什么是协议数据单元
在计算机网络中，协议数据单元（PDU）指的是在不同网络层次之间传递的数据块。每一层都有其特定的PDU名称，比如物理层传输的是比特，数据链路层处理的是帧，网络层负责的是包，而传输层则使用段或报文。这些名称不是随意定的，而是反映了数据在不同层级被封装和处理的方式。
举个生活中的例子：你在网上下单买了一台咖啡机，商家会把机器打包进纸箱，贴上快递单，再由物流运输。这个过程中，商品本身就像原始数据，包装盒是数据链路层的“帧”，快递单包含地址信息相当于IP包头，整个流程就类似于PDU在各层之间的封装与传递。
以HTTP请求为例看PDU的实际流转
当你在浏览器输入一个网址，比如访问某电商平台的商品页面，背后其实发生了一系列基于PDU的网络操作。最开始的应用层生成的是HTTP请求报文，这就是应用层的PDU。
GET /product/12345 HTTP/1.1\r\nHost: example.com\r\nUser-Agent: Mozilla/5.0...\r\nAccept: text/html\r\n\r\n这个HTTP报文传到传输层后，会被TCP协议加上源端口、目标端口、序列号等信息，封装成“段”（Segment）。假设你的设备使用的是端口54321，服务器监听80端口，那么这一层的PDU就包含了这些控制信息。
接下来到了网络层，IP协议会给这个段加上源IP和目的IP，形成一个新的PDU——也就是我们常说的“数据包”。比如从你家路由器分配的192.168.1.100发往服务器的203.0.113.45。这时候数据已经具备了跨网络寻址的能力。
再往下是数据链路层，常见于局域网中的以太网协议会把这个IP包封装成“帧”，加入MAC地址信息。比如你的电脑网卡MAC是aa:bb:cc:dd:ee:ff，而默认网关（路由器）的MAC是11:22:33:44:55:66，这些都会作为帧头的一部分。
最后，帧被转换成比特流，在物理介质上传输，可能是你家的网线，也可能是Wi-Fi信号。每一步的封装都对应着不同层级对PDU的处理方式。
抓包工具中的PDU体现
用Wireshark这类工具抓包时，你能清楚看到每一层的PDU结构。点开一条TCP流量记录，可以看到它层层展开：最外层显示为“Ethernet II”，点开后是“Internet Protocol”，再进去是“Transmission Control Protocol”，最后是“Hypertext Transfer Protocol”。每一层展示的字段，正是该层为PDU添加的头部信息。
这种分层封装的设计让网络通信变得模块化。如果某个环节出问题，比如IP地址错误，排查时就可以聚焦在网络层的PDU格式是否正确；如果是连接超时，则可能要检查传输层的TCP三次握手过程有没有完成。
物联网设备中的轻量级PDU设计
在智能家居场景中，像温湿度传感器这样的设备往往资源有限，它们发送的数据非常小。为了节省带宽和能耗，这类设备常采用轻量级协议如CoAP，其PDU结构比传统HTTP简洁得多。
<CoAP Message>\r\nType: Confirmable\r\nCode: POST\r\nMessage ID: 1234\r\nToken: 0x5a\r\nUri-Path: temp\r\nPayload: 23.5\r\n</CoAP Message>这个CoAP消息作为应用层PDU，经过UDP封装后直接进入IP层，跳过了复杂的TCP连接建立过程。整个传输路径上的PDU体积更小，响应更快，适合低功耗无线网络环境。
不同协议栈的选择直接影响PDU的形式和效率。理解这一点，有助于在实际部署中做出合理的技术选型，尤其是在边缘计算或工业控制系统中，对实时性和可靠性要求更高的场合。