MCP 协议架构详解

本文档深入分析 MCP 协议的分层架构、通讯流程，以及 MCP Proxy 模式如何桥接纯 HTTP 第三方服务。

一、协议分层

MCP 协议分为两层：

层级	职责	关键技术
Transport Layer (传输层)	消息的物理传输通道	Stdio / Streamable HTTP
Data Layer (数据层)	JSON-RPC 2.0 消息的格式和语义	initialize、tools/call、tools/list 等方法

┌─────────────────────────────────────┐
│         MCP Host (AI 应用)           │
│  ┌────────────────────────────────┐ │
│  │        Data Layer               │ │
│  │   JSON-RPC 2.0 Messages        │ │
│  └────────────────────────────────┘ │
│  ┌────────────────────────────────┐ │
│  │     Transport Layer             │ │
│  │   Stdio ◄──────► Streamable HTTP│ │
│  └────────────────────────────────┘ │
└──────────────────┬──────────────────┘
                   │
         ┌─────────┴─────────┐
         │                     │
    Local Process          Remote Server
    (Stdio)               (HTTP/SSE)

二、MCP Proxy 模式（桥接 HTTP 第三方服务）

MCP Server 可以作为 协议转换桥，让不支持 MCP 的普通 HTTP 服务接入 MCP 生态。

完整时序图

关键要点

步骤	说明
2	MCP Server 通过 Stdio 启动，本质是一个子进程
3-6	MCP 握手协议：先 initialize，再 tools/list 获取工具清单
8-9	LLM 输出结构化意图，由 Host 应用解析后构建 JSON-RPC（LLM 不直接输出 JSON-RPC）
10	tools/call 通过 Stdio stdin 发送，不是网络请求
11-12	Server 作为 HTTP Client，调用第三方 API（无 MCP 感知）

三、Transport Layer 详解

MCP 支持两种传输机制：

3.1 Stdio Transport（本地进程）

Host 进程  ←→  [Stdin/Stdout]  ←→  MCP Server 子进程

• 适用场景：本地 MCP Server（如文件系统、数据库工具）
• 优点：无网络开销，性能最优
• 通信格式：JSON-RPC 消息直接写入 stdin/stdout

3.2 Streamable HTTP Transport（远程服务）

MCP Client  ←→  [HTTP POST + SSE]  ←→  MCP Server (远程)

• 适用场景：远程 MCP Server、第三方服务
• HTTP 方法：
  • Client → Server：POST (发送 JSON-RPC 请求)
  • Server → Client：Server-Sent Events (流式响应)
• 认证方式：Bearer Token、API Key、OAuth

四、MCP Proxy 工作原理

为什么需要 MCP Proxy？

场景	问题	解决方案
第三方 API 不支持 MCP	REST API 不认识 MCP 协议	MCP Server 作为协议转换层
工具需要聚合	多个 API 需要统一暴露	Proxy 聚合多个 HTTP API
安全控制	不希望 LLM 直接访问外网	Proxy 添加认证、限流、审计

Proxy 的双重身份

┌──────────────────────────────────────┐
│           MCP Server (Proxy)          │
├──────────────────────────────────────┤
│  对 MCP Host/Client：                 │
│    • 遵循 MCP 协议                    │
│    • 暴露 tools/list、tools/call      │
│    • 通过 Stdio/HTTP 通讯              │
├──────────────────────────────────────┤
│  对第三方 HTTP 服务：                  │
│    • 普通的 HTTP Client               │
│    • 发送标准 REST 请求                │
│    • 接收纯 JSON 响应                  │
└──────────────────────────────────────┘

代码示例

import { Server } from "@modelcontextprotocol/sdk/server/index.js";
import { StdioServerTransport } from "@modelcontextprotocol/sdk/server/stdio.js";
import { CallToolRequestSchema, ListToolsRequestSchema } from "@modelcontextprotocol/sdk/types.js";

// 1. 创建 MCP Server（对 Host 表现为标准 MCP Server）
const server = new Server(
  { name: "http-proxy", version: "1.0.0" },
  { capabilities: { tools: {} } }
);

// 2. 定义工具（暴露给 LLM）
server.setRequestHandler(ListToolsRequestSchema, async () => ({
  tools: [
    {
      name: "search_flights",
      description: "搜索航班",
      inputSchema: {
        type: "object",
        properties: {
          from: { type: "string" },
          to: { type: "string" },
          date: { type: "string" }
        }
      }
    }
  ]
}));

// 3. 处理工具调用（对第三方表现为普通 HTTP Client）
server.setRequestHandler(CallToolRequestSchema, async (request) => {
  const { name, arguments: args } = request.params;

  if (name === "search_flights") {
    // 发起标准 HTTP 请求（无 MCP 感知）
    const response = await fetch("https://api.example.com/flights", {
      method: "POST",
      headers: { "Content-Type": "application/json" },
      body: JSON.stringify(args)
    });
    const data = await response.json();

    // 包装为 MCP JSON-RPC 响应格式
    return {
      content: [{ type: "text", text: JSON.stringify(data) }]
    };
  }
});

async function main() {
  const transport = new StdioServerTransport();
  await server.connect(transport);
}
main();

五、常见误解澄清

误解	事实
"LLM 直接输出 JSON-RPC"	LLM 输出结构化意图，由 Host 解析后构建 JSON-RPC
"MCP Server 直接调用 HTTP"	是的，但 Server 同时要遵循 MCP 协议（双重身份）
"工具调用走 HTTP"	本地场景走 Stdio；远程场景才走 HTTP
"MCP 是一个 HTTP API"	MCP 是协议，HTTP 只是传输层的一种实现

六、下一章

• MCP 入门指南: 快速上手 MCP 开发
• 工具定义最佳实践: 如何设计 AI-Friendly 的工具 Schema