Stop-and-Wait ARQ

개요

Stop-and-Wait ARQ(Automatic Repeat reQuest)는 네트워크 통신에서 오류 제어와 흐름 제어를 동시에 수행할 수 있는 가장 기본적인 ARQ 방식입니다. 하나의 프레임을 전송한 뒤, 수신자로부터 응답(ACK)을 받기 전까지 다음 프레임을 전송하지 않음으로써 데이터의 신뢰성과 흐름 조절을 동시에 보장합니다.

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1. 개념 및 정의

Stop-and-Wait ARQ는 이름 그대로 한 번에 하나의 데이터 프레임만 전송하고, 수신자의 확인 응답(ACK)을 받은 후에야 다음 데이터를 전송하는 방식입니다. 만약 응답이 없거나 NAK(Negative ACK)가 수신될 경우, 해당 프레임을 재전송합니다.

이 방식은 구현이 간단하면서도 송수신 간 속도 차이로 발생할 수 있는 오류와 오버플로우 문제를 방지합니다.

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2. 특징

구분	설명	비고
단순성	알고리즘 구조가 매우 직관적	임베디드, 저속 네트워크에 적합
신뢰성 보장	오류가 발생하면 재전송으로 복구 가능	ACK/NAK 기반 확인
낮은 채널 활용도	전송과 대기 시간이 반복됨	고속 통신에 비효율적

Stop-and-Wait ARQ는 속도보다는 신뢰성과 안정성에 중점을 둔 환경에 적합합니다.

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3. 구성 요소

구성 요소	설명	예시
송신자(Sender)	데이터 프레임을 하나씩 전송	프레임 0, 프레임 1, ...
수신자(Receiver)	수신 확인 응답 전송	ACK 또는 NAK 반환
타이머(Timer)	ACK 수신 지연 시 재전송을 위한 대기 시간	일정 시간 초과 시 재전송
시퀀스 번호	프레임 순서 확인을 위한 번호 지정	일반적으로 0과 1 반복 사용

ACK가 수신되지 않으면 타이머 만료 후 동일 프레임이 재전송되며, 수신자는 시퀀스 번호로 중복 여부를 확인합니다.

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4. 기술 요소

기술 요소	설명	활용
시퀀스 번호 1비트 사용	0, 1로 번갈아가며 프레임 식별	중복 수신 방지
타임아웃 기반 재전송	응답 지연 시 동일 프레임 재전송	네트워크 지연 보완
확인 응답(ACK/NAK)	수신 여부에 따라 송신자 동작 제어	NAK 시 즉시 재전송

Stop-and-Wait 방식은 오류 복구 및 흐름 제어 모두를 지원하며, 단순한 구조 덕분에 저속/신뢰 기반 통신에서 자주 사용됩니다.

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5. 장점 및 이점

장점	설명	효과
간단한 구현	로직이 복잡하지 않아 개발 및 유지보수 용이	소형 시스템에 적합
신뢰성 확보	오류 발생 시 재전송 보장	데이터 무결성 강화
흐름 제어 자동 지원	수신자의 수신 상태에 따라 전송 조절	버퍼 오버플로 방지

Stop-and-Wait ARQ는 소규모 IoT 기기나 실시간 피드백이 중요한 시스템에서 효과적으로 적용될 수 있습니다.

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6. 주요 활용 사례 및 고려사항

분야	활용 예시	고려사항
IoT 통신	센서 데이터 단위 전송에 적합	속도보다 신뢰성 우선 환경
위성 통신	지연이 크지만 오류 복구가 중요한 경우	타임아웃 길이 조정 필요
임베디드 시스템	마이크로컨트롤러 간 통신	메모리/연산 리소스 제한 고려

지연에 민감한 고속 네트워크에는 부적합할 수 있으나, 통신 안정성이 중요한 환경에서는 여전히 많이 사용됩니다.

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7. 결론

Stop-and-Wait ARQ는 간단하면서도 신뢰성 높은 전송이 가능한 기본적인 ARQ 방식으로, 오류 검출과 흐름 제어를 동시에 해결할 수 있습니다. 비록 속도는 느리지만, 저속 통신 환경이나 신뢰성 우선 상황에서는 여전히 탁월한 선택이 될 수 있습니다. 시스템 목적에 따라 Sliding Window ARQ와 같은 고급 방식과 비교해 선택하는 것이 바람직합니다.