CN104394068A

CN104394068A - 一种基于商用客户端的短波E-mail发送、接收以及通信方法

Info

Publication number: CN104394068A
Application number: CN201410770430.1A
Authority: CN
Inventors: 陈祖刚
Original assignee: 722th Research Institute of CSIC
Current assignee: 722th Research Institute of CSIC
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2034-12-15
Also published as: CN104394068B

Abstract

本发明提供一种基于商用客户端的短波E-mail发送、接收以及通信方法，本发明在邮件客户端与短波电台的连接之间增加客户端邮件服务代理，在邮件服务器与短波电台的连接之间增加服务器端邮件服务代理，邮件服务代理对外提供标准的SMTP/POP3协议接口，保证了用户可以直接使用商用客户端和服务器；数据传输过程中，在不减少数据交互信息的同时减少数据交互的次数，以降低短波通信中的turnaround时间对数据传输的影响，使得邮件传输效率提升，也使得在短波信道条件较差时，基于商用客户端进行短波E-mail通信成为可能；本发明通过多数据帧连发的方式，保证数据传输可靠性的同时，提高了短波信道的传输效率。

Description

一种基于商用客户端的短波E-mail发送、接收以及通信方法

技术领域

本发明涉及短波通信技术领域，更具体地，涉及一种基于商用客户端的短波E-mail发送、接收以及通信方法。

背景技术

E-mail是短波信道上提供的最主要的应用服务。短波信道有带宽低、质量不稳定、干扰严重、turnaround时间过长等特点，如果直接将有线网络中广泛应用的商用E-mail软件用于短波信道，将导致这些软件在大部分情况下都会效率低下，甚至很多时候这些软件使用的基于TCP/IP协议的SMTP/POP3等邮件传输协议根本无法运行。基于此，现在广泛使用的短波信道E-mail通信方法，均是为用户提供简化的、专用的邮件传输客户端软件和服务器软件，客户端和服务器直接与短波电台连接，由短波电台实现邮件报文的无线传输。但是，这样的系统仍存在以下问题：客户端和服务器软件为专用，可操作性和稳定性与商用软件有差距，导致用户体验较差；并且开发代价大，不同短波系统下的专用邮件系统很难兼容；另外，由于IP协议在设计时，并未考虑短波信道的特点，导致在短波信道上直接转发IP包时会使信道传输效率降低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于商用客户端的短波E-mail发送、接收与通信方法，可极大地提高基于商用客户端的短波E-mail传输效率，适用于不同的信道条件，实现了不同短波系统下邮件传输系统的通用性。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于商用客户端的短波E-mail发送方法，用于实现商用客户端通过短波电台向服务器发送邮件，在商用客户端与短波电台之间增加客户端邮件服务代理，在短波电台与服务器之间增加服务器端邮件服务代理，所述发送方法包括步骤：

S11、客户端邮件服务代理通过SMTP协议接收来自邮件发送方客户端的邮件，并记录SMTP交互过程中的信息为SMTP交互信息，所述SMTP交互信息包括服务器名称、客户端名称、发件人E-mail地址、收件人地址、抄送人E-mail地址；

S12、客户端邮件服务代理将步骤S11中接收的SMTP交互信息和邮件分别封装成为邮件认证数据包和邮件内容数据包；

S13、客户端邮件服务代理根据短波电台的传输速度，计算适合短波信道传输的帧长m₁，将邮件认证数据包按照帧长m₁分成多个数据帧；

S14、客户端邮件服务代理根据短波电台的turnaround时间，计算单次传输时适合连续传输的数据帧数n₁，并以n₁帧为一组，将所述步骤S13中分成的多个数据帧按照多帧连发可靠传输的方式经短波电台发送至服务器端邮件服务代理；

S15、服务器端邮件服务代理收到数据帧后，将数据帧合并为邮件认证数据包，提取SMTP交互信息进行邮件发送认证，所述认证为对服务器名称、客户端名称、发件人E-mail地址、收件人E-mail地址、抄送人E-mail地址信息进行有效性检查；认证结束后，以n₁帧为一组按照多帧连发可靠传输的方式经短波电台向客户端邮件服务代理发送认证成功数据包；

S16、客户端邮件服务代理接收到所述认证成功数据包后，按照帧长m₁将所述邮件内容数据包分成多个数据帧，以n₁帧为一组按照多帧连发可靠传输的方式经短波电台发送给服务器端邮件服务代理；

S17、服务器端邮件服务代理收到数据帧后，将其合并为邮件内容数据包，从中提取出邮件，经短波电台客户端邮件服务代理发送邮件成功数据包；

S18、服务器将步骤S17中提取出的邮件通过STMP协议发送至服务器，其SMTP协议交互过程中需要的信息从所述SMTP交互信息中提取。

作为进一步优选地，所述步骤S13中，帧长m₁的计算方式为：设短波电台的传输速度为x₁bps，则m₁取值为x₁/10≤m₁≤x₁/6Bytes。

作为进一步优选地，所述步骤S14中，帧数n₁的计算方式为：设短波电台的turnaround时间为y₁秒，则n₁取值为6y₁≤n₁≤10y₁。

作为进一步优选地，所述步骤S14中，多帧连发数据可靠传输方式为，客户端邮件服务代理连续发出n₁帧后，才等待服务器端邮件服务代理回复确认帧。

相应地，本发明还提供一种基于商用客户端的短波E-mail接收方法，用于实现商用客户端通过短波电台接收服务器发送的邮件，在商用客户端与短波电台间增加客户端邮件服务代理，在短波电台与服务器之间增加服务器端邮件服务代理，所述接收方法包括，

S21、服务器通过SMTP协议发送邮件到服务器端邮件服务代理，服务器端邮件服务代理接收邮件并记录SMTP交互过程中的信息为SMTP交互信息，所述SMTP交互信息包括服务器名称、客户端名称、发件人E-mail地址、收件人E-mail地址、抄送人E-mail地址；

S22、服务器端邮件服务代理将步骤S21中接收的SMTP交互信息和邮件分别封装成为邮件认证数据包和邮件内容数据包；

S23、服务器端邮件服务代理根据短波电台的传输速度，计算适合短波信道传输的帧长m₂，将邮件认证数据包按照帧长m₂分成多个数据帧；

S24、服务器端邮件服务代理根据短波电台的turnaround时间，计算单次传输时适合连续传输的数据帧数n₂，并以n₂帧为一组，将所述步骤S23中分成的多个数据帧按照多帧连发可靠传输的方式经短波电台发送至客户端邮件服务代理；

S25、客户端邮件服务代理收到数据帧后，将数据帧合并为邮件认证数据包，提取SMTP交互信息进行邮件发送认证，所述认证为对服务器名称、客户端名称、发件人E-mail地址、收件人E-mail地址、抄送人E-mail地址信息进行有效性检查；认证结束后，以n₂帧为一组按照多帧连发可靠传输的方式经短波电台向服务器端邮件服务代理发送认证成功数据包；

S26、服务器端邮件服务代理接收到所述邮件内容数据包后，按照帧长m₂将所述认证成功数据包分成多个数据帧，以n₂帧为一组按照多帧连发可靠传输的方式经短波电台发送给客户端邮件服务代理；

S27、客户端邮件服务代理收到数据帧后，将其合并为邮件内容数据包，从中提取出邮件，经短波电台向服务器端邮件服务代理发送邮件成功数据包；

S28、邮件接收方客户端通过POP3协议从客户端邮件服务代理处提取所述邮件。

作为进一步优选地，所述步骤S23中，帧长m₂的计算方式为：设短波电台的传输速度为x₂bps，则m₂取值为x₂/10≤m₂≤x₂/6Bytes。

作为进一步优选地，所述步骤S24中，帧数n₂的计算方式为：设短波电台的turnaround时间为y₂秒，则n₂取值为6y₂≤n₂≤10y₂。

作为进一步优选地，所述步骤S24中，多帧连发数据可靠传输方式为，服务器端邮件服务代理连续发出n₁帧后，才等待客户端邮件服务代理回复确认帧。

相应地，本发明还提供一种基于商用客户端的短波E-mail通信方法，用于实现商用客户端通过短波电台向服务器发送邮件或接收服务器发送的邮件，在商用客户端与短波电台间增加客户端邮件服务代理，在短波电台与服务器之间增加服务器端邮件服务代理，所述方法包括：

S1、完成短波E-mail发送方法；

S2、完成短波E-mail接收方法。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：本发明客户端与客户端邮件服务代理之间采用标准的SMTP/POP3协议进行邮件传输，服务器与服务器端邮件服务代理之间采用标准的SMTP协议进行邮件传输，因此用户可以采用通用商用客户端和服务器，使得用户不必采用专用的邮件系统，实现了不同短波系统下邮件传输的通用性；现有技术中采用SMTP协议时的邮件数据交互过程需要7个回合，本发明考虑到短波信道的turnaround时间过长，频繁的交互过程会导致数据传输效率极低，甚至协议无法正常工作，本发明中将在短波信道中的数据交互过程简化，只需2个回合；可有效提高邮件传输效率；本发明采用多帧连发可靠传输方式，可节省大量确认帧的传输时间，节省大量数据帧丢失时的超时等待时间，并降低短波信道上的负载，可以很好地提供短波通信的效率。

本发明在邮件客户端与短波电台的连接之间，以及邮件服务器与短波电台的连接之间，增加了邮件服务代理，该代理对外提供标准的SMTP/POP3协议接口，保证了用户可以直接使用商用客户端和服务器，使得基于本发明通信方法的邮件系统具有通用性；数据传输过程中，在不减少数据交互信息的同时减少数据交互的次数，降低了短波通信中的turnaroud时间过长对数据传输的影响，使得邮件传输效率提升，也使得在短波信道条件较差时，基于商用客户端进行短波E-mail通信成为可能；通过多数据帧连发的方式，保证数据传输可靠性的同时，提高了短波信道的传输效率。

附图说明

图1(a)为常规数据可靠传输方式示意图；

图1(b)为本发明多帧连发数据可靠传输方式示意图；

图2为常规基于商用客户端短波E-mail通信系统结构图；

图3基于本发明方法的商用客户端短波E-mail通信系统结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明方法在客户端与短波电台的连接之间，以及服务器与短波电台的连接之间，增加邮件服务代理模块，该模块包括邮件发送处理和邮件接收处理两个功能。

邮件发送处理的含义是，客户端邮件服务代理(以下简称客户端代理)接收到用户通过客户端发送来的邮件，将其通过短波电台转发到服务器端邮件服务代理(以下简称服务器代理)，再由服务器代理发送到服务器。其处理流程如下：

S11、客户端代理通过SMTP协议(Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议)接收来自邮件发送方客户端的邮件，其接收邮件的同时，记录SMTP交互过程中的信息为SMTP交互信息，所述SMTP交互信息包括服务器名称、客户端名称、发件人E-mail地址、收件人地址、抄送人E-mail地址；

S12、客户端代理将步骤S11中接收的SMTP交互信息和邮件分别封装成为邮件认证数据包和邮件内容数据包；

S13、客户端代理根据短波电台的传输速度，计算适合短波信道传输的帧长m₁，将邮件认证数据包按照帧长m₁分成多个数据帧；

S14、客户端代理根据短波电台的turnaround时间(turnaround时间是电台由接收数据状态转换到发送数据状态的综合时间，其值受电台网络协议协商时间、Modem的转换时间、交织算法时间、数据包加密压缩时间、电台收发转换时间、无线电波传输时延等因素影响，在上述各因素确定的条件下，某短波电台的turnaround时间为已知)，计算单次传输时适合连续传输的数据帧数n₁，并以n₁帧为一组，将所述步骤S13中分成的多个数据帧按照多帧连发可靠传输的方式经短波电台发送至服务器代理；

S15、服务器代理收到数据帧后，将数据帧合并为邮件认证数据包，提取SMTP交互信息进行邮件发送认证，所述认证为对服务器名称、客户端名称、发件人E-mail地址、收件人E-mail地址、抄送人E-mail地址信息进行有效性检查；认证结束后，以n₁帧为一组按照多帧连发可靠传输的方式经短波电台向客户端代理发送认证成功数据包；

S16、客户端代理接收到所述认证成功数据包后，按照帧长m₁将所述邮件内容数据包分成多个数据帧，以n₁帧为一组按照多帧连发可靠传输的方式经短波电台发送给服务器代理；

S17、服务器代理收到数据帧后，将其合并为邮件内容数据包，从中提取出邮件，经短波电台向客户端代理发送邮件成功数据包；

上述步骤S13中，帧长m₁的计算方式为：设短波电台的传输速度为x₁bps，则m₁取值为x₁/10≤m₁≤x₁/6Bytes，优选为x₁/8Bytes。

上述步骤S14中，帧数n₁的计算方式为：设短波电台的turnaround时间为y₁秒，则n₁取值为6y₁≤n₁≤10y₁，优选为10y₁。

其中的多帧连发可靠传输方式的原理图如图1所示。图1(a)为常规的数据可靠传输方式，发送方每发出一帧，均需等待接收方回复确认帧。在数据帧有丢失时，发送方需等待到超时，才重发该帧。图1(b)中为本发明采用多帧连发数据可靠传输方式，发送方连续发出n₁帧后，才等待接收方回复确认帧。即使数据帧有丢失，发送方也不需要对丢失包进行超时等待，上述确认帧为对该组所有数据帧的确认。

邮件接收处理的含义是：服务器代理接收到服务器发送来的邮件，将其通过短波电台转发到客户端，再由客户端来接收邮件。其处理流程为：

S21、服务器通过SMTP协议发送邮件到服务器代理，服务器代理接收邮件的同时，记录SMTP交互过程中的信息为SMTP交互信息，所述SMTP交互信息包括服务器名称、客户端名称、发件人E-mail地址、收件人E-mail地址、抄送人E-mail地址；

S22、服务器代理将步骤S21中接收的SMTP交互信息和邮件分别封装成为邮件认证数据包和邮件内容数据包；

S23、服务器代理根据短波电台的传输速度，计算适合短波信道传输的帧长m₂，将邮件认证数据包按照帧长m₂分成多个数据帧；

S24、服务器端代理根据短波电台的turnaround时间，计算单次传输时适合连续传输的数据帧数n₂，并以n₂帧为一组，将所述步骤S23中分成的多个数据帧按照多帧连发可靠传输的方式经短波电台发送至客户端代理；

S25、客户端代理收到数据帧后，将数据帧合并为邮件认证数据包，提取SMTP交互信息进行邮件发送认证，所述认证为对服务器名称、客户端名称、发件人E-mail地址、收件人E-mail地址、抄送人E-mail地址信息进行有效性检查；认证结束后，以n₂帧为一组按照多帧连发可靠传输的方式经短波电台向服务器代理发送认证成功数据包；

S26、服务器代理接收到所述认证成功数据包后，按照帧长m₂将所述邮件内容数据包分成多个数据帧，以n₂帧为一组按照多帧连发可靠传输的方式经短波电台发送给客户端代理；

S27、客户端代理收到数据帧后，将其合并为邮件内容数据包，从中提取出邮件，经短波电台向服务器代理发送邮件成功数据包；

S28、邮件接收方客户端通过POP3协议(Post Office Protocol-Version 3,邮局协议版本3)从客户端代理处提取所述邮件。

上述步骤S23中，帧长m₂的计算方式为：设短波电台的传输速度为xbps，则m₂取值为x₂/10≤m₂≤x₂/6Bytes，优选为x₂/8Bytes。步骤S23中，需要重新计算合适的帧长，因为接收邮件的客户端和发送邮件的客户端可能在不同的短波节点上，它们的速率可能不同，所以帧长也可能不同。

上述步骤S24中，帧数n₂的计算方式为：设短波电台的turnaround时间为y₂秒，则n₂取值为6y₂≤n₂≤10y₂，优选为10y₂。其中的多帧连发可靠传输方式与邮件发送流程中描述的一致。

从步骤S11、S18、S21、S22可以看出，客户端与客户端代理之间采用标准的SMTP/POP3协议进行邮件传输，服务器与服务器代理之间采用标准的SMTP协议进行邮件传输，所以用户可以采用商用客户端和服务器。从步骤S12～S17以及步骤S22～S27可以看出，通常情况下采用SMTP协议时的邮件数据交互过程需要7个回合；本发明中将数据交互过程简化后，只需要邮件认证传输、邮件内容传输共两个回合，可有效提高邮件传输效率。从步骤S14和S24采用多帧连发可靠传输方式，可节省大量确认帧的传输时间，节省大量数据帧丢失时的超时等待时间，并降低短波信道上的负载，可以很好地提供短波通信的效率。

本发明在邮件客户端与短波电台的连接之间，以及邮件服务器与短波电台的连接之间，增加了邮件服务代理，该代理对外提供标准的SMTP/POP3协议接口，保证了用户可以直接使用商用客户端和服务器；数据传输过程中，在不减少数据交互信息的同时减少数据交互的次数，降低了短波通信中的turnaround时间过长对数据传输的影响，使得邮件传输效率提升，也使得在短波信道条件较差时，基于商用客户端进行短波E-mail通信成为可能；通过多数据帧连发的方式，保证数据传输可靠性的同时，提高了短波信道的传输效率。

以下结合一个具体实施例对本发明做进一步说明。

如图2所示，首先搭建一个现有技术中常规的基于商用客户端的短波E-mail通信系统。附图说明和通信操作过程如下。

(1)系统包括客户端A1、客户端A2、服务器C。A1为邮件发送端，A2为邮件接收端；A1和C之间，以及A1和C之间通过短波仿真链路连接，该链路使用Shunra VE SMB Edition软件模拟。

(2)A1、A2为免费软件outlook，C选择免费软件hMailServer。A1中“发送邮件服务器”配置为C的IP地址，A2中“接收邮件服务器”配置为C的IP地址。

(3)在该系统下进行邮件传输实验。调整Shunra VE SMB Edition软件的参数，模拟不同的短波通信环境，查看邮件传输效果。在turnaround时间为3秒的情况下，在不同的传输速率、误码率时邮件通信情况下，模拟的邮件传输效果如表1所示。

表1常规商用客户端短波E-mail通信结果统计表

表中数值的含义为：在当前误码率和速率条件下，在1小时的时间内，发送长度为4000Bytes的邮件的数量。

下面搭建基于本发明方法的邮件传输系统。系统搭建方式如图3所示，附图说明和通信操作过程如下。

(1)系统包括客户端A11、客户端A12、服务器C1、A11对应的邮件服务代理B11、A12对应的邮件服务代理B12、C1对应的邮件服务代理B13。A11为邮件发送端，A12为邮件接收端；B11和B13之间，以及B12和B13之间通过短波仿真链路连接，该链路使用Shunra VE SMB Edition软件模拟。

(2)A11、A12为免费软件outlook，C1选择免费软件hMailServer。A11中“发送邮件服务器”配置为B11的IP地址，A12中“接收邮件服务器”配置为B12的IP地址，B11中“转发邮件服务器”配置为B13的IP地址；B13中“转发邮件服务器”配置为B12的IP地址。

(3)在该系统下进行邮件传输实验。在不同传输速率下，适合短波信道传输的帧长m，以及单次传输时适合连续传输的数据帧数n的取值情况如表2所示。调整Shunra VE SMB Edition软件的参数，模拟不同的短波通信环境，查看邮件传输效果。在turnaround时间为3秒的情况下，在不同的传输速率、误码率时邮件通信情况下，模拟的邮件传输效果如表3所示。

表2不同传输速率条件下参数选择情况表

表3本发明商用客户端短波E-mail通信结果统计表

对比表1和表3的效果可知，采用本发明的通信方法，在信道条件较好时，可极大地提高基于商用客户端的短波E-mail传输效率，在信道条件较差时，使基于商用客户端的短波E-mail传输成为可能。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于商用客户端的短波E-mail发送方法，用于实现商用客户端通过短波电台向服务器发送邮件，其特征在于，在商用客户端与短波电台之间增加客户端邮件服务代理，在短波电台与服务器之间增加服务器端邮件服务代理，所述发送方法包括步骤：

2.如权利要求1所述的基于商用客户端的短波E-mail发送方法，其特征在于，所述步骤S13中，帧长m₁的计算方式为：设短波电台的传输速度为x₁bps，则m₁取值为x₁/10≤m₁≤x₁/6Bytes。

3.如权利要求1所述的基于商用客户端的短波E-mail发送方法，其特征在于，所述步骤S14中，帧数n₁的计算方式为：设短波电台的turnaround时间为y₁秒，则n₁取值为6y₁≤n₁≤10y₁。

4.如权利要求1所述的基于商用客户端的短波E-mail发送方法，其特征在于，所述步骤S14中，多帧连发数据可靠传输方式为，客户端邮件服务代理连续发出n₁帧后，才等待服务器端邮件服务代理回复确认帧。

5.一种基于商用客户端的短波E-mail接收方法，用于实现商用客户端通过短波电台接收服务器发送的邮件，其特征在于，在商用客户端与短波电台之间增加客户端邮件服务代理，在短波电台与服务器之间增加服务器端邮件服务代理，所述接收方法包括，

6.如权利要求5所述的基于商用客户端的短波E-mail接收方法，其特征在于，所述步骤S23中，帧长m₂的计算方式为：设短波电台的传输速度为x₂bps，则m₂取值为x₂/10≤m₂≤x₂/6Bytes。

7.如权利要求5所述的基于商用客户端的短波E-mail接收方法，其特征在于，所述步骤S24中，帧数n₂的计算方式为：设短波电台的turnaround时间为y₂秒，则n₂取值为6y₂≤n₂≤10y₂。

8.如权利要求5所述的基于商用客户端的短波E-mail接收方法，其特征在于，所述步骤S24中，多帧连发数据可靠传输方式为，服务器端邮件服务代理连续发出n₁帧后，才等待客户端邮件服务代理回复确认帧。

9.一种基于商用客户端的短波E-mail通信方法，用于实现商用客户端通过短波电台向服务器发送邮件或接收服务器发送的邮件，其特征在于，在商用客户端与短波电台之间增加客户端邮件服务代理，在短波电台与服务器之间增加服务器端邮件服务代理，所述方法包括：

S1、完成如权利要求1-4任一项所述的基于商用客户端的短波E-mail发送方法；

S2、完成如权利要求5-8任一项所述的基于商用客户端的短波E-mail接收方法。