和参量之间由一个空格字符分隔开。关键字长不大于四个字符，每个参量最长可到40个字符。
POP3响应包含一个状态标志和一个跟随其后的附加信息。响应也用
作为其结束标志。响应最长到512字节，其中包括协议定义了两个状态标志：正确（“ +OK”）和错误（“ -ERR”）。服务器用大写格式发送“ +OK”和“ -ERR”。如果响应是多行的，则每行以结束。当响应的所有行被发送后，接着发送多行响应的结束标志行，该行仅包含一个句点“.”和一个对【3】。
4、设计原理
4.1 POP3交互模型
该模型基本原理为：POP3接收者对POP3
发送者进行初始化连接，发送者对接收者发送询问指令“READY”,接收者则向发送者提交所要接收数据的要求，发送者做出回应，并发送数据。接收者则开始接收数据。发送者发送完数据后，提出断开请求，并断开连接。数据接收过程完成。
5、课程设计步骤
5.1 函数构造
Windows Socket类是对Windows Socket API的封装，其中包括，CSocket和cAsyncSocket类，使用它们能够大大简化网络通信程序的编写。套接字的数据结构中包括下面五种数据:
(1)本机主机端口：接收报文或数据报的进程。
(2)本机主机地址：接收数据包的主机。
(3)远地协议端口：目的进程或程序。
(4)远地主机端口：目的主机。
(5)协议：程序在网络上传输数据时使用的协议。
本应用程序就是使用Windows sockets编程设计的。
在接收电子邮件时，必然需要涉及到连接服务器，接收数据，接收响应以及断开等一系列操作．这就需要设计一个类来封装这些操作，在该应用程序中制定了一个CSMTP类。该类的定义如下所示，
#define SMTP_PORT 25
#define RESPONSE_BUFFER_SIZE 1024
class CSMTP
{
Public;
CSMTP(LPCTSTR szSMTPServerName,UINT nPort=
SMTP_PORT);
virtual～CSMTP();
void SetServerProperties(LPCTSTR szSMTPserverName,
UINT nPort=SMTP_PORT);
CString GetlastError();
UINT GetPort();
BOOL Disconnect();
BOOL Connect();
virtual BOOL FormatMAilMessage(CMailMessage * msg
);
BOOL getMessage(CMailMessage * msg); CString GetserverHostName(); Private;
BOOL get_response(UINT response_expected); CString cook_body(CMailMessage * msg); CString m_serror; BOOL m_bconnected; UINT m_nPort;
CString m_sSMTPServerHostName; CSocket m_wsSMTPServer; protected；
virtuaI BOOL transmit_message(CMailMessage * msg );
struct response_code {
UINT nResponse; TCHAR * sMessage; };
enum eResponse {
GENERIC_SUCCESS = O， CONNECT_SUCCESS， DATA_SUCCESS, QUIT_SUCCESS， LAST_RESPONSE );
TCHAR * response_buf;
static response_code response_table[];);
其中，m_sError成员代表错误信息，m_bConnected表示是否建立连接;m_bPort表示SMTP服务器所使用的端口号，m_sSMTPserverHostName表示SMTP服务器的主
机名(地址);m_waSMTPserver则为将与SMTP服务器建立连接的套接字对
象;response_table表示由服务器返回的响应，而eResponse列举了所有可能出现的错误。
因为电子邮件有其特殊的结构，不单简单地将其作为文本进行处理。例如，邮件必须在邮件头和邮件体后发送，而在收信时，先需要解析邮件头和邮件体．CMailMessage类是对邮件进行格式化编码的一个类【4】。 CSMTP类的构造函数如下所示:
CSMTP: ; CSMTP(LPCTSTR szSMTPServerName， UINT nPort)
{ASSERT(szSMTPServerName l = NULL); AfxSocketInit();
m_sSMTPserverHostName = azSMTPServerName; m_nPort = nPort; m_bConnected = FALSE; m_sError = _T(“OK”); response_buf = NULL;}
在这里调用AfxsocketInit函数以初始化Window Sockets类的使用，此外还验证其他类成员是否合法，或为其赋值。
#include "mySock.h" //添加套接字类的包含文件 .........
class CPop3Dlg : public CDialog {
// Construction public:
void Disp(LONG flag); //在不同的会话阶段显示不同的信息 mySock pop3Socket; //套接字类对象实例
CPop3Dlg(CWnd* pParent = NULL); // standard constructor ...........
（2）pop3Dlg.cpp实现文件 #include "stdafx.h" #include "pop3.h"
#include "pop3Dlg.h"
#include "mySock.h" //手工添加的包含语句 ...................
BOOL CPop3Dlg::OnInitDialog() {
.............
// TODO: Add extra initialization here //用户在这里添加控件成员变量的初始化代码
m_strServer = _T("pop.sina.com.cn"); //POP3服务器地址 m_strUser = _T("example"); //邮箱的用户名 m_strPass = _T("123456"); //口令
m_bolDel = FALSE; //下载邮件后不删除 m_Info = _T(""); //多文本框清空
return TRUE; // return TRUE unless you set the focus to a control }
.................
//以下是事件处理函数和其他成员函数的代码 //当用户点击"连接"按钮时，执行此函数 void CPop3Dlg::OnBtnConn() {
//设定pop3类的对话框指针变量，使之指向本对话框，以便传递信息 pop3Socket.SetParent(this);
UpdateData(TRUE); //取来用户在对话框中输入的数据 pop3Socket.Create(); //创建套接字对象的底层套接字 pop3Socket.Connect((LPCSTR)m_strServer,110); //连接pop3服务器 m_Info = ""; //多文本列表框清空 UpdateData(FALSE); //更新用户界面 }
//当用户点击"断开"按钮时，执行此函数 void CPop3Dlg::OnBtnDisc()
{
pop3Socket.Close(); }
//当用户点击"查看邮件"按钮时，执行此函数 void CPop3Dlg::OnBtnView() { int i;
i = m_ctrList.GetCurSel(); //获得用户在组合框中的选择 //获得并显示指定信件的基本属性及信件内容 m_Info += pop3Socket.GetMsgStuff(i); m_Info += pop3Socket.GetMsgBody(i); }
//在不同的情况下，向用户显示不同的信息 void CPop3Dlg::Disp(LONG flag) {
CString s; switch(flag) {
case S_CONNECT: //已连接到服务器，显示信息 s = "已连接到"+m_strServer+"...\r\n"; m_Info+=s; //禁用连接按钮
GetDlgItem(IDC_BTN_CONN)->EnableWindow(FALSE); //启用断开按钮
GetDlgItem(IDC_BTN_DISC)->EnableWindow(TRUE); //禁用查看邮件按钮
GetDlgItem(IDC_BTN_VIEW)->EnableWindow(FALSE); break;
case S_RECEIVE://收到服务器发来的响应，显示它的内容
m_Info+=pop3Socket.lastMsg; break;
case S_CLOSE: //显示关闭连接的信息 m_Info+=pop3Socket.error; s = "连接已经关闭\r\n"; m_Info+=s; //启用连接按钮
GetDlgItem(IDC_BTN_CONN)->EnableWindow(TRUE); //禁用断开按钮
GetDlgItem(IDC_BTN_DISC)->EnableWindow(FALSE); break;
case S_GETNUM: //已经知道了邮箱中信件的总数
s.Format("邮箱中共有 %d 封信\r\n",pop3Socket.numMsg); m_Info+=s; break;
case S_GETSIZE: //显示信件的大小
s.Format("信箱中信件大小为：%d字节\r\n",pop3Socket.sizeMsg); m_Info+=s; break;
case S_ENDRETR: //所有信件已下载完毕，显示信息
s.Format("共下载了 %d 封信件\r\n",pop3Socket.msgs.size()); m_Info+=s;
//如果有信件下载，启用查看邮件按钮 if((pop3Socket.msgs.size())>0)
GetDlgItem(IDC_BTN_VIEW)->EnableWindow(TRUE); break; }
UpdateData(FALSE); //更新用户界面 }
//当点击“存储”按钮时，执行此函数。
void CPop3Dlg::OnBtnSave() { int i; CString s;
i = m_ctrList.GetCurSel();
//获得指定信件的基本属性及信件内容 s = pop3Socket.GetMsgStuff(i); s += pop3Socket.GetMsgBody(i);
CFileDialog dlg(FALSE); if(dlg.DoModal()==IDOK) {
CFile file(dlg.GetPathName(),
CFile::modeCreate | CFile::modeWrite | CFile::typeBinary); file.Write((LPCSTR)s,s.GetLength()); file.Close(); } }
5.2 接收邮件的步骤
(1). 建立与服务器的连接。具体工作由Connect函数完成。部分Connect函数代码如下所示:
BOOL CSMTP:; Connect() { „„
if(! m_wsSMTPServer．Create()) {m_sError=_T(“无法创建套接字!”); delete response_buf; response_buf = NULL; return FALSE;)
if(! M_wsSMTPserver．Connect(GetServerHostName ()，GetPort()))
{m_sError = _T(“无法连接到服务器”); M_sSMTPserver．Close(); delete response_but; response-buf = NULL; return FALSEI;}
if(! Get_response(CONNECT_SUCCESS)) {m_sError = _T(“服务器投有响应”); M_wsSMTPServer．Close(); delete response_buf； response_buf = NULL; return FALSE;)
sHello．Format(_T(“HELO％s\r\n”)，local_host); m_wsSMTPServer．Get((LPCTSTR)sHello，sHello． Getlength()); „„}
（2）．建立连接后从服务器接收邮件。这个工作由GetMessage函数完成。GetMessage函数代码如下：
BOOL CSMTP：：GetMessage(CMailMessage * msg) {if(! m_bConnected)
{m_sError = _T(“必须首先创建连接!”)； return FALSE;)
if(FormatMailMessage(msg)==FALSE) {return FALSE;)
if(transmit_message(msg)==FALSE) {return FALSE；) return TRUE;)
前面介绍过电子邮件有其特殊的格式，在这里FormatMailMessage函数就是用于格式化邮件信息的。Transmit_message函数将邮件进到服务器上。部分Transmit_message函数代码如下所示：
BOOL CSMTP::transmit_message(CMailMessage * msg)
{„„sFrom．Format_T(“MAIL From：＼r＼n” )，(LPCTSTR)msg一>m_sFrom);
M_wsSMTPServer．Get((LPCTSTR)sFrom,sFrom． GctLength());
if(! Get_response(GENERIC_SUCCESS)) return FALSEl;
for(int i=O;iGetNumRecipients(); i++) {msg一>GetRecipient(sEmail，sTemp，i); sTo．Format(_T(“RCPT TO;\r\n”)，(LPCT STR)sEmail);
m_wsSMTPServer．Get( (LPCTSTR)sTemp,sTemp． GetLength());
Get_response(GENERIC_SUCCESS);) sTemp=_T(“DATA\r\n”);
m_wsSMTPServer．Get((LPCTSTR)sTemp，sTemp． GetLength());
if(! Get_response(DATA_SUCCESS)) {return FALSE；}
m_wsSMTPserver．Get((LPCTSTR)msg一>m_ sHeader，g一>m_sHeader．GetLength()); sTemp = cook_body(msg);
m_wsSMTPServer．Get((LPCTSTR)sTemp，sTemp． GetLength());
sTemp = _T(“\r\n.\r\n”);
m_wsSMTPServer．Get((LPCTSTR)sTemp，sTemp. GetLength());
if{! Get_response(GENERIC_SUCCESS)) {return FALSE；} Return TRUE;}
在此函数中，首先发送MAIL命令，通知服务器收信人的邮箱地址。然后发进RCPT命令，通知服务器发信人的邮箱地址。需要注意的是，在有多个发信人
时，必须为每个发信人都发送一次RCPT命令，通知服务器将要进行邮件数据的传输。此后，分别将邮件头和邮件体从服务器上接收下来。这里需要注意一点：当邮件数据接收完毕后，需要额外发送一个“回车／换行„„回车/换行”信号，以通知邮件数据传输完毕．
（3）. 当邮件接收完毕后，一般不需要保持与SMTP服务器的连接，而断开的工作由Disconnect函数完成。Disconnect代码如下：
BOOL CSMTP: : Disconnect() {BOOL ret; if(! m_bConnected) return TRUE;
CString sQuit = _T(“QUIT\r\n”);
m_wsSMTPserver．send((LPCTSTR)sQuit，sQuit． GetLength());
Ret = get_response(QUIT_SUCCESS); m_wsSMTPServer．Close(); if(response_buf ! = NULL) {delete[]response_buf; Response_buf = NULL;} M_bConnected = FALSE; return ret;}
首先向SMTP服务器发送QUIT命令，关闭邮件传输会话;然后调用套接字对象的Close函数关闭套接字，最后将类对象所占用的内存释放。
6、测试
6.1 测试目的
检测邮件接收程序是否能接收邮件。
6.2 测试环境
Windows XP
6.3 测试结果
与服务器取得联系之后，对目标邮件进行接收，证明邮件可以正常接收，具体的接收界面如下图6.3.1所示：
图6.3.1接收电子邮件程序主界面
6.4 结果分析
邮件接收成功，本程序实现邮件接收功能。
7、出现的问题及解决方法
7.1设计中出现的问题
（1）设计初没有接触尝试过对相似系统的设计； （2）设计时编写程式不是很顺利； （3）调试程序是出现很多错误； （4）软件界面过于简洁。
7.2解决方法
（1）找来相关资料，经过一番研究，对该系统有了较清晰的认识，才开始着手于正式设计。
（2）经过一段时间的研究，找到了可行的函数模式。 （3）不断地耐心调试，直至出现满意的结果。 （4）经过相应的修改，终于达到了较好的效果。
参考文献
[1] Al Stevens,Clayton Walnum 著,林丽闺，别红霞等译.标准C++宝典，2001. 北京：电子工业出版社.
[2]朱岩，高伟 编著.标准Windows程序设计-Visual C++与MFC及Win32 API的应用，1997.北京：人民邮电出版社.
[3]李博轩等 著. Visual C++6.0 网络及 Internet开发指南[M],2000.北京：清华大学出版社.
[4]邓亚平 著.计算机网络[M],1999.北京：北京邮电出版社.