как определить отправителя письма по его IP адресу?

Чем смотрите почту?
Например, в Outlook и Outlook Express можно вызвать Options письма и попытаться выяснить по заголовкам (headers), какой путь оно прошло (клиент, сервера). В общем случае, зависит от условий - как послано, как вы смотрите.