基于esmtp的水文數(shù)據(jù)共享方法設(shè)計與實現(xiàn)

1、<p>　　基于ESMTP的水文數(shù)據(jù)共享方法設(shè)計與實現(xiàn)</p><p>　　摘 要 針對水利部門數(shù)據(jù)共享的高成本、低效率現(xiàn)狀，提出一種通過email方式進行水文數(shù)據(jù)共享的方法。通過對ESMTP和POP3協(xié)議的應(yīng)用，發(fā)送方將數(shù)據(jù)打包作為郵件的附件發(fā)送，接收方解析郵件，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。該方法靈活方便，運行成本低。本文對協(xié)議進行了簡單說明，同時對數(shù)據(jù)交換流程和實現(xiàn)類圖進行了詳細說明。 </p>

2、<p>　　關(guān)鍵詞 水文數(shù)據(jù)共享，ESMTP，POP3</p><p><b>　　0 引言</b></p><p>　　當前，水利信息化正在水利行業(yè)大力推行，其中水文數(shù)據(jù)的共享是水資源管理以及防洪抗災(zāi)等決策支持的核心。由于水利部門管轄流域分布廣，各水文管理單位地域分散，管理機制多是采用集中-分散方式。管理站采集數(shù)據(jù)后傳送給各個分中心，再由分中心將信息

3、匯總后發(fā)送給管理局（或水利廳），使得管理局（或水利廳）能對管轄范圍的水情信息進行整體把握，做出決策分析；此外，因為河流之間的聯(lián)動關(guān)系，各分中心、管理站之間也需要相互通信，因此水文信息的互傳及共享十分必要。</p><p>　　目前水文信息的互傳及共享采用的方式主要有以下三種：1，電話（傳真）；2，公用通信信道；3，VPN（或網(wǎng)站）進行數(shù)據(jù)共享。但這三種方式有其明顯的不足之處：電話（傳真）方式需要人工參與，限制了工

4、作人員的工作范圍和處理事情的靈活性，而且需要接收方人工錄入數(shù)據(jù)，這樣效率很低且缺乏實時性。公用通信信道方式通常利用PSTN、GSM、GPRS等進行數(shù)據(jù)傳輸，這種方法傳送的數(shù)據(jù)量受限且運行費用較高。通過VPN（或網(wǎng)站）進行數(shù)據(jù)共享，這種方式相對于前兩種而言，真正實現(xiàn)了信息化，但建立VPN或網(wǎng)站都需要較高的投資和后期高昂的維護費用，這阻礙了它的廣泛應(yīng)用及推廣。</p><p>　　為了彌補上述方法的不足，本文提出了基

5、于email方式的水文數(shù)據(jù)共享的方法，通過郵件的收發(fā)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議身份驗證來實現(xiàn)信息的互傳，實現(xiàn)無人工參與的數(shù)據(jù)共享。該方法簡單、高效，只要能上網(wǎng)，不需要額外的系統(tǒng)維護成本，對于大多經(jīng)濟還不發(fā)達的水利單位具有實用性。</p><p>　　1 郵件收發(fā)協(xié)議簡介</p><p>　　1.1 POP3協(xié)議</p><p>　　POP適用于C/S結(jié)構(gòu)的脫機模型的電子郵件協(xié)議

6、，目前已發(fā)展到第三版，稱POP3。</p><p>　　在POP3協(xié)議中有三種狀態(tài)：認可狀態(tài)，處理狀態(tài)，和更新狀態(tài)。當客戶機與服務(wù)器建立聯(lián)系時，一旦客戶機提供了自己身份并成功確認，即由認可狀態(tài)轉(zhuǎn)入處理狀態(tài)，在完成相應(yīng)的操作后客戶機發(fā)出QUIT命令，則進入更新狀態(tài)，更新之后重返認可狀態(tài)。</p><p>　　一般情況下，大多數(shù)現(xiàn)有的POP3客戶與服務(wù)器執(zhí)行采用ASCII明文發(fā)送用戶名和口令，

7、在認可狀態(tài)等待客戶連接的情況下，客戶發(fā)出連接，并由命令USER/PASS對在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送明文用戶名和口令給服務(wù)器進行身份確認。一旦確認成功，便轉(zhuǎn)入處理狀態(tài)。</p><p>　　1.2 ESMTP協(xié)議</p><p>　　ESMTP英文全稱是“Extended SMTP”，是對SMTP協(xié)議的擴展，為了防止垃圾郵件的泛濫，采用了身份驗證機制。在登陸服務(wù)器后需經(jīng)過身份驗證才能發(fā)信。其他部分同S

8、MTP協(xié)議基本一樣。命令A(yù)UTH LOGIN表示開始身份驗證，然后是用戶名和密碼的驗證。用戶名和密碼都是使用Base64編碼。</p><p>　　1.2.1 SMTP協(xié)議：</p><p>　　SMTP稱為簡單郵件傳輸協(xié)議（Simple Mail Transfer Protocol），目標是向用戶提供高效、可靠的郵件傳輸。SMTP的一個重要特點是它能夠在傳送中接力傳送郵件，即郵件可以通

9、過不同網(wǎng)絡(luò)上的主機接力式傳送。工作在兩種情況下：一是電子郵件從客戶機傳輸?shù)椒?wù)器；二是從某一個服務(wù)器傳輸?shù)搅硪粋€服務(wù)器。SMTP是個請求/響應(yīng)協(xié)議，它監(jiān)聽25號端口，用于接收用戶的Mail請求，并與遠端Mail服務(wù)器建立SMTP連接?？蛻舳讼蚍?wù)器發(fā)送請求命令，服務(wù)器向客戶端返回一些響應(yīng)信息。命令和響應(yīng)都是基于ASCII文本，并以CR和LF符結(jié)束。響應(yīng)包括一個表示返回狀態(tài)的三位數(shù)字代碼。</p><p>　　1.

10、2.2 Base64編碼：</p><p>　　由于歷史原因，Email只被允許傳送ASCII字符，即一個8位字節(jié)的低7位。因此，如果您發(fā)送了一封帶有非ASCII字符（即字節(jié)的最高位是1）的Email通過有“歷史問題”的網(wǎng)關(guān)時就可能會出現(xiàn)問題。網(wǎng)關(guān)可能會把最高位置為0而產(chǎn)生錯誤?；谝陨系囊恍┲饕虍a(chǎn)生了Base64編碼。</p><p>　　Base64編碼的思想是采用64個基本的A

11、SCII碼字符對數(shù)據(jù)進行重新編碼。它將需要編碼的數(shù)據(jù)拆分成字節(jié)數(shù)組。以3個字節(jié)為一組。按順序排列24位數(shù)據(jù)，再把這24位數(shù)據(jù)分成4組，即每組6位。再在每組的最高位前補兩個0湊足一個字節(jié)。這樣就把一個3字節(jié)為一組的數(shù)據(jù)重新編碼成了4個字節(jié)。當所要編碼的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)不是3的整倍數(shù)，也就是說在分組時最后一組不夠3個字節(jié)。這時在最后一組填充1到2個0字節(jié)。并在最后編碼完成后在結(jié)尾添加1到2個“=”。</p><p>　　

12、2 水文信息共享系統(tǒng)實現(xiàn)</p><p>　　該系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)郵件收發(fā)協(xié)議進行水文信息的傳送。從信息保密的角度出發(fā)，發(fā)送協(xié)議我們采用具有身份驗證機制的ESMTP協(xié)議；從信息可讀性角度出發(fā)，即信息編碼方式的限制，我們通過Base64編碼進行解決；接收采用通用的POP3協(xié)議完成。</p><p>　　2.1 數(shù)據(jù)交換流程</p><p>　　當分中心需要將信息上報給管理處

13、時，需要先設(shè)置郵件發(fā)送端口號以及郵件服務(wù)器，接著驗證用戶身份，然后是發(fā)送信息的添加和發(fā)送；接收方利用POP3協(xié)議到郵件服務(wù)器上進行下載，其中關(guān)鍵是附件的處理，當信息從郵件服務(wù)器中下載到接收方，則完成了一次信息交換。</p><p>　　圖1 數(shù)據(jù)交換示意圖</p><p>　　從上圖中可以把整個數(shù)據(jù)交換流程劃分為三個部分：郵件發(fā)送，郵件接收和郵件處理。</p><p&g

14、t;　　1）郵件發(fā)送：把郵件從本地發(fā)送到郵件服務(wù)器。</p><p>　　首先，設(shè)置郵件發(fā)送的端口號和郵件服務(wù)器；進行服務(wù)器連接；</p><p>　　其次，將用戶名和密碼經(jīng)過Base64編碼，并且發(fā)送進行驗證；</p><p><b>　　最后，郵件發(fā)送。</b></p><p>　　2）郵件接收：把郵件從服務(wù)器下載到

15、本地并處理附件。</p><p>　　主要應(yīng)用POP3協(xié)議將郵件從服務(wù)器進行郵件下載。其主要流程如圖3所示：</p><p><b>　　圖2 發(fā)郵件流程圖</b></p><p>　　首先，設(shè)置郵件接收端口號和下載郵件服務(wù)器；然后進行服務(wù)器連接；</p><p>　　其次，用戶名和密碼檢驗；</p>&l

16、t;p>　　最后，郵件接收和附件處理。</p><p><b>　　圖3 收郵件流程圖</b></p><p>　　3）郵件處理：構(gòu)建和分析郵件的各個部件（郵件頭，郵件體，附件等）。</p><p>　　該部分為整個系統(tǒng)實現(xiàn)的重點也是關(guān)鍵。它主要完成郵件體的生成、附件添加、以及接收郵件后郵件的解析和附件的處理等。</p>&

17、lt;p>　　郵件的生成主要通過CMimeMessage、CMimeBody、CMimeHeader類。首先創(chuàng)建CMimeField類創(chuàng)建郵件項列表，然后CMimeHeader進行郵件的頭部的生成，并存放到郵件項列表中；郵件體通過CMimeBody進行創(chuàng)建，加載附件，最后再調(diào)用CMimeMessage類構(gòu)成郵件；實現(xiàn)代碼如下：</p><p>　　CMimeMessage mail;</p>

18、<p>　　//設(shè)置郵件各項的值</p><p>　　mail.SetFrom(MailAddress);</p><p>　　mail.SetTo(DestinationAddress);</p><p>　　mail.SetSubject("郵件主題");</p><p>　　mail.SetDate();&

19、lt;/p><p>　　mail.SetVersion();</p><p>　　mail.SetContentType("multipart/mixed");</p><p>　　mail.SetBoundary();</p><p><b>　　//創(chuàng)建郵件體</b></p><p

20、>　　CMimeBody* pBp;</p><p>　　pBp = mail.CreatePart();</p><p>　　pBp-&gt;SetText("數(shù)據(jù)見附件");</p><p>　　pBp = mail.CreatePart();</p><p><b>　　//添加附件</

21、b></p><p>　　pBp-&gt;SetDescription("attachment"); </p><p>　　pBp-&gt;SetTransferEncoding("base64");</p><p>　　pBp-&gt;ReadFromFile("附件");&

22、lt;/p><p><b>　　圖4 郵件收發(fā)類圖</b></p><p>　　郵件解析主要實現(xiàn)郵件附件的處理，它通過定義中間文檔將附件拷貝到內(nèi)存當中，然后再從內(nèi)存中將數(shù)據(jù)讀出，然后以與郵件名同名的文件將附件存放到用戶設(shè)定的目錄下；實現(xiàn)代碼如下：</p><p>　　CStdioFile File;</p><p>　　Fi

23、le.Open("a.txt",CFile::modeCreate|CFile::modeWrite); </p><p>　　LONG size = 0,nsize =0;</p><p><b>　　//接受郵件到文件</b></p><p>　　while(size &lt;= lSize ) </p&g

24、t;<p><b>　　{</b></p><p><b>　　//接受郵件</b></p><p>　　nsize=m_wsSocket.Receive(buf,10240); </p><p>　　size =size + nsize;</p><p>　　File.Write(b

25、uf,nsize);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　File.Flush();</p><p>　　File.Close();</p><p>　　//打開接收到的文件</p><p>　　File.Open("a.txt",CFile::mode

26、Read); </p><p><b>　　//得到文件的大小</b></p><p>　　LONG FileSize=File.GetLength();</p><p>　　//建立緩沖區(qū)來存放讀取文件的內(nèi)容</p><p>　　char* pBuff = new char[FileSize];</p>

27、<p>　　File.Read(pBuff,size); //讀取文件到緩沖區(qū)</p><p>　　File.Close(); //關(guān)閉文件</p><p>　　File.Remove("a.txt");</p><p>　　CMimeMessage mail; </p><p>　　mail.Load(pBuf

28、f,size); </p><p>　　CMimeBody::CBodyList bodies; // 定義變量</p><p>　　Int nCount=mail.GetBodyPartList(bodies); </p><p>　　CMimeBody::CBodyList::const_iterator it; </p><p><

29、;b>　　//獲得附件</b></p><p>　　for (it=bodies.begin(); it!=bodies.end(); it++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　CMimeBody* pBP = *it;</p><p>　　if (pBP-&gt;

30、IsAttachment())</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　//獲得附件名</b></p><p>　　string strName = pBP-&gt;GetName();</p><p>　　//存儲附件到當前目錄</p><p

31、>　　pBP-&gt;WriteToFile(FilePath+strName.c_str());</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　delete pBuff; //刪除緩沖區(qū)</p><p>　　3 數(shù)據(jù)交換類圖及其

32、實現(xiàn)</p><p>　　該系統(tǒng)采用Visual C++6.0進行開發(fā)，將數(shù)據(jù)交換流程中三個主要部分封裝為標準動態(tài)鏈接庫。該模塊具有通用性，可應(yīng)用于需要進行數(shù)據(jù)交換和共享的系統(tǒng)。</p><p>　　從圖4中可以看出通過CMimeHeader，CMimeBody和CMimeMessage主要用于郵件體的生成和解析；CSmtp類用于郵件發(fā)送；CPop3用于郵件接收。</p>&

33、lt;p><b>　　4 結(jié)語</b></p><p>　　基于Email方式的水文數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)為目前水文數(shù)據(jù)的互傳和共享提供了一種新的方式，該方法高效、簡單易行，只要開通了Internet網(wǎng)絡(luò)即可應(yīng)用，無運行維護費用。目前該系統(tǒng)在都江堰灌區(qū)東風(fēng)渠管理處應(yīng)用良好。</p><p><b>　　參考文獻</b></p>

34、;<p>　　[1] 潘愛民譯. Visual C++技術(shù)內(nèi)幕（第4版）[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2004</p><p>　　[2] 汪曉平，鐘軍. Visual C++網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議分析與應(yīng)用實現(xiàn)[M]. 北京：人民郵電出版社，2003</p><p>　　[3] 張建云，姚永熙，唐鎮(zhèn)松. 我國水文自動測報系統(tǒng)的發(fā)展與探討[J]. 水文，2006，26（3）：53-5