Wie Emails genau funktionieren – Schritte und Erklärungen

Die E-Mail ist eines der am weitesten verbreiteten Kommunikationsmittel. Sie ermöglicht es, Nachrichten über das Internet von einem Nutzer zum anderen zu senden, und zwar fast sofort. Doch hinter den Kulissen arbeiten mehrere Protokolle und Prozesse zusammen, um sicherzustellen, dass Ihre Nachricht den gewünschten Empfänger erreicht. Hier finden Sie eine detaillierte Erklärung der Funktionsweise von E-Mails, einschließlich der wichtigsten Schritte und Komponenten

Die wichtigsten Komponenten von E-Mails

E-Mail-Client: Eine Softwareanwendung, mit der Benutzer E-Mails verfassen, senden und empfangen können (z. B. Microsoft Outlook, Apple Mail oder Webmail-Dienste wie Gmail und Yahoo Mail).
Mail-Server: Ein Server, der das Senden und Empfangen von E-Mails verwaltet. Es gibt zwei Haupttypen
- SMTP-Server (Simple Mail Transfer Protocol): Verwaltet den Versand von E-Mails.
- IMAP/POP3-Server (Internet Message Access Protocol/Post Office Protocol): Für den Empfang von E-Mails zuständig.
DNS (Domain Name System): Übersetzt Domänennamen in IP-Adressen und hilft bei der Weiterleitung der E-Mail an den richtigen Mailserver.

Wie Emails funktionieren: Schritt-für-Schritt-Prozess

Schritt 1: Verfassen der E-Mail

Benutzeraktion: Ein Benutzer schreibt eine E-Mail mit einem E-Mail-Client (z. B. Google Mail, Outlook).
E-Mail-Inhalt: Der Benutzer gibt die E-Mail-Adresse des Empfängers, den Betreff und den Inhalt der Nachricht an.
Anhänge: Benutzer können auch Dateien an die E-Mail anhängen, z. B. Dokumente, Bilder oder Videos.

Schritt 2: Versenden der E-Mail

Wenn der Benutzer auf “Senden” klickt, beginnt der E-Mail-Client mit der Übermittlung der E-Mail

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Der E-Mail-Client sendet die Nachricht an einen SMTP-Server
- Der SMTP-Server gehört zum E-Mail-Dienstanbieter des Absenders.
- Er ist für die Übermittlung der E-Mail an den Server des Empfängers zuständig.
E-Mail-Struktur: Die Nachricht wird mit der E-Mail-Adresse des Absenders, der Adresse des Empfängers, dem Inhalt der Nachricht und eventuellen Anhängen verschickt.

Schritt 3: DNS-Auflösung

Um die E-Mail an das richtige Ziel zuzustellen, muss der SMTP-Server den Mailserver finden, der mit der Domäne des Empfängers verbunden ist (z. B. example.com)

DNS-Suche: Der SMTP-Server fragt das DNS (Domain Name System) nach den MX-Einträgen (Mail Exchange) der Domäne des Empfängers ab
- MX-Einträge: Geben an, welche Mailserver E-Mails für eine bestimmte Domäne bearbeiten.
- A-Einträge: Übersetzen Domänennamen in IP-Adressen, damit der SMTP-Server den Mailserver des Empfängers finden kann.

Schritt 4: Verbindung zum Mailserver des Empfängers herstellen

Sobald der DNS-Auflösungsprozess die IP-Adresse des Mailservers des Empfängers liefert, stellt der sendende SMTP-Server eine Verbindung mit dem Mailserver des Empfängers her

SMTP-Protokoll: Die E-Mail wird mit Hilfe des SMTP-Protokolls vom Server des Absenders zum Mailserver des Empfängers übertragen.
Weiterleitung: In einigen Fällen kann die E-Mail über mehrere SMTP-Server weitergeleitet werden, bevor sie den Server des Empfängers erreicht.

Schritt 5: Empfangen der E-Mail

Nachdem die E-Mail den Mailserver des Empfängers erreicht hat, muss sie gespeichert und dem Empfänger zum Abruf bereitgestellt werden

E-Mail-Speicherung: Der Mailserver des Empfängers speichert die E-Mail in der Mailbox des Empfängers auf dem Server, bis der Benutzer sie abruft.
POP3/IMAP-Protokoll: Um auf die E-Mail zuzugreifen, kommuniziert der E-Mail-Client des Empfängers mit dem Mailserver entweder über
- POP3 (Post Office Protocol 3): Lädt die E-Mails vom Server herunter und löscht sie oft nach dem Herunterladen vom Server (geeignet für den Zugriff auf E-Mails von einem einzigen Gerät aus).
- IMAP (Internet Message Access Protocol): E-Mails werden auf dem Server gespeichert, so dass der Benutzer von mehreren Geräten aus darauf zugreifen und Änderungen synchronisieren kann (z. B. den Status “gelesen/ungelesen”).

Schritt 6: Übermittlung der E-Mail an den Posteingang des Empfängers

Der E-Mail-Client (z. B. Gmail, Outlook, Apple Mail) ruft die Nachricht mit POP3 oder IMAP vom Mailserver des Empfängers ab und zeigt sie im Posteingang des Empfängers an

Benachrichtigung: Der Benutzer erhält eine Benachrichtigung, dass eine neue E-Mail eingetroffen ist.
E-Mail-Kopfzeilen: Wenn der Empfänger die E-Mail anschaut, kann er Kopfzeilen wie Von, An, Betreff, Datum und andere Metadaten sehen.

An der E-Mail-Übertragung beteiligte Protokolle

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
- Wird für den Versand von E-Mails verwendet.
- Funktioniert über Port 25, 465 oder 587.
- Ermöglicht die Weiterleitung von E-Mails zwischen Servern und deren Zustellung an den Mailserver des Empfängers.
IMAP (Internet Message Access Protocol)
- Wird für den Empfang von E-Mails verwendet.
- Funktioniert über Port 143 (unverschlüsselt) oder 993 (verschlüsselt).
- Ermöglicht Benutzern den Zugriff auf E-Mails von mehreren Geräten aus, wobei diese synchronisiert bleiben.
POP3 (Post Office Protocol 3)
- Wird auch für den Empfang von E-Mails verwendet.
- Arbeitet an Port 110 (unverschlüsselt) oder 995 (verschlüsselt).
- Lädt E-Mails vom Server auf ein einzelnes Gerät herunter und löscht sie nach dem Herunterladen optional vom Server.

Beispiel: Wie die E-Mail vom Absender zum Empfänger gelangt

Benutzer A (Alice) verfasst mit Google Mail eine E-Mail an Benutzer B (Bob).
Der E-Mail-Client von Alice (Gmail) sendet die E-Mail an den SMTP-Server von Gmail.
Der SMTP-Server von Gmail fragt DNS ab, um den MX-Eintrag für bob@example.com zu finden.
DNS gibt die IP-Adresse des Mailservers für example.com zurück.
Der SMTP-Server von Google Mail stellt eine Verbindung mit dem SMTP-Server von example.com her und stellt die E-Mail zu.
Der Mailserver von example.com speichert die E-Mail in Bobs Postfach.
Bob öffnet seinen E-Mail-Client (z. B. Outlook), der sich über IMAP mit dem Server von example.com verbindet.
Bobs E-Mail-Client ruft die E-Mail ab und zeigt sie in seinem Posteingang an.

Wichtige Begriffe und Konzepte

E-Mail-Kopfzeilen: Enthalten Metadaten wie Absender, Empfänger, Datum und Betreff. Kopfzeilen enthalten auch technische Details wie den Weg, den die E-Mail über die Server genommen hat.
MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions): Standard für die Formatierung von E-Mail-Inhalten zur Unterstützung von Text, HTML und Anhängen.
SPF, DKIM, DMARC: Sicherheitsmechanismen zur Überprüfung der Identität des Absenders und zum Schutz vor E-Mail-Spoofing.

Schlussfolgerung

Der Prozess des Versendens und Empfangens von E-Mails umfasst mehrere Schritte und Kommunikationsprotokolle, die zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass die Nachrichten korrekt, effizient und sicher zugestellt werden. Wenn ein Benutzer eine E-Mail verfasst, beginnt sie ihre Reise durch eine Reihe von Systemen – vom Client des Absenders bis zum Posteingang des Empfängers – und stützt sich dabei auf DNS-Suchvorgänge, Authentifizierungsmechanismen und Nachrichtenübertragungsprotokolle. Das Verständnis dieses Prozesses ist für die Fehlerbehebung bei Zustellungsproblemen, die Konfiguration von E-Mail-Servern und die Aufrechterhaltung einer sicheren Kommunikationsumgebung unerlässlich.

Das Herzstück der E-Mail-Übertragung sind mehrere Schlüsselprotokolle. SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) ist für den Versand von E-Mails vom Mail-Client des Absenders (z. B. Outlook oder Thunderbird) an den Postausgangsserver und die anschließende Übermittlung der Nachricht an den Mail-Server des Empfängers zuständig. Für den Empfang von E-Mails kommen Protokolle wie IMAP (Internet Message Access Protocol) und POP3 (Post Office Protocol) ins Spiel. IMAP ermöglicht es den Benutzern, von mehreren Geräten aus direkt auf die E-Mails auf dem Server zuzugreifen und sie zu verwalten, während POP3 die E-Mails auf ein einziges Gerät herunterlädt und sie vom Server entfernt.

Um sicherzustellen, dass die Nachrichten an das richtige Ziel gesendet werden, fragt der sendende Mailserver DNS-Einträge (Domain Name System) ab, um den MX-Eintrag (Mail Exchange) der Empfängerdomäne zu finden, der angibt, welcher Mailserver eingehende Nachrichten für diese Domäne bearbeitet. Darüber hinaus helfen Sicherheitsprotokolle wie SPF, DKIM und DMARC dabei, E-Mail-Spoofing zu verhindern, Absender zu authentifizieren und Benutzer vor Phishing oder Spam zu schützen.

Wenn Sie beispielsweise eine E-Mail von user@example.com an friend@gmail.com senden, verwendet Ihr E-Mail-Client SMTP, um eine Verbindung zu mail.example.com herzustellen. Der Server führt dann eine DNS-Suche durch, um den MX-Eintrag für gmail.com zu finden, der auf gmail-smtp-in.l.google.com verweisen könnte. Sobald die Verbindung hergestellt ist, sendet Ihr Mailserver die Nachricht über SMTP. Der Google-Server authentifiziert den Absender durch SPF/DKIM-Prüfungen, speichert die Nachricht und stellt sie über IMAP- oder POP3-Zugang im Posteingang des Empfängers zu.