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Model Context Protocol

Host / Client / Server 三层架构、JSON-RPC 传输与 Tools/Resources/Prompts 三原语的协议机制

核心要点：

  • MCP 是 AI 接外部工具的开放协议，"USB-C for AI"
  • 三层架构：Host / Client / Server
  • 数据层 JSON-RPC + 传输层 stdio / Streamable HTTP
  • Server 暴露 Tools / Resources / Prompts 三原语
  • Server 互相隔离，不跨 Server 通信

本文讲 MCP 协议机制。工具数量膨胀的应对见 04-工具发现与延迟加载,MCP 安全风险见 07-安全与沙箱。

MCP 解决什么问题？​

核心问题：每个 AI 应用对接每个工具都要写一套集成，这个 N×M 问题怎么破？

MCP 用一个统一协议取代 N×M 的自定义集成，常被类比为 AI 应用的 USB-C 接口[1]。Anthropic 于 2024 年 11 月发布[2]，任何遵循 MCP 的 AI 应用都能即插即用任何 MCP server。

在 MCP 之前，M 个 AI 应用对接 N 个数据源需要 M×N 套集成代码。MCP 把它降到 M+N：应用实现一次 MCP client，工具实现一次 MCP server，两边通过标准协议握手。这条标准化思路是 MCP 生态快速扩张的基础。

MCP 架构的三层是什么？​

核心问题：一次 MCP 调用里，谁负责什么？

架构分 Host、Client、Server 三层，职责清晰且 Server 之间相互隔离[1]。

组件角色
HostAI 应用本体，协调 LLM 采样、聚合多个 Server 的上下文
ClientHost 内为每个 Server 建立的连接组件，与 Server 1:1 有状态会话
Server暴露工具/资源/提示词的程序，本地或远程，职责单一、可组合

@tbl-agent-tool-mcp-components MCP 三层组件角色说明：Host 协调采样、Client 维持 1:1 会话、Server 暴露工具/资源/提示词

关键安全特性：Server 看不到完整对话，也不能跨 Server 通信，隔离由 Host 强制执行。这一隔离设计是 MCP 安全模型的基础(攻击面分析见 07-安全与沙箱)。

图 5.1: MCP 三层架构：Host 内每个 Client 与一个 Server 维持 1:1 有状态会话，Server 之间相互隔离且看不到完整对话

数据怎么传？​

核心问题：Client 和 Server 之间用什么协议、走什么信道？

协议分数据层(JSON-RPC 2.0)和传输层（屏蔽底层信道），传输有 stdio 和 Streamable HTTP 两种[3]。

  • 数据层：JSON-RPC 2.0，定义生命周期、原语调用、通知。
  • stdio 传输：本地子进程，零网络开销，适合本地工具。
  • Streamable HTTP: spec 2025-03 修订引入，取代旧的 HTTP+SSE，单端点支持 POST + 可选 SSE，带会话管理和断线重连，适合远程 server。

分层让协议语义与传输信道解耦：同一套工具定义，既能跑在本地 stdio，也能跑在远程 HTTP。

Server 暴露哪些原语？​

核心问题：一个 MCP server 能向 agent 提供哪几类能力？

Server 侧三原语：Tools、Resources、Prompts[1]。三者覆盖 agent 与外部交互的不同模式。

  • Tools：可被模型调用的动作（函数），是 agent 最常用的原语。
  • Resources：可读取的上下文数据（文件、数据库记录），由应用按需拉取。
  • Prompts：预定义的提示词模板，供用户/应用复用。

此外 Client 侧还有 Sampling、Elicitation、Logging 等原语支持反向交互。工具列表通过 tools/list 获取且设计上可动态更新——这正是 04-工具发现与延迟加载 应对工具爆炸的协议基础。

Takeaway​

知识点核心结论
定位统一协议取代 N×M 集成，"USB-C for AI"
三层架构Host（协调） / Client（1:1 会话） / Server（暴露能力）
隔离Server 看不到完整对话、不跨 Server 通信，Host 强制
传输数据层 JSON-RPC + stdio（本地） / Streamable HTTP（远程）
原语Server 侧 Tools / Resources / Prompts

参考资料​

  1. MCP Specification. Architecture. 2025. https://modelcontextprotocol.io/docs/learn/architecture
  2. Anthropic. Introducing the Model Context Protocol. 2024. https://www.anthropic.com/news/model-context-protocol
  3. MCP Specification. Transports. 2025. https://modelcontextprotocol.io/specification/2025-11-25/basic/transports

延伸阅读​