移動郵件系統(tǒng)的關鍵技術研究
中國電信股份有限公司上海研究院 吳煜 唐綺薇 邢青 2008/12/17
隨著第三代移動通信時代的到來，特別是Push技術的廣泛應用，將傳統(tǒng)電子郵件轉移到移動終端上提供隨時隨地收發(fā)郵件的移動郵件業(yè)務正逐步發(fā)展起來。移動郵件是指基于移動終端操作且具有主動推送能力的電子郵件服務，也稱為Push Email。國際上盛行的RIM公司開發(fā)的“黑莓”業(yè)務就是一個典型的Push Mail服務。在國內，中國移動率先引進了“黑莓”服務；聯(lián)通在其彩e業(yè)務的基礎上進行部分功能升級，也推出了品牌為“紅莓”的Push Email服務。Push Email服務的優(yōu)勢是利用移動終端的便攜性和主動推送消息，讓用戶可以在任何地點第一時間接收和處理電子郵件的服務。
提供移動郵件服務通常分為兩類：大眾郵件和企業(yè)郵件。由于這兩類郵件服務提供的方式不同，實現(xiàn)移動郵件服務的解決方案也有所不同。大眾郵件指的是我們日常所使用的互聯(lián)網(wǎng)提供的免費郵件系統(tǒng)，如新浪、21CN、163等郵箱。企業(yè)郵件是指企業(yè)內部使用的專用郵件系統(tǒng)，如Exchange、Domino郵箱等。
移動郵件業(yè)務中涉及的網(wǎng)元主要有移動郵件客戶端、移動郵件服務器和移動郵件代理。其中：移動郵件客戶端主要是配合終端進行郵件的收發(fā)以及對本地郵件進行操作的客戶端軟件。移動郵件服務器主要負責互聯(lián)網(wǎng)郵箱的郵件獲取、郵件處理、郵件推送、移動郵件代理的數(shù)據(jù)轉發(fā)、終端內容適配等。移動郵件代理功能和移動郵件服務器功能類似，主要區(qū)別在于移動郵件代理位于企業(yè)防火墻后，負責企業(yè)內部郵箱（如Ex－chage、Domino郵件系統(tǒng)），也可以理解為輕量級的移動郵件服務器。短信中心負責下發(fā)OMAEMN郵件到達通知。
以上的架構符合OMAMEM框架的移動郵件總體架構示意。運營商和企業(yè)在業(yè)務開展過程中可以根據(jù)業(yè)務需求、用戶群定位和網(wǎng)絡條件進行調整。
推送技術
在傳統(tǒng)的電子郵件系統(tǒng)中，新郵件發(fā)送到用戶的郵箱賬號中，用戶通過郵件客戶端或者WEB方式去讀取郵件，這種方式需要由用戶主動發(fā)起獲取郵件的請求，稱為PULL方式。這種方式需要由用戶主動發(fā)起，而用戶并不知道什么時候有新郵件到達，所以在這種方式下用戶無法及時處理郵件。
推送技術則不同，當新郵件到達時，郵件系統(tǒng)主動把郵件推送給用戶，而不需要用戶發(fā)起請求。推送技術是隨著移動技術的發(fā)展而興起的，主要是由于移動終端一直由用戶攜帶在身邊，這樣通過推送技術，用戶具備實時處理新郵件的可能。
移動郵件有多種推送方式，主要有SMSPUSH、MMSPUSH、WAPPUSH以及客戶端PUSH四種。
SMS PUSH是采用短信的方式把郵件部分內容發(fā)送給用戶，由于短信承載的數(shù)據(jù)量限制（一條短信為70個漢字），這種方式只能把郵件標題以及部分正文推送給用戶。MMS PUSH是采用MMS的方式把郵件發(fā)送給用戶，MMS的承載量較大，可以包括正文和部分附件，但是MMS推送也有其限制，它只能針對一封郵件，并且用戶無法再做后續(xù)的交互操作，例如回復郵件、轉發(fā)郵件等。
WAP PUSH是采用發(fā)送給用戶一個WAP PUSH通知的方式，WAP PUSH通知包括郵件的基本信息以及一個指向郵件存儲空間的URL鏈接，用戶通過訪問這個鏈接可以閱讀整個郵件，也可以執(zhí)行回復、轉發(fā)、刪除等操作。這種方式較為方便，但是郵件不是存儲在移動終端上，每次讀取郵件時均要訪問郵件服務器。
以上三類PUSH方式，都具有一定的局限性，而客戶端PUSH，則能很好地解決這些問題。
客戶端PUSH方式，即利用移動終端上安裝的郵件客戶端軟件實現(xiàn)郵件的獲取。當服務器檢測到有新郵件，會發(fā)送一個通知給客戶端軟件，客戶端軟件根據(jù)通知內容自動到服務器獲取郵件信息。獲取的信息既可以是郵件摘要，也可以是全部或者部分郵件內容。
客戶端PUSH的實現(xiàn)有兩種：短信PUSH和IP PUSH。
短信PUSH采用OMA EMN方式。新郵件到達通知通過EMN短信下發(fā)到移動終端，移動終端收到EMN短信后自動激活郵件客戶端，客戶端再通過特定的郵件協(xié)議與服務器建立連接獲取郵件內容。IP PUSH采用客戶端軟件與郵件服務器建立IP長連接的方式。客戶端可采用心跳方式保持IP連接。新郵件到達時，郵件服務器通過已建立好的IP連接通知客戶端收取郵件信息。
OMA EMN方式無需一直啟動客戶端軟件，只在需要時才自動激活。這種方式對于移動終端和移動接入網(wǎng)沒有帶來額外的開銷。IPPUSH方式需要客戶端軟件在后臺一直運行，并保持與服務器的連接。這種機制會增大移動終端的電池消耗，同時也增加了服務器的處理壓力。
SMS PUSH以及MMS PUSH方式雖然發(fā)送的信息有限，但是能即時通知用戶新郵件到達信息和郵件主要內容。因此常被用于大眾移動郵件解決方案。WAP PUSH以及客戶端PUSH能夠為用戶提供完善的郵件達到通知和郵件處理功能以及較高的安全性，所以被應用在企業(yè)客戶的移動郵件解決方案中。
郵件檢測
移動郵件服務器在發(fā)送PUSH信息給移動終端之前，需要先檢查用戶郵箱賬戶中是否有新郵件到達或者其它與郵件有關的變化事件，這個檢測過程稱作郵件檢測。大眾移動郵件解決方案和企業(yè)移動郵件解決方案將采用不同的郵件檢測方式。
對于大眾移動郵件解決方案，由于難以對大眾電子郵件系統(tǒng)進行改造和增加郵件代理服務器，所以移動郵件服務器只能使用POP3/IMAP4/WebDAV等標準協(xié)議來輪詢所有注冊用戶的綁定賬號，檢查是否有新郵件到達。在用戶量大的時候，這種方式會對移動郵件服務器系統(tǒng)造成較大的壓力。可能存在由于訪問頻繁，大眾電子郵件系統(tǒng)將移動郵件服務器地址加入到臨時黑名單，拒絕訪問的情況。
在企業(yè)移動郵件解決方案中，由于企業(yè)網(wǎng)絡內設置有防火墻，企業(yè)郵件系統(tǒng)不允許從Internet上使用POP3/IMAP4/WebDAV等協(xié)議來進行訪問，因此移動郵件服務器無法直接訪問企業(yè)郵件系統(tǒng)，不能獲知郵件變動。通過增加移動郵件代理這一新的網(wǎng)元，對企業(yè)郵件系統(tǒng)進行郵件檢測，由其通知移動郵件服務器。移動郵件代理進行郵件檢測時，包括多種方式，一種方式是通過POP3/IMAP4等標準協(xié)議輪詢檢測。另一種方式是使用MAPI/WebDAV來進行檢測，這種方式適用于Exchange Server企業(yè)郵件系統(tǒng)。還有一種方式使用LAPI來進行郵件檢測，這種方式適用于Domino Server企業(yè)郵件系統(tǒng)。由于企業(yè)郵件系統(tǒng)用戶量有限，即使采用輪詢的方式，對移動郵件代理造成的壓力也有限。
客戶端軟件
采用SMS/MMS/WAPPUSH方式實現(xiàn)移動郵件，功能簡單，不能滿足商務客戶的各項需求。目前比較成熟的移動郵件系統(tǒng)均采用在移動終端中安裝專用郵件客戶端來實現(xiàn)郵件收發(fā)和管理。采用客戶端軟件方式有諸多優(yōu)點，如功能豐富、提供本地存儲、提供離線和在線操作方式等�？蛻舳塑浖�可以訪問移動終端上的本地資源，例如聯(lián)系人信息、圖片、聲音等。移動終端采用的操作系統(tǒng)主要有Symbian、Windows
Mobile、Linux以及Native系統(tǒng)等。不同的操作系統(tǒng)處理能力和功能相差較大，針對不同操作系統(tǒng)的移動終端需要提供不同的客戶端軟件。目前主要有以下類型的客戶端軟件：
- 基于J2ME/MIDP的客戶端軟件：采用JAVA開發(fā)的客戶端軟件。適用支持J2ME/MIDP的移動終端。
- Symbian客戶端軟件：采用Symbian提供的API開發(fā)客戶端軟件，適用采用Symbian操作系統(tǒng)的移動終端。
- Windows Mobile客戶端軟件：采用Windows Mobile提供的API開發(fā)的客戶端軟件，適用采用Windows Mobile操作系統(tǒng)的移動終端。
- 其他方式的客戶端軟件：其他形式的客戶端軟件，內置在定制移動終端，例如內置在Native終端上的客戶端以及BlackBerry等。
上述類型的客戶端，采用JAVA開發(fā)的客戶端軟件具有較大通用性，可以適用于多種類型的終端。但是采用這種方式也有很大的限制，如無法對本地資源進行訪問�；赟ymbian、Windows
Mobile等智能手機的客戶端功能強大，可以利用開放的API訪問本地資源。這類客戶端通常適用于中高端商務手機。
運營商在推廣移動郵件業(yè)務時，既可以在出廠前進行終端預置，也可以讓用戶在訂購業(yè)務時下載客戶端。因此移動郵件系統(tǒng)也應支持通過OTA方式來對客戶端軟件進行下載安裝和相應設置。
客戶端軟件與移動郵件服務器的通信協(xié)議目前沒有統(tǒng)一的標準。OMA MEM工作組推薦的有IETFPIMAP協(xié)議和DS協(xié)議。目前部分主流廠家均用私有協(xié)議來實現(xiàn)。隨著OMA MEM工作的不斷深入，移動郵件的通信協(xié)議將會逐漸統(tǒng)一和標準化。
終端內容適配
由于移動終端的處理能力還很有限，普通終端不能對PC上常用的文件類型進行處理，智能手機最多也只能對Word、Excel等文件類型進行閱讀和處理。如果終端不支持郵件附件文件類型，附件將無法顯示；即使能夠顯示，效果也較差。因此移動郵件系統(tǒng)需要提供根據(jù)移動終端能力進行內容適配的功能，也就是說能夠根據(jù)移動終端的能力而對郵件內容或者附件進行相應轉換，使得移動終端能夠正確顯示郵件正文和附件。
終端內容適配功能主要包括如下幾個方面：
- HTML文檔處理：能夠對HTML進行處理，包括把HTML轉換成圖片、提取HTML中的內容等。
- 圖像處理：能夠轉換圖像的格式以及對圖像進行縮放處理。
- 聲音處理：能夠轉換聲音的格式，例如把WAV轉成AMR等。
- OFFICE文檔處理：OFFICE文檔包括WORD、PPT、Excel等，系統(tǒng)能夠把這些文檔轉成圖像，或者從這些文檔中提取文本信息和圖像信息。
- PDF文檔處理：能夠把PDF轉成圖像格式，或者從PDF中提取文本信息和圖像信息。
- 壓縮文件處理：能夠解壓縮ZIP、RAR等格式的附件，使得客戶端能夠查看原始內容。
內容適配既可以由系統(tǒng)根據(jù)終端信息自動完成適配轉換，也可根據(jù)用戶事先的個性化設置進行轉換。
終端內容適配的主要流程為：郵件服務器在接收到新郵件后，根據(jù)系統(tǒng)內保存的用戶終端能力信息，根據(jù)設定的轉換規(guī)則或按默認規(guī)則，進行內容轉換，并作為新的附件附加在郵件中發(fā)送給最終用戶。
安全性
傳輸鏈路安全：為保證企業(yè)用戶郵件傳輸?shù)陌踩�，所有經過公共網(wǎng)絡的傳輸鏈路都需要保證私密性與可信性。傳輸鏈路的可信性體現(xiàn)在移動郵件服務器與移動郵件代理之間的通信需要彼此信任；傳輸鏈路的私密性體現(xiàn)在客戶端、移動郵件服務器、移動郵件代理之間的傳輸鏈路需要經過加密。移動郵件服務器或CA中心為移動郵件代理簽發(fā)數(shù)字證書。
（1）移動郵件服務器——移動郵件代理互相信任
移動郵件服務器和移動郵件代理之間需通過數(shù)字證書體系來維護彼此的互信關系，并通過IP地址認證來保證連接的合法性與安全性。
（2）客戶端——移動郵件服務器加密通信
客戶端與移動郵件服務器之間應實現(xiàn)連接通道加密，加密通道基于SSL建立。
（3）移動郵件服務器——移動郵件代理 加密通信
移動郵件服務器與移動郵件代理之間應實現(xiàn)連接通道加密，加密通道基于SSL建立。
數(shù)據(jù)安全：客戶端中保存的郵件經過DES加密存儲。在移動郵件服務器與移動郵件代理中，郵件經過DES加密存儲。
企業(yè)郵箱的賬號和密碼經DES加密僅保存在客戶端的配置文件中。個人用戶的郵箱賬號信息經過DES加密保存在客戶端配置文件與移動郵件服務器中。個人用戶郵箱的密碼經過DES加密保存在移動郵件服務器中。
業(yè)務安全：
（1）客戶端密碼保護
用戶可選擇是否使用密碼保護功能，并可對密碼進行設置。當啟用密碼保護功能時，Push Email應用程序每次啟動后需要輸入密碼。
（2）數(shù)據(jù)銷毀
移動郵件服務器通過EMN消息或基于IP連接的特殊數(shù)據(jù)包向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)銷毀指令，將客戶端的配置信息與郵箱相關數(shù)據(jù)進行銷毀。
（3）管理員權限限制
應按照功能劃分權限級別，負責管理不同功能的管理員被劃分為不同的權限。
（4）業(yè)務鑒權保護
客戶端每次的業(yè)務請求，都要進行鑒權認證。鑒權認證通過才能繼續(xù)業(yè)務流程。
隨著移動網(wǎng)絡的不斷發(fā)展，移動網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸能力已經得到大幅度提高。在移動業(yè)務網(wǎng)絡上實現(xiàn)郵件的收取與轉發(fā)成為當前開展移動商務的重要內容。OMA MEM工作組正在制訂統(tǒng)一的移動郵件標準，即將為移動郵件的標準化提供有力的幫助。移動郵件業(yè)務擁有廣泛的市場和廣闊的發(fā)展前景。由于移動郵件標準還未完全統(tǒng)一，關鍵技術也存在不同的實現(xiàn)方式，在技術上還有很多值得深入分析和不斷優(yōu)化的空間。國內的移動郵件業(yè)務目前處于起步階段，通過借鑒已有產品的成熟經驗，國內的移動郵件技術將會逐步走向成熟，移動郵件業(yè)務也將成為移動運營商提供差異化服務的殺手級業(yè)務。
中國信息產業(yè)網(wǎng)(www.cnii.com.cn)
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