この記事では電子メールの仕組みについてIT初心者にも分かりやすく解説します。
電子メールの仕組み
- SMTPはメールの送信に使われるプロトコル。
- POPはメールの受信に使われるプロトコルで、受信者の端末にメールをダウンロードしてから閲覧する。
- IMAPはメールの受信に使われるプロトコルで、メールサーバに置いてあるメールを受信者の端末から閲覧しに行く。
- DNSサーバはドメイン名からIPアドレスを特定するサーバ。
基本情報では電子メールの仕組みに関する問題が出題されます。是非最後までご覧ください。
電子メールの送受信の仕組み
パソコンやスマホからメールを送信するとき、宛先のパソコンやスマホに直接メールが届けられる訳ではありません。メールサーバという電子メールを送受信するためのサーバを仲介してやり取りをします。メールサーバの中には送信の役割を持つSMTPサーバと受信の役割を持つPOPサーバもしくはIMAPサーバが存在します。POPサーバとIMAPサーバの違いについては後で詳しく見ていきます。
メールの送受信の流れ
①送信者のPCから送信者のSMTPサーバへメールを送る
②送信者のSMTPサーバが宛先のメールサーバのIPアドレスをDNSサーバへ
問い合わせる
③DNSサーバから回答があったIPアドレスを元に宛先のSMTPサーバへ
メールを送る
④受信者が設定した方法でメールを受信する
（POPサーバかIMAPサーバで受信方法が変わる）
メールの送受信に必要なサーバは「SMTPサーバ」「DNSサーバ」「POPサーバ」「IMAPサーバ」の4つです。これらのサーバについて詳しく解説します。
SMTPサーバ
SMTPはメールを送信する時に使われるプロトコルです。SMTPサーバは下のような役割を果たします。
・送信者のPCから送信するメールを受け取る
・DNSサーバに宛先のIPアドレスを問い合わせる
・宛先のSMTPサーバにメールを送る
・受信者のSMTPサーバは受信サーバ(POPサーバかIMAPサーバ)にメールを渡す
SMTP-AUTH
SMTP-AUTHとは送信者のPCからSMTPサーバにメールを送る時に、正しいユーザかどうかを認証して確認する仕組みです。
元々のSMTPサーバは誰でも自由にメールの送信を依頼することが可能でした。その結果、スパムメールやウイルスメール等が無差別に送信可能な状況になっていました。
そこでSMTPサーバにメールを送る時にIDとパスワードで正規のユーザかどうかを認証して確認する仕組みがSMTP-AUTHです。
SMTP-AUTHを使うことで不正メールの送信を防ぐことが出来ます。
SPF
SPFは受信者が、届いたメールが正規の送信者からのメールなのかを確認する技術です。
SPFで認証する流れ
①送信者のメールサーバがDNSサーバにIPアドレスを問い合わせる時に、DNSサーバが送信元のIPアドレスを記録しておく。
②受信者のメールサーバにメールが届く。
③受信者のメールサーバが、届いたメールの送信者情報が正規のものかどうか、DNSサーバに問い合わせて確認する。
MIME
SMTPではテキストしか送信できず、添付ファイルや音声、画像の送信は出来ませんでした。これらの送信を可能にするためにメールの機能を拡張したものがMIMEです。
MIME
添付ファイル、音声、画像の送受信を可能にする仕組み
メールヘッダ
SMTPでメールを送信する時、メールの本文に様々な情報を加えます。この情報をメールヘッダと言います。メールヘッダは出題頻度が低いのでそこまで一生懸命覚える必要はありません。
| From | メールの送信者 |
|---|---|
| To | メールの送信先 |
| Cc | メールの送信先。一般的に念のために送る場合に使う。 |
| Bcc | メールの送信先。受信者はBccに誰が入っているか確認出来ない。 |
| Date | メールを送信した日時 |
| Received | メールがたどってきたサーバの経路 |
| X-Mailer | メール作成に使用したソフトウェア |
DNSサーバ
DNSはドメイン名とIPアドレスを変換する役割を持ちます。メールアドレス「×××@gmail.com」の@以降がSMTPサーバを表すドメイン名です。
コンピュータはドメイン名を理解できないので、ドメイン名をIPアドレスに変換する必要があります。なのでDNSサーバに問い合わせて宛先のIPアドレスを取得します。
POPサーバ
POPはメールを受信する時に使われるプロトコルです。POPでは受信者の端末にメールをダウンロードしてからメールを閲覧します。
メールを端末にダウンロードするのでPOPサーバにメールが残らず、POPサーバの容量を効率よく使えます。また、ダウンロードしたメールはオフラインでも閲覧が可能です。しかし、端末からメールを削除すると、POPサーバにもメールが残っていないので、もう入手することが出来ません。
IMAPサーバ
IMAPはメールを受信する時に使われるプロトコルです。IMAPではメールサーバに置いているメールを受信者の端末から閲覧します。
メールサーバに置いているメールを端末から確認するので、複数端末からメールを確認出来ます。また、PCやスマホを替えたときもデータの移行をする必要がありません。しかし、オンラインでしかメールを確認できません。
各プロトコルのポート番号
SMTP、DNS、POP、IMAPにはそれぞれ固有のポート番号が割り振られています。
| SMTP | 25番 |
|---|---|
| DNS | 53番 |
| POP3 | 110番 |
| IMAP | 143番 |
POP3はPOPをバージョンアップさせたものです。基本情報の範囲では実質同じものと考えてもらって問題ありません。
基本情報技術者試験での出題例
サンプル問題問27
基本情報技術者
科目A サンプル問題問27
TCP/IPを利用している環境で，電子メールに画像データなどを添付するための規格はどれか。
ア JPEG イ MIME ウ MPEG エ SMTP
正解は”イ”
MIMEは添付ファイル、音声、画像の送受信を可能にする仕組みです。
サンプル問題問37、令和元年度秋期問44、
平成29年度春期問44
基本情報技術者
科目A サンプル問題問37、午前試験 令和元年度秋期問44、平成29年度春期問44
電子メールをドメインAの送信者がドメインBの宛先に送信するとき，送信者をドメインAのメールサーバで認証するためのものはどれか。
ア APOP
ウ S/MIME
イ POP3
エ SMTP-AUTH
正解は”エ”
送信者が正規ユーザかどうかを送信者側のメールサーバで認証するのはSMTP-AUTHです。
平成30年度秋期問34
基本情報技術者 午前試験
平成30年度秋期問34
インターネットにおける電子メールの規約で，ヘッダフィールドの拡張を行い，テキストだけでなく，音声，画像なども扱えるようにしたものはどれか。
ア HTML
ウ MIME
イ MHS
エ SMTP
正解は”ウ”
平成30年度秋期問45
基本情報技術者 午前試験
平成30年度秋期問45
自社の中継用メールサーバで，接続元IPアドレス，電子メールの送信者のメールアドレスのドメイン名，及び電子メールの受信者のメールアドレスのドメイン名から成るログを取得するとき，外部ネットワークからの第三者中継と判断できるログはどれか。ここで，AAA.168.1.5 と AAA.168.1.10 は自社のグローバルIPアドレスとし，BBB.45.67.89 と BBB.45.67.90 は社外のグローバルIPアドレスとする。a.b.c は自社のドメイン名とし，a.b.d と a.b.e は他社のドメイン名とする。また，IPアドレスとドメイン名は詐称されていないものとする。
正解は”ウ”
外部ネットワークからの第三者中継なので、送信元（送信者）も送信先（受信者）も外部のアドレスになります。
表の中で、接続元IPアドレス・送信者のドメイン名・受信者のドメイン名の全てが自社以外なのは”ウ”だけです。よって答えは”ウ”です。
平成30年度春期問34
基本情報技術者 午前試験
平成30年度春期問34
電子メールのヘッダフィールドのうち，SMTPでメッセージが転送される過程で削除されるものはどれか。
ア Bcc
ウ Received
イ Date
エ X-Mailer
正解は”ア”
他の受信者にアドレスが見えないようにメールを送信する時に使うのがBccなので、BccはSMTPで転送する過程で削除されます。
平成30年度春期問40
基本情報技術者 午前試験
平成30年度春期問40
SPF(Sender Policy Framework)の仕組みはどれか。
ア 電子メールを受信するサーバが，電子メールに付与されているディジタル署名を使って，送信元ドメインの詐称がないことを確認する。
イ 電子メールを受信するサーバが，電子メールの送信元のドメイン情報と，電子メールを送信したサーバのIPアドレスから，ドメインの詐称がないことを確認する。
ウ 電子メールを送信するサーバが，送信する電子メールの送信者の上司からの承認が得られるまで，一時的に電子メールの送信を保留する。
エ 電子メールを送信するサーバが，電子メールの宛先のドメインや送信者のメールアドレスを問わず，全ての電子メールをアーカイブする。
正解は”イ”
平成30年度春期問44
基本情報技術者 午前試験
平成30年度春期問44
社内ネットワークとインターネットの接続点に，ステートフルインスペクション機能をもたない，静的なパケットフィルタリング型のファイアウォールを設置している。このネットワーク構成において，社内のPCからインターネット上のSMTPサーバに電子メールを送信できるようにするとき，ファイアウォールで通過を許可するTCPパケットのポート番号の組合せはどれか。ここで，SMTP通信には，デフォルトのポート番号を使うものとする。
正解は”ウ”
SMTPはポート番号25番を使用します。
ウを見てみると、宛先がSMTPサーバの時に宛先ポート番号が25番、送信元がSMTPサーバの時に送信元ポート番号が25番になっているので正しいです。
ちなみに、1024番未満のポート番号はウェルノウンポート番号と呼ばれ、SMTPのような特定のプロトコルが使うポート番号となっています。なので、データを送信する際は1024番以上のポート番号を使用します。
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