TCP/IP 协议栈

传输控制协议 Transmission Control Protocol，TCP 是互联网协议族 Internet Protocol Suite 中的核心传输层协议，软件实现体系称作 TCP 栈

采用层次化结构进行组织，因此称“栈”

Vint Cerf 和 Bob Kahn 于 1974 年在论文《A Protocol for Packet Network Intercommunication》中首次提出 TCP 的核心思想（当时为传输与网络转发合一的单一协议）

后经迭代，约在 1978 至 1979 年间决定将 TCP 与 IP 拆分为两个独立协议，并于 1981 年 9 月分别发布为 RFC 791（IP）和 RFC 793（TCP）

RFC 9293 已于 2022 年 8 月取代了 RFC 793，前者为当前 TCP 协议的最新标准规范

TCP 栈提供 端到端 的 可靠数据传输 、 拥塞控制 、 流量控制 等关键功能。不同于其他主流操作系统，FreeBSD 创新性地实现了多 TCP 栈共存架构，该架构允许系统同时加载多个 TCP 协议栈实现，并可为不同的网络连接或系统全局选用不同的 TCP 栈

当前主要开发与维护工作集中于 RACK 栈, RACK 算法最初出自 Google

FreeBSD 的 tcp_rack 栈实现出自 Netflix 的 Randall Stewart

以及TCP基础栈 基于 4.4BSD 经典栈实现演化而来，默认拥塞算法是 CUBIC

FreeBSD 多 TCP 栈共存架构示意如下：

如需启用 RACK 栈，先确认加载内核模块 tcp_rack.ko 并即时切换默认 TCP 栈：

$ kldload tcp_rack
$ sysctl net.inet.tcp.functions_default=rack

如需重启后保持配置，将以下内容分别写入 /boot/loader.conf 与 /etc/sysctl.conf：

$ echo 'tcp_rack_load="YES"' >> /boot/loader.conf
$ echo 'net.inet.tcp.functions_default=rack' >> /etc/sysctl.conf

重启系统或加载内核模块后，用以下命令显示系统中可用 TCP 栈列表：

$ sysctl net.inet.tcp.functions_available
net.inet.tcp.functions_available:
Stack                           D Alias                            PCB count
freebsd                           freebsd                          3
rack                            * rack                             0

输出中标记 * 的栈为当前系统默认使用的 TCP 协议栈

BBR Bottleneck Bandwidth and Round-trip propagation time，瓶颈带宽与往返传播时间 目标包括：

• 充分利用可用网络带宽
• 最小化网络传输延迟。

BBR 不以丢包为拥塞信号，而是根据探测到的带宽和延迟动态调整发送速率，在高带宽长延迟的网络环境中更具优势

BBR 在 Linux 中作为拥塞控制模块实现

但在 FreeBSD 中被实现为独立的 TCP 栈 tcp_bbr，通过 net.inet.tcp.functions_default 进行切换

在测试环境中，RACK 和 BBR 在局域网中表现良好，但在互联网环境下带宽显著下降：RACK 约为默认栈的三分之一，BBR 约为默认栈的六分之一

该测试在特定网络条件下完成（如高延迟跨境链路），实际性能可能因网络环境而异

需注意，RACK 与 BBR 的设计目标是提升而非降低吞吐量

上述结果可能源于特定丢包/延迟环境的系统性偏差，不代表这些栈在典型部署场景中的表现