ARQ: Introduction to Stop and Wait ARQ in Hindi
Makhanlal Chaturvedi University / BCA / Computer Networks
Stop and Wait ARQ Protocol Explained
Stop and Wait ARQ Protocol Explained
मान लीजिए आप किसी दोस्त को WhatsApp पर फोटो भेज रहे हैं और पक्की सुरक्षा (reliable delivery) चाहते हैं। अगर फोटो सही‑सही पहुँचे बिना गुम हो जाए, तो पूरी बातचीत का मज़ा किरकिरा हो जाता है। इसी भरोसेमंद ट्रांसमिशन को Data Communication की भाषा में Automatic Repeat reQuest (ARQ) कहा जाता है। ARQ कई प्रकार की होती है, और Stop and Wait ARQ इस परिवार का सबसे सरल, शुरुआती, और पढ़ाई के लिए आदर्श Error‑Control Protocol है। नीचे हम इसे स्टेप‑बाय‑स्टेप हिंदी फ़ॉन्ट में, सरल शब्दों में और SEO‑optimized तरीके से समझाएँगे ताकि किसी भी Beginner को पूरा कॉन्सेप्ट crystal‑clear हो जाए।
ARQ: Introduction to Stop and Wait ARQ in Hindi
Stop and Wait ARQ वह तकनीक है जहाँ Sender एक‑एक Frame भेजता है और तब तक रुकता है जब तक उसी Frame की पुष्टि यानी ACK (Acknowledgement) वापस नहीं मिल जाती। इस तरह से नेटवर्क यह सुनिश्चित करता है कि हर फ्रेम अपनी मंज़िल पर सही सलामत पहुँचा है। यदि कहीं बाइक के टायर की तरह Frame “पंक्चर” हो जाए, यानी Corrupted या Lost हो जाए, तो Sender टाइम‑आउट के बाद उसी फ्रेम को दोबारा Transmit करता है।
मुख्य बिंदु:
- Simple Logic: यह ARQ का सबसे बेसिक रूप है, इसलिए इसे समझना और इम्प्लीमेंट करना आसान होता है। शुरुआत में नेटवर्किंग पढ़ रहे Students के लिए यह Building Block का काम करता है।
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Frame Sequencing: हर फ्रेम के साथ एक छोटा‑सा Sequence Number जुड़ा रहता है, अक्सर
0या1—यानी 1‑Bit Alternating Schema—ताकि Receiver को पता रहे कि यह नया फ्रेम है या Retransmitted कॉपी। - Error Detection: प्रत्येक फ्रेम में CRC या Checksum होता है। यदि डेटा में गलती हो, तो Receiver उसे Reject कर देता है और Sender को दोबारा भेजने का इशारा मिलता है।
Working: Process of Stop and Wait ARQ in Hindi
चलिए, इसे एक आसान कहानी से समझते हैं—मान लीजिए Alice Sender है और Bob Receiver है। Alice को Bob तक 5 Frames भेजने हैं। Alice पहला फ्रेम (Sequence 0) भेजती है, फिर “Stop” हो जाती है और Bob से ACK 0 का इंतज़ार करती है। ACK मिलने पर Alice दूसरा फ्रेम (Sequence 1) भेजती है, तब तक “Wait” करती है। यही क्रम तब तक चलता है जब तक सारे Frames सुरक्षित नहीं पहुँच जाते।
// Stop and Wait ARQ - Simplified Pseudocode
Sender:
seq = 0
while (frames_to_send):
send_frame(seq)
start_timer()
wait_for_ack_or_timeout()
if ack_received && ack_seq == seq:
seq = 1 - seq // toggle 0 ↔ 1
else:
resend_frame(seq) // timeout or wrong ack
Receiver:
expected = 0
while (true):
if frame_received && frame_seq == expected:
deliver_to_app(frame_data)
send_ack(expected)
expected = 1 - expected
else:
discard_frame()
send_ack(1 - expected) // repeat last ack
Timer Mechanism: Sender हर फ्रेम के लिए Clock चालू करता है। निर्धारित समय में ACK न मिलने पर वह फ्रेम Re‑send करता है। यह टाइम‑आउट वैल्यू चैनल की Round‑Trip Time और Propagation Delay पर निर्भर करती है।
Duplicate Frames Handling: कभी‑कभी ACK Lost हो सकता है। ऐसे में Sender वही फ्रेम दोबारा भेज देगा। Receiver Sequence Number देखकर समझ लेगा कि यह डुप्लीकेट है और उसे Discard करेगा, लेकिन फिर भी अगला ACK दोबारा भेजेगा ताकि Sender को Confirmation मिले।
Use Cases: Real-time Application of Stop and Wait ARQ in Hindi
कई लोग सोचते हैं कि Stop and Wait ARQ बस एक शैक्षणिक कॉन्सेप्ट है, परंतु हकीक़त में यह छोटे‑मोटे, Low‑Bandwidth या Low‑Latency चैनेलों में काफी उपयोगी है। नीचे तालिका के माध्यम से हम इसके लोकप्रिय उपयोग‑केस (Use Cases) और कारणों को विस्तार से देखेंगे।
| Use Case | Explanation in Hindi |
|---|---|
| Satellite Telemetry | सैटेलाइट Low‑Data‑Rate Telemetry भेजते समय Simple Protocol पसंद करती हैं। सूर्य‑ग्रहण या Space Weather जैसी समस्याएँ Bit Errors बढ़ाती हैं; Stop and Wait ARQ Error Detection से डेटा को सुरक्षित रखती है और Control System को सही‑सही Measurements मिलती हैं। |
| Industrial Sensor Networks | कारखानों में Temperature या Pressure Sensors छोटी Packets भेजते हैं। Network Traffic कम होता है, इसलिए Throughput घाटा नगण्य है। Reliable Delivery आवश्यक है ताकि Safety Alarms सही टाइम पर ट्रिगर हों। Stop and Wait ARQ का Lightweight Design इन्हें suit करता है। |
| Bluetooth Classic (Early Versions) | शुरुआती Bluetooth Profiles ने एक Simplified Stop‑and‑Wait शैली अपनाई थी ताकि Embedded Chips का Firmware छोटा रहे। बैटरी‑पावर्ड डिवाइस पर कम Complexity से Power Consumption घटता है। |
| Toy Drones & RC Cars | खिलौना Drones में Control Commands छोटे‑छोटे पैकेट्स होते हैं। Reliable Acknowledgement ज़रूरी होता है, पर High Throughput की ज़रूरत नहीं होती। इसलिए Stop and Wait ARQ आसानी से 8‑Bit MCUs पर चल जाता है। |
साथ ही, कुछ IoT प्लेटफ़ॉर्म जहाँ Sensor Readings हर कुछ सेकंड में आती हैं, वहाँ भी यह प्रोटोकॉल Reliable Telemetry के लिए प्रयोग किया जाता है।
Limitations: Drawbacks of Stop and Wait ARQ in Hindi
बेशक, Stop and Wait ARQ सीधी‑सादी है, पर इसके कुछ गंभीर कमज़ोर पक्ष भी हैं। इन्हें समझना ज़रूरी है, क्योंकि यही कारण है कि आधुनिक High‑Speed Networks में Sliding Window Protocols जैसे Go‑Back‑N या Selective Repeat अधिक लोकप्रिय हैं।
- Low Channel Utilization: Sender एक समय में केवल एक Frame भेजता है। यदि चैनल की Bandwidth‑Delay Product बड़ा है (जैसे Optical Fiber या Geostationary Satellite), तो अधिकांश समय चैनल खाली बैठा रहता है। इससे Throughput बहुत कम हो जाता है।
- ACK Overhead: हर Frame के बाद एक ACK अनिवार्य है। छोटे‑छोटे पैकेट होने पर ACK Bytes का अनुपात डेटा के मुकाबले ज्यादा हो सकता है, जिससे Effective Data Rate गिरती है।
- High Turnaround Time: Sender को Frame भेजने‑रुकने‑फिर भेजने की Cycle में बार‑बार Mode Switch करना पड़ता है। यह निरंतर Stream Transmission नहीं होने देता, जिससे Real‑Time Video या File Transfer धीमे पड़ सकते हैं।
- Scalability Issues: जैसे‑जैसे File Size और Users बढ़ते हैं, ये Protocol Bottleneck साबित होता है। इसलिए TCP/IP Layers में सिर्फ Conceptual समझ के लिए इसका हवाला दिया जाता है, वास्तविक काम के लिए Sliding Window का उपयोग होता है।
- Error Burst Sensitivity: अगर चैनल में लगातार Errors आ रहे हों, तो प्रत्येक Retransmission फिर से Fail हो सकती है। इससे Timeout बार‑बार Trigger होता है और Performance अत्यधिक गिरती है।
