模型上下文协议(MCP)：让AI真正"看见"互联网世界

rick_78925
562 阅读9分钟

在人工智能飞速发展的今天，大语言模型(LLM)如Claude、GPT等已经展现出惊人的能力。但你是否好奇过：当你让AI助手帮你分析一个网页内容，或者查看你的文档时，它是如何做到的？今天，我们就来揭秘背后的技术——模型上下文协议(Model Context Protocol，简称MCP)。

AI的"感官系统"：为什么需要MCP？

想象一下，如果我们的大脑很聪明，但没有眼睛、耳朵这些感官器官，我们将无法感知外部世界。同样，大语言模型虽然拥有强大的理解和生成能力，但它们本身并不能直接"看到"互联网上的内容，也不能直接读取你电脑上的文件。

这就是MCP存在的价值——它就像是AI的"感官系统"，让AI能够获取各种信息来源的数据，从而基于这些实时信息为用户提供服务。

MCP是什么？通俗解释

如果用一个比喻来解释，MCP就像是人工智能世界的"万能转换插头"：

  • 没有MCP之前：每个AI应用都需要开发自己的方式来连接不同的数据源。就像你出国旅行时，需要携带不同国家的电源转换插头一样麻烦。
  • 有了MCP之后：所有数据源都使用同一种标准化的"接口"，AI应用只需实现一次MCP客户端，就能连接所有兼容MCP的数据源。就像有了一个万能转换插头，走到哪里都能用。

更加直白的解释：

MCP就是AI大模型的标准化工具箱。大模型可以利用这些工具与外界互动获取信息，并且完成具体任务。

在我们日常工作中，经常性的与浏览器、文件、数据库、代码、仓库等等的外部工具打交道。我们经常需要手动地去截图或者复制文本，然后把它粘贴到AI客户端的对话窗口中，再去进行对话。

而 MCP 则通过这种标准化的协议方式，将这一步骤进行了自动化。MCP 作为 AI 与外部工具的中间层，代替复杂的人工操作步骤去访问和操作外部工具。

MCP架构：核心组件

MCP采用客户端-服务器架构，主要包括以下核心组件：

flowchart TD
    A[用户] --> B[MCP主机/AI应用]
    B <--> C[MCP客户端]
    C <--> D[MCP服务器]
    D <--> E[(数据源)]
    
    style B fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:2px
    style D fill:#bbf,stroke:#333,stroke-width:2px
    style E fill:#bfb,stroke:#333,stroke-width:2px
  1. MCP主机：需要获取外部数据的AI应用程序（如Claude Desktop）
  2. MCP客户端：在AI应用内集成的组件，负责按照MCP协议发送请求
  3. MCP服务器：接收请求并执行实际操作的程序（如Fetch服务器）
  4. 数据源：实际的信息来源（网页、文件、数据库等）

这种架构设计的优势在于：

  • 模块化：各组件职责清晰，可以独立开发和维护
  • 可扩展性：新的数据源只需实现MCP服务器接口即可接入
  • 标准化：所有交互都遵循统一的协议规范

MCP的通信机制

MCP定义了两种默认标准传输机制：

  1. stdio（标准输入输出）：适用于本地通信，客户端与服务端在同一台机器上。

    • 客户端通过启动服务端子进程，利用操作系统的管道机制（stdin/stdout）进行数据传输。
    • 是个同步阻塞模型，通信基于顺序处理，适合简单的本地批处理任务。

  2. HTTP with SSE（Server-Sent Events）：适用于远程通信，客户端与服务端可部署在不同节点。

    • 客户端通过HTTP POST发送请求，服务端通过SSE长连接主动推送数据。
    • 是个异步事件驱动模型，支持实时或准实时交互，适合分布式系统或需要高并发的场景。

下面是MCP通信机制的可视化表示：

graph LR
    subgraph "本地通信 (stdio)"
        ClientA[MCP客户端] <-->|JSON-RPC 2.0<br>stdin/stdout| ServerA[MCP服务器]
    end
    
    subgraph "远程通信 (HTTP with SSE)"
        ClientB[MCP客户端] -->|HTTP POST<br>JSON-RPC 2.0| ServerB[MCP服务器]
        ServerB -->|SSE事件流<br>JSON-RPC 2.0| ClientB
    end
    
    style ClientA fill:#d4f1f9,stroke:#333,stroke-width:1px
    style ServerA fill:#e1d5e7,stroke:#333,stroke-width:1px
    style ClientB fill:#d4f1f9,stroke:#333,stroke-width:1px
    style ServerB fill:#e1d5e7,stroke:#333,stroke-width:1px

以下是一个典型的请求-响应交互：

sequenceDiagram
    participant Client as MCP客户端
    participant Server as MCP服务器
    
    Client->>Server: {"jsonrpc": "2.0", "method": "fetch", "params": {"url": "https://example.com"}, "id": 1}
    
    alt 成功处理
        Server-->>Client: {"jsonrpc": "2.0", "result": {"content": "# Example\n\nThis is example content..."}, "id": 1}
    else 处理错误
        Server-->>Client: {"jsonrpc": "2.0", "error": {"code": -32000, "message": "无法获取URL内容"}, "id": 1}
    end

这个图表展示了MCP客户端和服务器之间的JSON-RPC 2.0消息格式，包括请求和可能的响应类型。

MCP的工作流程是怎样的？

MCP的工作流程基于Plan+Execute架构，主要包含四个关键步骤：

  1. 资源整合（Resource Integration）：MCP client提供整体workflow流程，获取用户query后开始执行，通过MCP协议把上下文context、memory、data、tool等提供给模型进行调用。

  2. 规划（Planning）：大模型基于上下文和query指定操作方案，包括工具选择和数据访问等。

  3. 执行（Execute）：client将模型生成的plan发送给对应的server进行解析、执行，得到结果返回给client。

  4. 推理（Reasoning）：基于执行的返回结果继续生成完整回答，返回到client展示给用户。

下面是MCP工作流程的详细时序图：

sequenceDiagram
    participant User as 用户
    participant Host as MCP主机
    participant Model as AI模型
    participant Client as MCP客户端
    participant Server as MCP服务器
    participant DataSource as 数据源/工具
    
    User->>Host: 提出问题/请求
    Host->>Model: 传递用户问题
    Model->>Model: 分析问题需求
    Model->>Client: 请求可用工具列表
    Client->>Server: 请求工具和资源列表
    Server->>Client: 返回可用工具和资源
    Client->>Model: 提供工具和资源信息
    Model->>Model: 选择合适的工具
    Model->>Client: 发送工具调用请求
    Client->>Server: 转发工具调用请求
    Server->>DataSource: 执行操作
    DataSource->>Server: 返回执行结果
    Server->>Client: 返回结果
    Client->>Model: 传递执行结果
    Model->>Model: 整合信息生成回答
    Model->>Host: 提供完整回答
    Host->>User: 展示回答给用户
    
    Note over Model,Server: 资源整合阶段
    Note over Model: 规划阶段
    Note over Server,DataSource: 执行阶段
    Note over Model: 推理阶段

实战案例：MCP Fetch服务器如何获取网页内容

让我们通过一个具体例子来理解MCP的工作流程。假设你让Claude帮你获取某个网站的内容：

sequenceDiagram
    participant 用户
    participant Claude桌面端 as Claude Desktop应用
    participant MCP客户端 as MCP客户端库
    participant MCP服务器 as MCP Fetch服务器
    participant 网站 as 外部网站(example.com)
    
    用户->>Claude桌面端: 输入:"请获取https://example.com网页的内容"
    Note over Claude桌面端: 识别需要获取网页内容的请求
    
    Claude桌面端->>MCP客户端: 调用fetch服务请求
    
    MCP客户端->>MCP服务器: 发送MCP协议请求<br>{<br> "requestId": "req-123456",<br> "resourceType": "webContent",<br> "parameters": {<br>  "url": "https://example.com",<br>  "extractText": true,<br>  "includeMetadata": true<br> }<br>}
    
    Note over MCP服务器: 1. 验证请求格式和权限
    Note over MCP服务器: 2. 识别为Web资源请求
    
    MCP服务器->>网站: HTTP GET请求
    网站-->>MCP服务器: 返回HTML响应
    
    Note over MCP服务器: 3. 接收HTML内容
    Note over MCP服务器: 4. 提取纯文本内容
    Note over MCP服务器: 5. 提取元数据(标题、大小等)
    Note over MCP服务器: 6. 格式化处理
    
    MCP服务器-->>MCP客户端: 返回MCP协议响应<br>{<br> "requestId": "req-123456",<br> "status": "success",<br> "resource": {<br>  "content": "Example Domain...",<br>  "metadata": {<br>   "title": "Example Domain",<br>   "url": "https://example.com",<br>   "contentType": "text/html"<br>  },<br>  "format": "text"<br> }<br>}
    
    MCP客户端-->>Claude桌面端: 返回处理后的网页内容
    
    Note over Claude桌面端: 将获取的内容作为上下文
    Claude桌面端-->>用户: 展示基于网页内容的响应<br>"我已获取example.com的内容。<br>该网站是一个示例域名页面，<br>内容包括..."

步骤1：用户发起请求

你在Claude Desktop中输入：

"请帮我获取https://example.com的内容"

步骤2：识别需求并准备请求

Claude识别出这是一个需要获取网页内容的请求，它的MCP客户端会构建一个标准格式的请求：

{
  "requestId": "req-123456",
  "resourceType": "webContent",
  "parameters": {
    "url": "https://example.com",
    "extractText": true,
    "includeMetadata": true,
    "maxLength": 10000
  }
}

这个请求清晰地表明了需要什么资源（网页内容）、从哪里获取（example.com）以及如何处理（提取文本、包含元数据等）。

步骤3：MCP Fetch服务器处理请求

Fetch服务器收到请求后，会执行以下操作：

flowchart TD
    A[接收MCP请求] --> B{验证请求}
    B -->|验证失败| C[返回错误响应]
    B -->|验证成功| D[识别资源类型]
    D --> E[发送HTTP请求到目标网站]
    E --> F[接收HTML响应]
    F --> G[提取纯文本内容]
    G --> H[提取元数据]
    H --> I[格式化处理]
    I --> J[生成MCP响应]
    J --> K[返回处理结果]
    
    style A fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:2px
    style J fill:#bbf,stroke:#333,stroke-width:2px
    style K fill:#bfb,stroke:#333,stroke-width:2px
  1. 验证请求：检查请求格式是否符合规范，以及是否有权限访问请求的资源
  2. 资源获取：服务器向example.com发送HTTP GET请求
  3. 内容处理：
    • 接收HTML响应
    • 从HTML中提取纯文本（移除HTML标签、脚本等）
    • 提取元数据（如标题、描述、最后修改时间等）
    • 对内容进行格式化处理，以便AI更好地理解

步骤4：返回处理结果

处理完成后，Fetch服务器将结果打包成标准MCP响应格式：

{
  "requestId": "req-123456",
  "status": "success",
  "resource": {
    "content": "Example Domain\nThis domain is established to be used for illustrative examples in documents...",
    "metadata": {
      "title": "Example Domain",
      "url": "https://example.com",
      "contentType": "text/html",
      "lastModified": "2025-02-15T10:30:45Z",
      "size": 1256
    },
    "format": "text"
  }
}

步骤5：AI利用信息生成回答

Claude将获取到的内容作为上下文，基于这些信息生成对你问题的回答。这样，Claude就能给你提供基于example.com实际内容的准确信息，而不是依赖它训练数据中可能过时的知识。

MCP的技术亮点

MCP的设计融合了多项先进技术理念：

1. 标准化通信协议

MCP定义了一套统一的请求-响应格式，确保所有组件之间的通信一致性。这种标准化使得不同团队开发的客户端和服务器能够无缝协作。

flowchart LR
    A[MCP客户端] -->|标准化请求| B[MCP服务器]
    B -->|标准化响应| A
    
    subgraph 请求格式
    C[requestId<br>resourceType<br>parameters]
    end
    
    subgraph 响应格式
    D[requestId<br>status<br>resource]
    end
    
    A --- C
    B --- D

2. 类型安全的资源模型

MCP中的每种资源类型都有明确的定义，包括它的属性、格式和处理方式。这种类型安全设计减少了运行时错误，提高了系统稳定性。

3. 内容转换与规范化

不同数据源的内容格式各异（HTML、PDF、JSON等），MCP服务器负责将这些多样化的格式转换为对大语言模型友好的文本格式，并保留关键的结构信息。

flowchart TD
    A[原始数据] --> B{数据类型?}
    B -->|HTML| C[HTML解析器]
    B -->|PDF| D[PDF提取器]
    B -->|JSON| E[JSON转换器]
    B -->|其他格式| F[通用处理器]
    
    C --> G[结构化文本]
    D --> G
    E --> G
    F --> G
    
    G --> H[LLM友好格式]

4. 安全机制

MCP内置了多层安全机制：

  • 请求验证：确保请求格式正确且来源可信
  • 权限控制：限制对敏感资源的访问
  • 内容过滤：过滤掉潜在有害的内容
  • 资源限制：防止过度消耗服务器资源

MCP的应用场景

MCP的应用远不止于获取网页内容，它为AI打开了连接各种信息源的大门：

flowchart TD
    A[MCP服务器] --> B[文档处理]
    A --> C[网页内容获取]
    A --> D[数据库查询]
    A --> E[API集成]
    A --> F[开发工具集成]
    
    B --> G[Word/PDF/Excel等]
    C --> H[实时网页内容]
    D --> I[结构化数据查询]
    E --> J[第三方服务]
    F --> K[代码分析/文档查询]

1. 文档分析与处理

AI可以通过MCP读取用户的本地文档（Word、PDF、Excel等），帮助用户总结内容、提取关键信息、回答文档相关问题，甚至进行复杂的文档分析。

2. 实时信息获取

通过MCP，AI可以获取实时的新闻、天气、股票价格等信息，为用户提供最新、最准确的答案，而不是依赖训练数据中可能已经过时的信息。

3. 数据库查询与分析

MCP可以连接到数据库，让AI帮助用户执行复杂的数据查询和分析任务，而无需用户掌握SQL等专业知识。

4. API集成

MCP可以集成各种API服务，使AI能够帮用户预订机票、查询航班状态、管理日程安排等，真正成为用户的"数字助手"。

5. 开发工具集成

对于开发者而言，MCP可以集成到IDE中，帮助他们查询文档、理解代码、提供编程建议等。

MCP的未来展望

随着AI技术的不断发展，MCP的潜力也在不断扩大：

1. 多模态数据处理

未来的MCP不仅能处理文本数据，还将能够处理图像、音频、视频等多模态数据，让AI真正"看见"和"听见"世界。

flowchart LR
    A[多模态数据源] --> B[MCP多模态处理器]
    B --> C[结构化表示]
    C --> D[多模态LLM]
    
    subgraph 数据类型
    E[文本]
    F[图像]
    G[音频]
    H[视频]
    end
    
    E --- A
    F --- A
    G --- A
    H --- A

2. 主动学习能力

MCP可能发展出主动学习能力，自动识别何时需要获取更多信息，何时需要更新已有信息，从而提供更准确、更全面的回答。

3. 协作处理能力

多个MCP服务器可能共同协作，分担处理任务，共享处理结果，形成一个分布式的信息处理网络。

4. 个性化适应能力

MCP可能发展出根据用户偏好和使用习惯自动调整处理策略的能力，为不同用户提供量身定制的服务。

总结

模型上下文协议(MCP)或许听起来只是一个技术名词，但它实际上是连接AI与现实世界的重要桥梁。通过MCP，大语言模型不再局限于它们的训练数据，而是能够"看见"并理解实时的、个性化的信息，从而为用户提供更加精准、实用的服务。

就像互联网协议(HTTP)彻底改变了人类获取信息的方式一样，MCP正在改变AI获取信息的方式，为AI应用开辟全新的可能性。在不久的将来，我们可能会看到更多基于MCP的创新应用，进一步拓展AI助手的能力边界，让它们成为我们生活和工作中更加强大的助手。

avatar
文章
阅读
粉丝