〇 電子メールはどうやって送受信？ 意外と複雑なその規格。
今回は、インターネットの基本的なサービスである、電子メールについて解説する。受信で異なる規格を使うなど、意外と複雑だ。
電子メールは、インターネットで使えるサービスの代表格だ。送信者側と受信者側、それぞれの端末間で直接メッセージをやり取りするわけではなく、お互いに自分がアカウントを持つメールサービスのサーバー（メールサーバー）を介して、メッセージを送受信している（図1）。ただし、受信者側では手元の端末にメッセージが送られてくるわけではなく、端末側からメールサーバーに対して更新状況を確認し、必要に応じてサーバー上の「メールボックス」からメッセージを受け取る処理が必要となる。
さまざまな規格を併用。
そのため電子メールでは、送信と受信で異なる規格を利用している。これらと、機器間で受け渡されるメッセージの書式（フォーマット）に関する規格が電子メールの基本だ（図2）。
送信に関する規格は、端末からサーバーへの送信と、サーバーからサーバーへの送信で同じ規格が使われる。電子メールの通信の基本はここだ。一方、受信用の規格は、常時インターネットに接続しているとは限らないユーザーの端末でうまくメッセージを扱えるよう、送信用の規格とは独立して後から考案された。こちらは、2つの標準規格のほかに、マイクロソフトの独自規格や、Webサイトで電子メールを扱うWebメールといった技術なども利用される。これらは、用途やサービスに応じて使うものが決まる。
多くの情報を含むヘッダー。
最初に、メッセージの内容について見ていこう。そのフォーマットはIMF（Internet Message Format）という規格で定められている。
1通のメッセージは、そのメッセージに関する情報が記述された「ヘッダー」と、メッセージの本文や添付ファイルからなる「ボディー」で構成される（図3）。送信時には、これらが全てプレーンテキストのまま扱われる。
ヘッダーには、送信者、宛先、件名など、メールアプリの画面で確認できる項目以外にも多くの情報が含まれる。メールアプリの「Outlook」（図4）や、Webサービスの「Gmail」（図5）などには、ヘッダーを確認する機能が用意されており、実際に情報を見ることができる。
ヘッダーは、1行ごとに異なる情報が記述される。各行は情報の種類を示す「フィールド名」で始まる。フィールド名には多くの種類がある（図6）。これらの情報は、送信者のメールアプリが送信時に付加するだけでなく、「Received」のように、通信を中継するメールサーバーによって追加されるものもある。
一方、ボディーの構造には、IMFに加えて、MIME（Multipurpose Internet Mail Extensions）という規格も関わる。
実は、IMFの規格では、使用できる文字が半角英数記号の127文字（US-ASCII）、1行の文字数は改行コードを含めず最大998文字（推奨値は78文字）という制約がある。電子メールは、もともと米国で英語のテキストメッセージのやり取りのために開発された技術がベースになっており、現在も一定の互換性を維持するため、制約がそのままになっているのだ。
一方で、インターネットの拡大によって、多言語対応やテキスト以外のデータを送るニーズも高まった。そこで、拡張規格として開発されたのがMIMEだ。
MIMEで多言語化や添付を実現。
MIMEの考え方を簡単に言うと、送りたい言語のテキストやファイルをUS-ASCII形式の文字列に変換（エンコード）するルールや、ボディー内に「本文」と「添付ファイル」などの複数の要素を入れるルールを定めたものだ。
図3の例だと、ヘッダーではMIMEのバージョン表記と「Content-Type」がMIMEに関するものだ。データの種類（タイプ）が「multipart/mixed」であることと、「boundary」という名前の文字列が宣言されている。タイプは、「種類／形式」という形で表現され、「multipart/mixed」は、ボディーのデータが複数の要素（実体）で構成され（multipart）、それらが本文と添付ファイルのように、独立したものが混在している状態であることを意味している（mixed）。
ボディー部分では、boundaryで宣言された文字列を区切りとして、複数のデータがUS-ASCII形式の文字列に変換されて記述される。それぞれのパートの先頭には、そのパートのデータのタイプとエンコード形式などの情報がMIMEヘッダーとして記述される。図3では、最初の部分は文字コードがUTF-8（ユニコード）のテキストで、base64という規格でエンコード。続けて、JPEG方式の画像データが、「IMG_0001.jpg」という名前のファイルとして格納されており、同じくbase64方式でエンコードされているということになる。MIMEで利用される代表的なタイプを図7に示す。
ちなみに、図3の例では、ヘッダーのFrom、To、Subjectに日本語表記が含まれているが、実際のメッセージではこれらもエンコードされる。文字コードやエンコード方式はそれぞれのヘッダーで指定される。
送受信で異なるプロトコル。
次に、メッセージを送信する際の流れを見てみよう。
メッセージの送信には、SMTPというプロトコルが利用される。ユーザーの端末（メールアプリ）から送信用のメールサーバーに送る際にも、そのサーバーから宛先のサーバーに送る際にも、同じプロトコルが用いられる。
SMTPによる通信の流れを図8に示す。サーバー認証にはサービスが指定する方法を使用する。現在は悪用を防ぐため、端末から送信サーバーを利用する際には、認証がほぼ必須となっている。
サーバーは、送信元から送られてくるメッセージのヘッダーから送信者や受信者のアドレスの情報を得るのではなく、送信プログラムによって送られるコマンドの情報を使う。ヘッダーとは異なるアドレスも指定できるため、送信代行サービスなどが活用しているが、送信者を偽装するのに悪用されることもある。
受信者側のメールサーバーに届いたメールは、受信用のプロトコルなどを使ってユーザーの端末で表示される。実際には、受信用の技術というより、メールボックスのデータを操作する技術という方が実態に即しているかもしれない。
インターネット標準の規格としては、POPとIMAPの2種類がある（図9、図10）。POPは、メールボックスに届いたメッセージをユーザーの端末にダウンロードし、サーバーから削除。最終的なメッセージの保管はユーザー側で行うことを前提にした方式だ。バージョン番号込みで「POP3」とも呼ばれる。
これに対し、IMAPはユーザーの端末からメッセージボックスのデータを参照し、遠隔でメッセージを確認することを前提にした規格だ。一定期間分のメッセージを、一時データとして端末に保存することが多い。実際の管理はサーバー上のデータを対象にするため、端末からメールボックス上にフォルダーを作ってメッセージを分類する、送信したメッセージのコピーをサーバーに保存するといった機能も備える。バージョン番号込みで「IMAP4」とも呼ばれる。
このほか、マイクロソフトの独自方式であるExchange（図11）、GmailのようにWebブラウザーでメールボックスのデータを直接扱えるWebメールといった方式も利用される（図12）。
以上のように、電子メールではメッセージの送受信で異なるプロトコルが利用されるため、メールアプリの設定でも、異なる情報を登録する（図13）。送受信でサーバー名が異なることも多い。
電子メールのセキュリティ。
最後に、電子メールのセキュリティについて触れておく。
SMTPは、連載で以前解説したHTTPと同様に、通信を全て平文で行う。POPやIMAPも同様だ。そのため、現在は通信のセキュリティを確保するために、SSL/TLSを使って通信を暗号化することが多い。図13のように、メールアプリにも設定項目がある。
メッセージを第三者に読まれないようにする技術として、共通鍵暗号方式でボディー部分を暗号化して送るS/MIMEという技術もある。送信者と受信者の両者で電子証明書を取得する必要がある。このため導入のハードルは高いものの、業務に関するメッセージなどで、特に機密性が求められる場合に利用される。
セキュリティ上の問題としては、詐欺メール（フィッシングメール）への対策も重要だ。近年では、DNSサーバーに登録された追加情報を基に、実在の企業のメールアドレスを使って詐欺メールを送ることを防ぐ、SPF、DKIM、DMARCといった標準技術が開発され、少しずつ導入が進んでいる（図14）。
また、Gmailなどでは送信者情報にアイコンを設定できる。これを規格化し、ブランドロゴ画像の悪用を防ぐ技術なども開発されている（図15）。
