深入解析Model Context Protocol(MCP)通信协议

MCP（Model Context Protocol，模型上下文协议）是Anthropic在2024年推出的新型通信协议。该协议创新性地将工具调用能力从客户端解耦，使服务端能够通过标准化协议向客户端动态提供多种资源（包括工具、提示词模板、数据资源等）。

MCP与Function Call的技术对比

在区分这两个概念之前，我们需要先了解一下大模型调用的流程（非流式调用）：

1. 用户向大模型客户端（Claude，豆包等应用）提问
2. 大模型客户端收到问题后进行审核，根据情况附带工具信息调用大模型API
3. API厂商根据API输入对文本进行拼接，将拼接后的文本作为输入调用大模型
4. 大模型输出文本
5. API厂商获取到模型的输出文本，解析后返回相应
6. 大模型客户端拿到API响应后向客户输出答案

Function Call最初是OpenAI API中的一个参数，其本质是通过以下方式实现：

• 在API调用时传入工具定义（步骤2）
• 服务端将工具信息拼接到模型输入（步骤3）
• 模型按照指定格式输出调用信息

值得注意的是，任何具备良好指令遵循能力的大模型理论上都能实现类似功能。这也解释了为什么OpenAI的json mode能实现类似效果。

与Function Call相比，MCP具有以下显著特点：

特性	Function Call	MCP
协议层级	API参数	独立协议
工具管理	客户端维护	服务端动态提供
通信方式	单次请求	持久化连接
扩展性	有限	强

MCP不是Function Call的替代品，而是提供了更完善的工具治理方案。虽然通过客户端内部调用可以模拟MCP功能，但会失去协议带来的标准化优势。

MCP的核心价值

MCP解决了大模型生态中的关键痛点：

• 工具开发解耦

  • 传统方式：客户端需集成所有工具，受限于开发语言
  • MCP方案：工具开发者只需遵循协议规范，与客户端完全解耦

• 动态能力发现

  • 服务端可随时更新工具集
  • 客户端自动获取最新能力

• 标准化协作

  • 明确的服务边界
  • 统一的通信规范

MCP协议通信详解

我使用vscode的Roo Code插件作为MCP的客户端，连接到自己写的一个Demo服务上，以HTTP+SSE作为传输层，分析MCP的通信过程。

MCP服务端会开放两个APIPOST /messages/和GET /sse。客户端首先连接到/sse得到一个长连接和会话id，然后带着会话id向/messages/发送消息，服务端通过长连接返回相应。和基于stdio的传输做对比的话，/messages/就是输入流，/sse就是输出流

mcp_demo.py

logging.getLogger("mcp.server.sse").setLevel(logging.DEBUG)
mcp = FastMCP("demo")

@mcp.tool(name="Echo")
def echo(text: str) -> str:
    """Echo the input text."""
    return text

@mcp.resource("file://{filename}")
def read_file(filename: str) -> str:
    """Read the content of a file."""
    return f"{filename} content"

if __name__ == '__main__':
    mcp.run(transport="sse")

为了看到服务端发送的消息，我调整了mcp的日志级别，同时在sse-starlette源码中添加了输出，以便看到最原始的响应内容。

sse_starlette/sse.py

# EventSourceResponse._stream_response:156
async for data in self.body_iterator:
  chunk = ensure_bytes(data, self.sep)
  print(repr(chunk))

通过输出日志，我们可以清晰看到完整的握手过程与MCP的协议内容一致：

• Line5: 客户端发送请求
• Line8: 服务端返回响应，其中携带session_id，客户端服务端连接建立
• Line12: 客户端发送版本信息initialize request
• Line24: 服务端返回版本信息initialize response
• Line27: 客户端发送initialized notification，握手完成
• Line35: 客户端发送tools/list请求
• Line43: 服务端返回可用的工具列表
• Line46: 客户端发送resources/list请求
• Line52: 服务端返回可用的资源列表
• Line55: 客户端发送resources/templates/list请求
• Line64: 服务端返回可用的资源模版列表
• Line65: 心跳信息

[03/31/25 16:07:10] DEBUG    Setting up SSE connection                                                                                    sse.py:87
                    DEBUG    Created new session with ID: b0ef1e12-33bc-42dc-ad70-4bbb53e8940e                                           sse.py:100
                    DEBUG    Starting SSE response task                                                                                  sse.py:127
                    DEBUG    Yielding read and write streams                                                                             sse.py:130
INFO:     127.0.0.1:64046 - "GET /sse HTTP/1.1" 200 OK
                    DEBUG    Starting SSE writer                                                                                         sse.py:107
                    DEBUG    Sent endpoint event: /messages/?session_id=b0ef1e1233bc42dcad704bbb53e8940e                                 sse.py:110
'event: endpoint\r\ndata: /messages/?session_id=b0ef1e1233bc42dcad704bbb53e8940e\r\n\r\n'
                    DEBUG    Handling POST message                                                                                       sse.py:136
                    DEBUG    Parsed session ID: b0ef1e12-33bc-42dc-ad70-4bbb53e8940e                                                     sse.py:147
                    DEBUG    Received JSON:                                                                                              sse.py:160
                             b'{"method":"initialize","params":{"protocolVersion":"2024-11-05","capabilities":{},"clientInfo":{"name":"R           
                             oo Code","version":"3.11.1"}},"jsonrpc":"2.0","id":0}'                                                                
                    DEBUG    Validated client message: root=JSONRPCRequest(method='initialize', params={'protocolVersion': '2024-11-05', sse.py:164
                             'capabilities': {}, 'clientInfo': {'name': 'Roo Code', 'version': '3.11.1'}}, jsonrpc='2.0', id=0)                    
                    DEBUG    Sending message to writer: root=JSONRPCRequest(method='initialize', params={'protocolVersion':              sse.py:172
                             '2024-11-05', 'capabilities': {}, 'clientInfo': {'name': 'Roo Code', 'version': '3.11.1'}}, jsonrpc='2.0',            
                             id=0)                                                                                                                 
INFO:     127.0.0.1:64047 - "POST /messages/?session_id=b0ef1e1233bc42dcad704bbb53e8940e HTTP/1.1" 202 Accepted
                    DEBUG    Sending message via SSE: root=JSONRPCResponse(jsonrpc='2.0', id=0, result={'protocolVersion': '2024-11-05', sse.py:113
                             'capabilities': {'experimental': {}, 'prompts': {'listChanged': False}, 'resources': {'subscribe': False,             
                             'listChanged': False}, 'tools': {'listChanged': False}}, 'serverInfo': {'name': 'demo', 'version':                    
                             '1.6.0'}})                                                                                                            
'event: message\r\ndata: {"jsonrpc":"2.0","id":0,"result":{"protocolVersion":"2024-11-05","capabilities":{"experimental":{},"prompts":{"listChanged":false},"resources":{"subscribe":false,"listChanged":false},"tools":{"listChanged":false}},"serverInfo":{"name":"demo","version":"1.6.0"}}}\r\n\r\n'
                    DEBUG    Handling POST message                                                                                       sse.py:136
                    DEBUG    Parsed session ID: b0ef1e12-33bc-42dc-ad70-4bbb53e8940e                                                     sse.py:147
                    DEBUG    Received JSON: b'{"method":"notifications/initialized","jsonrpc":"2.0"}'                                    sse.py:160
                    DEBUG    Validated client message: root=JSONRPCNotification(method='notifications/initialized', params=None,         sse.py:164
                             jsonrpc='2.0')                                                                                                        
                    DEBUG    Sending message to writer: root=JSONRPCNotification(method='notifications/initialized', params=None,        sse.py:172
                             jsonrpc='2.0')                                                                                                        
INFO:     127.0.0.1:64048 - "POST /messages/?session_id=b0ef1e1233bc42dcad704bbb53e8940e HTTP/1.1" 202 Accepted
                    DEBUG    Handling POST message                                                                                       sse.py:136
                    DEBUG    Parsed session ID: b0ef1e12-33bc-42dc-ad70-4bbb53e8940e                                                     sse.py:147
                    DEBUG    Received JSON: b'{"method":"tools/list","jsonrpc":"2.0","id":1}'                                            sse.py:160
                    DEBUG    Validated client message: root=JSONRPCRequest(method='tools/list', params=None, jsonrpc='2.0', id=1)        sse.py:164
                    DEBUG    Sending message to writer: root=JSONRPCRequest(method='tools/list', params=None, jsonrpc='2.0', id=1)       sse.py:172
INFO:     127.0.0.1:64049 - "POST /messages/?session_id=b0ef1e1233bc42dcad704bbb53e8940e HTTP/1.1" 202 Accepted
                    INFO     Processing request of type ListToolsRequest                                                              server.py:534
                    DEBUG    Sending message via SSE: root=JSONRPCResponse(jsonrpc='2.0', id=1, result={'tools': [{'name': 'Echo',       sse.py:113
                             'description': 'Echo the input text.', 'inputSchema': {'properties': {'text': {'title': 'Text', 'type':               
                             'string'}}, 'required': ['text'], 'title': 'echoArguments', 'type': 'object'}}]})                                     
'event: message\r\ndata: {"jsonrpc":"2.0","id":1,"result":{"tools":[{"name":"Echo","description":"Echo the input text.","inputSchema":{"properties":{"text":{"title":"Text","type":"string"}},"required":["text"],"title":"echoArguments","type":"object"}}]}}\r\n\r\n'
                    DEBUG    Handling POST message                                                                                       sse.py:136
                    DEBUG    Parsed session ID: b0ef1e12-33bc-42dc-ad70-4bbb53e8940e                                                     sse.py:147
                    DEBUG    Received JSON: b'{"method":"resources/list","jsonrpc":"2.0","id":2}'                                        sse.py:160
                    DEBUG    Validated client message: root=JSONRPCRequest(method='resources/list', params=None, jsonrpc='2.0', id=2)    sse.py:164
                    DEBUG    Sending message to writer: root=JSONRPCRequest(method='resources/list', params=None, jsonrpc='2.0', id=2)   sse.py:172
INFO:     127.0.0.1:64050 - "POST /messages/?session_id=b0ef1e1233bc42dcad704bbb53e8940e HTTP/1.1" 202 Accepted
                    INFO     Processing request of type ListResourcesRequest                                                          server.py:534
                    DEBUG    Sending message via SSE: root=JSONRPCResponse(jsonrpc='2.0', id=2, result={'resources': []})                sse.py:113
'event: message\r\ndata: {"jsonrpc":"2.0","id":2,"result":{"resources":[]}}\r\n\r\n'
                    DEBUG    Handling POST message                                                                                       sse.py:136
                    DEBUG    Parsed session ID: b0ef1e12-33bc-42dc-ad70-4bbb53e8940e                                                     sse.py:147
                    DEBUG    Received JSON: b'{"method":"resources/templates/list","jsonrpc":"2.0","id":3}'                              sse.py:160
                    DEBUG    Validated client message: root=JSONRPCRequest(method='resources/templates/list', params=None,               sse.py:164
                             jsonrpc='2.0', id=3)                                                                                                  
                    DEBUG    Sending message to writer: root=JSONRPCRequest(method='resources/templates/list', params=None,              sse.py:172
                             jsonrpc='2.0', id=3)                                                                                                  
INFO:     127.0.0.1:64051 - "POST /messages/?session_id=b0ef1e1233bc42dcad704bbb53e8940e HTTP/1.1" 202 Accepted
                    INFO     Processing request of type ListResourceTemplatesRequest                                                  server.py:534
                    DEBUG    Sending message via SSE: root=JSONRPCResponse(jsonrpc='2.0', id=3, result={'resourceTemplates':             sse.py:113
                             [{'uriTemplate': 'file://{filename}', 'name': 'read_file', 'description': 'Read the content of a file.'}]})           
'event: message\r\ndata: {"jsonrpc":"2.0","id":3,"result":{"resourceTemplates":[{"uriTemplate":"file://{filename}","name":"read_file","description":"Read the content of a file."}]}}\r\n\r\n'
': ping - 2025-03-31 08:07:25.512781+00:00\r\n\r\n'
': ping - 2025-03-31 08:07:40.513592+00:00\r\n\r\n'

MCP的Token开销

由于MCP需要在对话中嵌入工具描述，必然会产生额外的Token消耗。关键影响因素包括：

• 工具描述的详细程度
• 工具数量
• Prompt拼接方式

实际Prompt拼接内容样例可参考技术爬爬虾的视频MCP是怎么对接大模型的？抓取AI提示词，拆解MCP的底层原理。

注意：不同客户端的调用工具的实现并不一致

总结

MCP协议为大模型应用开发带来了三大革新：

• 工程化：规范化的工具开发流程
• 生态化：跨平台的能力共享
• 专业化：明确的责任分工

随着AI工程化的发展，MCP这类标准化协议将发挥越来越重要的作用。