Updates
[iotcloud.git] / doc / iotcloud.tex
index 52ec3f098effc7dfa90b5d6c8d5c04f0985d5626..9d10557f1d3fea49b852f7552ba7405b2405e346 100644 (file)
@@ -182,7 +182,6 @@ $SlotVal(slot_s = \tuple{s, sv})=sv$ \\
 \subsection{Client Algorithm}\r
 \subsubsection{Reading Slots}\r
 \textbf{Data Entry} \\\r
-$de$ is a data entry \\\r
 $k$ is key of entry \\\r
 $v$ is value of entry \\\r
 $kv$ is a key-value entry $\tuple{k,v}$, $kv \in DE$ \\\r
@@ -191,11 +190,14 @@ id + last s of a machine, $ss \in DE$ \\
 $qs$ is a queue state entry (contains $max$ size of queue), $qs \in DE$ \\\r
 $cr$ is a collision resolution entry $\tuple{s_{col},id_{col}}$, \r
 s + id of a machine that wins a collision, $cr \in DE$ \\\r
+$de$ is a data entry that can be a $kv$, $ss$, $qs$, or $cr$ \\\r
 $DE$ is a set of all data entries, possibly of different types, in a single message \\\r
 $s \in SN$ is a sequence number \\\r
 $id$ is a machine ID\\\r
 $hmac_p$ is the HMAC value of the previous slot \\\r
 $hmac_c$ is the HMAC value of the current slot \\\r
+$hmac_{p_g}$ is the HMAC value of the previous slot in procedure $\Call{ProcessSL}{}$ \\\r
+$hmac_{c_g}$ is the HMAC value of the current slot in procedure $\Call{ProcessSL}{}$ \\\r
 $Dat_s = \tuple{s,id,hmac_p,DE,hmac_c}$ \\\r
 $slot_s = \tuple{s, E(Dat_s)} = \r
 \tuple{s, E(\tuple{s,id,hmac_p,DE,hmac_c})}$ \\ \\\r
@@ -203,7 +205,6 @@ $slot_s = \tuple{s, E(Dat_s)} =
 \textit{$d$ = delta between the last $s$ recorded and the first $s$ received} \\\r
 \textit{$id_{self}$ = machine Id of this client} \\\r
 \textit{$max_g$ = maximum number of slots (initially $max_g > 0$)} \\\r
-\textit{m = number of slots stored on client (initially $m = 0$)} \\\r
 \textit{$sl_{last}$ = info of last slot in queue = \r
        $\tuple{s_{last},sv_{last},id_{last}}$ (initially $\emptyset$)} \\\r
 \textit{DT = set of $\tuple{k,v}$ on client} \\\r
@@ -228,7 +229,6 @@ $Slot(SL_s,s_s)= \tuple{s, sv}$ \textit{such that} $\tuple{s, sv}
 $SeqN(\tuple{s, sv})=s$ \\\r
 $SlotVal(\tuple{s, sv})=sv$ \\\r
 $CreateLastSL(s,sv,id)=\tuple{s,sv,id}=sl_{last}$ \\\r
-$CreateEntLV(kv_s,s_s)=\tuple{kv_s,s_s}$ \\\r
 $Decrypt(SK_s,sv_s)=Dat_s=\tuple{s,id,hmac_p,DE,hmac_c}$ \\\r
 $GetSeqN(Dat_s = \tuple{s,id,hmac_p,DE,hmac_c})=s$ \\\r
 $GetMacId(Dat_s = \tuple{s,id,hmac_p,DE,hmac_c})=id$ \\\r
@@ -243,14 +243,22 @@ $GetLivEntLastS(LV_s,kv_s)= s$ \textit{such that} $\tuple{kv, s} \in LV_s
        \wedge \forall \tuple{kv_s, s_s} \in LV_s, kv_s = kv$ \\\r
 $GetKV($key-value data entry$)=\tuple{k_s,v_s} = kv_s$ \\\r
 $GetSS($slot-sequence data entry$)=\tuple{id_s,s_{s_{last}}} = ss_s$ \\\r
-$GetQS($queue-state data entry$)=qs_s$ \\\r
-$GetCR($collision-resolution data entry$)=\tuple{s_s,id_s} = cr_s$ \\\r
-$GetKey(kv = \tuple{k, v})=k$ \\\r
-$GetVal(kv = \tuple{k, v})=v$ \\\r
-$GetId(ss = \tuple{id, s_{last}})=id$ \\\r
-$GetSLast(ss = \tuple{id, s_{last}})=s_{last}$ \\\r
-$GetS(cr = \tuple{s, id})=s$ \\\r
-$GetId(cr = \tuple{s, id})=id$ \\\r
+$GetCR($de$)=\tuple{s_s,id_s} = cr_s$ \\\r
+$Hmac(Dat_s,SK) = hmac_c$ \textit{value computed from $s$, $id$,\r
+$hmac_p$, and $DE$ taken from $Dat_s$} \\\r
+$IsKv(de) = true$ \textit{if $de$ is a $kv$, false otherwise} \\\r
+$IsSs(de) = true$ \textit{if $de$ is a $ss$, false otherwise} \\\r
+$IsQs(de) = true$ \textit{if $de$ is a $qs$, false otherwise} \\\r
+$IsCr(de) = true$ \textit{if $de$ is a $cr$, false otherwise} \\\r
+$GetKey(kv)=k$\Comment{$kv = \tuple{k, v}$} \\\r
+$GetVal(kv)=v$ \\\r
+$GetId(ss)=id$\Comment{$ss = \tuple{id, s_{last}}$} \\\r
+$GetSLast(ss)=s_{last}$ \\\r
+$GetS(cr)=s$\Comment{$cr = \tuple{s, id}$} \\\r
+$GetId(cr)=id$ \\\r
+$GetLastS(sl_{last})=s$\Comment{$sl_{last} = \tuple{s,sv,id}$} \\\r
+$GetSV(sl_{last})=sv$ \\\r
+$GetID(sl_{last})=id$ \\\r
 $GetKeyVal(DT_s,k_s)= \tuple{k, v}$ \textit{such that} $\tuple{k, v} \r
        \in DT_s \wedge \forall \tuple{k_s, v_s} \in DT_s, k = k_s$ \\\r
 $MaxLastSeqN(MS_s)= s_{last}$ \textit{such that} $\tuple{id, s_{last}} \in MS_s \r
@@ -269,29 +277,12 @@ $MaxSMSeqN(SM_s)= s$ \textit{such that} $\tuple{s, id} \in SM_s
 \EndProcedure\r
 \end{algorithmic}\r
 \r
-\begin{algorithmic}[1]\r
-\Function{ValidHmac}{$DE_s,SK_s,hmac_{stored}$}\r
-\State $hmac_{computed} \gets Hmac(DE_s,SK_s)$\r
-\State \Return {$hmac_{stored} = hmac_{computed}$}\r
-\EndFunction\r
-\end{algorithmic}\r
-\r
-\begin{algorithmic}[1]\r
-\Function{ValidPrevHmac}{$s_s,DE_s,hmac_{p_s},hmac_{p_{sto}}$}\r
-\If{$s_s = 0 \land hmac_{p_s} = \emptyset$}\Comment{First slot - no previous HMAC}\r
-       \State \Return $true$\r
-\Else\r
-       \State \Return {$hmac_{p_{sto}} = hmac_{p_s}$}\r
-\EndIf\r
-\EndFunction\r
-\end{algorithmic}\r
-\r
 \begin{algorithmic}[1]\r
 \Function{GetQueSta}{$DE_s$}\r
-\State $de_{qs} \gets de_s$ \textit{such that} $de_s \in DE_s, \r
-       de_s \in D \land de_s = qs$\r
-\If{$de_{qs} \neq \emptyset$}\r
-       \State $qs_{ret} \gets GetQS(de_{qs})$\r
+\State $qs_{de} \gets qs$ \textit{such that} $qs \in DE_s, \r
+       de_s \in D \land IsQs(de_s)$\r
+\If{$qs_{de} \neq \emptyset$}\r
+       \State $qs_{ret} \gets qs_{de})$\r
 \Else\r
        \State $qs_{ret} \gets \emptyset$\r
 \EndIf\r
@@ -301,14 +292,14 @@ $MaxSMSeqN(SM_s)= s$ \textit{such that} $\tuple{s, id} \in SM_s
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
 \Function{GetSlotSeq}{$DE_s$}\r
-\State $DE_{ss} \gets \{de_s | de_s \in DE_s, de_s = ss\}$\r
+\State $DE_{ss} \gets \{de | de \in DE_s \land IsSs(de)\}$\r
 \State \Return{$DE_{ss}$}\r
 \EndFunction\r
 \end{algorithmic}\r
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
 \Function{GetColRes}{$DE_s$}\r
-\State $DE_{cr} \gets \{de_s | de_s \in DE_s, de_s = cr\}$\r
+\State $DE_{cr} \gets \{de | de \in DE_s \land IsCr(de)\}$\r
 \State \Return{$DE_{cr}$}\r
 \EndFunction\r
 \end{algorithmic}\r
@@ -319,6 +310,15 @@ $MaxSMSeqN(SM_s)= s$ \textit{such that} $\tuple{s, id} \in SM_s
 \If{$s_t = \emptyset$}\r
        \State $MS_s[id_s] = s_s$  \Comment{First occurrence}\r
 \Else\r
+       \If{$id_s = id_{self}$}\r
+               \If{$s_t \neq s_s$}\Comment{Check for mismatch on $s$}\r
+                       \State \Call{Error}{'Mismatch on $s$ for $id_{self}$'}\r
+               \EndIf\r
+       \Else\r
+               \If{$s_t > s_s$}\Comment{Check for rollback on $s$}\r
+                       \State \Call{Error}{'Rollback on $s$ for $id_s$'}\r
+               \EndIf\r
+       \EndIf\r
        \State $MS_S[id_s] \gets max(s_t, s_s)$\r
 \EndIf\r
 \State \Return{$MS_s$}\r
@@ -430,11 +430,7 @@ $MaxSMSeqN(SM_s)= s$ \textit{such that} $\tuple{s, id} \in SM_s
 \end{algorithmic}\r
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
-\Function{ValidSlotsRange}{$|SL_s|,s_{s_{min}},s_{s_{max}}$}\r
-\State $sz_{SL} \gets s_{s_{max}} - s_{s_{min}} + 1$\r
-\If{$sz_{SL} \neq |SL_s|$}\r
-       \State \Call{Error}{'Sequence numbers range does not match actual set'}\r
-\EndIf\r
+\Function{ValidSlotsRange}{$s_{s_{min}}$}\r
 \State $s_{s_{last}} \gets MaxSMSeqN(SM)$\r
 \If{$s_{s_{min}} \leq s_{s_{last}}$}\r
        \State \Call{Error}{'Server sent old slots'}\r
@@ -444,11 +440,8 @@ $MaxSMSeqN(SM_s)= s$ \textit{such that} $\tuple{s, id} \in SM_s
 \end{algorithmic}\r
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
-\Procedure{CheckSlotsRange}{$|SL_s|$}\r
-\State $s_{s_{max}} \gets MaxLastSeqN(MS)$\r
-\State $s_{self} \gets MS[id_{self}]$\r
-\State $sz_{expected} \gets s_{s_{max}} - s_{self} + 1$\r
-\If{$|SL_s| \neq sz_{expected}$}\r
+\Procedure{CheckNumSlots}{$|SL_s|,sz_s$}\r
+\If{$|SL_s| \neq sz_s$}\r
        \State \Call{Error}{'Actual number of slots does not match expected'}\r
 \EndIf\r
 \EndProcedure\r
@@ -464,10 +457,27 @@ $MaxSMSeqN(SM_s)= s$ \textit{such that} $\tuple{s, id} \in SM_s
 \EndFunction\r
 \end{algorithmic}\r
 \r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{ValidHmacChain}{$Dat_s,s_s,hmac_{p_s},sl_l$}\r
+       \State $hmac_{p_{stored}} \gets GetPrevHmac(Dat_s)$\r
+       \If {$ \neg(s_s = 0 \land hmac_{p_s} = 0)$}\r
+               \State $s_l \gets GetLastS(sl_l)$\r
+               \If {$(s_s > s_l + 1) \land (hmac_{p_{stored}} \neq hmac_{p_s})$}\r
+                       \State \Call{Error}{'Invalid previous HMAC value'}\r
+               \EndIf\r
+       \EndIf\r
+       \If{$Hmac(Dat_s,SK) \neq GetCurrHmac(Dat_s)$ }\r
+               \State \Call{Error}{'Invalid current HMAC value'}\r
+       \EndIf\r
+       \State $hmac_{p_s} \gets Hmac(Dat_s,SK)$\Comment{Update $hmac_{p_s}$ for next check}\r
+\State \Return{$hmac_{p_s}$}\r
+\EndFunction\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
 \begin{algorithmic}[1]\r
 \Function{UpdateDT}{$DT_s,DE_s,LV_s,s_s$}\r
-\State $DE_{s_{kv}} \gets \{de_s | de_s \in DE_s, de_s = kv\}$\r
-\ForAll{$de_s \in DE_s$}\r
+\State $DE_{s_{kv}} \gets \{de_s | de_s \in DE_s \land IsKv(de_s)\}$\r
+\ForAll{$de_s \in DE_{s_{kv}}$}\r
        \State $kv_s \gets GetKV(de_s)$\r
        \State $LV_s \gets \Call{UpdateKVLivEnt}{LV_s,kv_s,s_s}$\r
        \State $k_s \gets GetKey(kv_s)$\r
@@ -483,12 +493,72 @@ $MaxSMSeqN(SM_s)= s$ \textit{such that} $\tuple{s, id} \in SM_s
 \EndFunction\r
 \end{algorithmic}\r
 \r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{InitExpSize}{$s_{min}$}\r
+\If{$s_{min} < max_g$}\Comment{Check whether $SL$ is full on server}\r
+       \State $sz_s \gets s_{min}$\r
+\Else\r
+       \State $sz_s \gets max_g$\r
+\EndIf\r
+\State \Return{$sz_s$}\r
+\EndFunction\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{UpdateExpSize}{$sz_s$}\r
+\State $sz_s \gets sz_s + 1$\r
+\If{$sz_s > max_g$}\Comment{Expected size $\leq max_g$}\r
+       \State $sz_s \gets max_g$\r
+\EndIf\r
+\State \Return{$sz_s$}\r
+\EndFunction\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{UpdateQS}{$Dat_s,max_s$}\r
+\State $DE_s \gets GetDatEnt(Dat_s)$\r
+\State $qs_s \gets \Call{GetQueSta}{DE_s}$\Comment{Handle qs}\r
+\If{$qs_s \neq \emptyset \land qs_s > max_s$}\r
+       \State $max_s \gets qs_s$\r
+\EndIf\r
+\State \Return{$max_s$}\r
+\EndFunction\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Procedure{UpdateCR}{$DE_s$}\r
+\State $DE_{s_{cr}} \gets \Call{GetColRes}{DE_s}$\Comment{Handle cr}\r
+\If{$DE_{s_{cr}} \neq \emptyset$}\r
+       \ForAll{$de_{s_{cr}} \in DE_{s_{cr}}$}\r
+               \State $cr_s \gets GetCR(de_{s_{cr}})$\r
+               \State $\Call{CheckCollision}{MS,SM,cr_s}$\r
+               \State $CR_{live} \gets \Call{AddCRLivEnt}{CR_{live},cr_s}$\r
+       \EndFor\r
+\EndIf\r
+\EndProcedure\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{UpdateSS}{$DE_s,MS_s$}\r
+\State $DE_{s_{ss}} \gets \Call{GetSlotSeq}{DE_s}$\Comment{Handle ss}\r
+\If{$DE_{s_{ss}} \neq \emptyset$}\r
+       \ForAll{$de_{s_{ss}} \in DE_{s_{ss}}$}\r
+               \State $\tuple{id_d,s_{d_{last}}} \gets GetSS(de_{s_{ss}})$\r
+               \State $MS_s \gets \Call{UpdateLastSeqN}{id_d,s_{d_{last}},MS_s}$\r
+               \State $SS_{live} \gets \Call{AddSSLivEnt}{SS_{live},de_{s_{ss}}}$\r
+       \EndFor\r
+\EndIf\r
+\State \Return{$MS_s$}\r
+\EndFunction\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
 \begin{algorithmic}[1]\r
 \Procedure{ProcessSL}{$SL_g$}\r
 \State $MS_g \gets \emptyset$\r
 \State $\tuple{s_{g_{min}},sv_{g_{min}}} \gets MinSlot(SL_g)$\r
 \State $\tuple{s_{g_{max}},sv_{g_{max}}} \gets MaxSlot(SL_g)$\r
-\State $d \gets \Call{ValidSlotsRange}{|SL_g|,s_{g_{min}},s_{g_{max}}}$\r
+\State $d \gets \Call{ValidSlotsRange}{s_{g_{min}}}$\r
+\State $sz \gets \Call{InitExpSize}{s_{g_{min}}}$\r
 \For{$s_g \gets s_{g_{min}}$ \textbf{to} $s_{g_{max}}$}\Comment{Process slots \r
        in $SL_g$ in order}\r
        \State $\tuple{s_g,sv_g} \gets Slot(SL_g,s_g)$\r
@@ -499,50 +569,33 @@ $MaxSMSeqN(SM_s)= s$ \textit{such that} $\tuple{s, id} \in SM_s
     \If{$s_g \neq s_{g_{in}}$}\r
                \State \Call{Error}{'Invalid sequence number'}\r
        \EndIf\r
-       \State $DE_g \gets GetDatEnt(Dat_g)$\r
-       \State $hmac_{p_{stored}} \gets GetPrevHmac(Dat_g)$\r
-       \If{$\neg \Call{ValidPrevHmac}{s_g,DE_g,hmac_{p_g},hmac_{p_{stored}}}$}\r
-               \State \Call{Error}{'Invalid previous HMAC value'}\r
-       \EndIf\r
-       \State $hmac_{c_g} \gets GetCurrHmac(Dat_g)$\r
-       \If{$\neg \Call{ValidHmac}{DE_g,SK,hmac_{c_g}}$}\r
-               \State \Call{Error}{'Invalid current HMAC value'}\r
-       \EndIf\r
-       \State $hmac_{p_g} \gets Hmac(DE_g,SK)$\Comment{Update $hmac_{p_g}$ for next check}\r
-       \State $qs_g \gets \Call{GetQueSta}{DE_g}$\Comment{Handle qs}\r
-       \If{$qs_g \neq \emptyset \land qs_g > max_g$}\r
-               \State $max_g \gets qs_g$\r
-       \EndIf\r
-    %Check for last s in Dat\r
-       \State $id_g \gets GetMacId(Dat_g)$\Comment{Handle last s}\r
-       \State $MS_g \gets \Call{UpdateLastSeqN}{id_g,s_g,MS_g}$\r
-    %Check for last s in DE in Dat\r
-       \State $DE_{g_{ss}} \gets \Call{GetSlotSeq}{DE_g}$\Comment{Handle ss}\r
-       \If{$DE_{g_{ss}} \neq \emptyset$}\r
-               \ForAll{$de_{g_{ss}} \in DE_{g_{ss}}$}\r
-                       \State $\tuple{id_d,s_{d_{last}}} \gets GetSS(de_{g_{ss}})$\r
-                       \State $MS_g \gets \Call{UpdateLastSeqN}{id_d,s_{d_{last}},MS_g}$\r
-                       \State $SS_{live} \gets \Call{AddSSLivEnt}{SS_{live},de_{g_{ss}}}$\r
-               \EndFor\r
-       \EndIf\r
-       \State $DE_{g_{cr}} \gets \Call{GetColRes}{DE_g}$\Comment{Handle cr}\r
-       \If{$DE_{g_{cr}} \neq \emptyset$}\r
-               \ForAll{$de_{g_{cr}} \in DE_{g_{cr}}$}\r
-                       \State $cr_g \gets GetCR(de_{g_{cr}})$\r
-                       \State $\Call{CheckCollision}{MS,SM,cr_g}$\r
-                       \State $CR_{live} \gets \Call{AddCRLivEnt}{CR_{live},cr_g}$\r
-               \EndFor\r
-       \EndIf\r
+       \State $hmac_{p_g} \gets \Call{ValidHmacChain}{Dat_g,s_g,hmac_{p_g},sl_{last}}$\r
+       \State $sz \gets \Call{UpdateExpSize}{sz}$\r
+       \State $max_g \gets \Call{UpdateQS}{Dat_g,max_g}$\Comment{Handle qs}\r
+       \State $MS_g \gets \Call{UpdateLastSeqN}{id_g,s_g,MS_g}$\Comment{Handle last s}\r
+       \State $MS_g \gets \Call{UpdateSS}{DE_g,MS_g}$\Comment{Handle ss}\r
+       %\State $DE_{g_{ss}} \gets \Call{GetSlotSeq}{DE_g}$\Comment{Handle ss}\r
+       %\If{$DE_{g_{ss}} \neq \emptyset$}\r
+       %       \ForAll{$de_{g_{ss}} \in DE_{g_{ss}}$}\r
+       %               \State $\tuple{id_d,s_{d_{last}}} \gets GetSS(de_{g_{ss}})$\r
+       %               \State $MS_g \gets \Call{UpdateLastSeqN}{id_d,s_{d_{last}},MS_g}$\r
+       %               \State $SS_{live} \gets \Call{AddSSLivEnt}{SS_{live},de_{g_{ss}}}$\r
+       %       \EndFor\r
+       %\EndIf\r
+       \State $\Call{UpdateCR}{DE_g}$\Comment{Handle cr}\r
+       %\State $DE_{g_{cr}} \gets \Call{GetColRes}{DE_g}$\Comment{Handle cr}\r
+       %\If{$DE_{g_{cr}} \neq \emptyset$}\r
+       %       \ForAll{$de_{g_{cr}} \in DE_{g_{cr}}$}\r
+       %               \State $cr_g \gets GetCR(de_{g_{cr}})$\r
+       %               \State $\Call{CheckCollision}{MS,SM,cr_g}$\r
+       %               \State $CR_{live} \gets \Call{AddCRLivEnt}{CR_{live},cr_g}$\r
+       %       \EndFor\r
+       %\EndIf\r
        \State $sl_{last} \gets \Call{StoreLastSlot}{MS,sl_{last},s_g,sv_g,id_g}$\r
        \State $DT \gets \Call{UpdateDT}{DT,DE_g,LV,s_g}$\r
 \EndFor\r
-\If{$m + |SL_g| \leq max_g$}\Comment{Check actual size against $max_g$}\r
-       \State $m \gets m + |SL_g|$\r
-\Else\r
-       \State \Call{Error}{'Actual $SL$ size on server exceeds $max_g$'}\r
-\EndIf\r
 \State $\Call{CheckLastSeqN}{MS_g,MS,d}$\r
-\State $\Call{CheckSlotsRange}{|SL_g|}$\r
+\State $\Call{CheckNumSlots}{|SL_g|,sz}$\r
 \State $\Call{UpdateSSLivEnt}{SS_{live},MS}$\r
 \State $\Call{UpdateCRLivEnt}{CR_{live},MS}$\r
 \State $\Call{UpdateSM}{SM,CR_{live}}$\r
@@ -558,7 +611,7 @@ $MaxSMSeqN(SM_s)= s$ \textit{such that} $\tuple{s, id} \in SM_s
 \end{algorithmic}\r
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
-\Function{GetValFromKey}{$k_g$}\r
+\Function{Get}{$k_g$}  \Comment{Interface function to get a value}\r
 \State $\tuple{k_s,v_s} \gets \tuple{k,v}$ \textit{such that} $\tuple{k,v} \r
        \in DT \land k = k_g$\r
 \State \Return{$v_s$}\r
@@ -574,12 +627,15 @@ $MaxSMSeqN(SM_s)= s$ \textit{such that} $\tuple{s, id} \in SM_s
 \textit{$cs_g$ = counter of $ss \in SS$ for getting pairs (initially 0)} \\\r
 \textit{$cc_p$ = counter of $cr \in CR$ for putting pairs (initially 0)} \\\r
 \textit{$cc_g$ = counter of $cr \in CR$ for getting pairs (initially 0)} \\\r
-\textit{$hmac_{c_p}$ = the HMAC value of the current slot} \\\r
+\textit{$hmac_{c_p}$ = the HMAC value of the current slot in procedure \r
+$\Call{PutDataEntries}{}$} \\\r
 \textit{$hmac_{p_p}$ = the HMAC value of the previous slot \r
-($hmac_{p_p} = \emptyset$ for the first slot)} \\\r
+($hmac_{p_p} = \emptyset$ for the first slot) in procedure \r
+$\Call{PutDataEntries}{}$} \\\r
 \textit{$id_{self}$ = machine Id of this client} \\\r
 \textit{$sl_{last}$ = info of last slot in queue = \r
        $\tuple{s_{last},sv_{last},id_{last}}$ (initially $\emptyset$)} \\\r
+\textit{$sz$ = expected size of received slots from server} \\\r
 \textit{$th_p$ = threshold number of dead slots for a resize to happen} \\\r
 \textit{$m'_p$ = offset added to $max$ for resize} \\\r
 \textit{$reinsert_{qs}$ = boolean to decide $qs$($max_g$) reinsertion} \\\r
@@ -594,9 +650,6 @@ $CreateSS(id_s,s_{s_{last}})=\tuple{id_s,s_{s_{last}}} = ss_s$ \\
 $CreateQS(max'_s)=qs_s$ \\\r
 $CreateCR(s_s,id_s)=\tuple{s_s,id_s} = cr_s$ \\\r
 $Encrypt(Dat_s,SK_s)=sv_s$ \\\r
-$GetLastS(sl = \tuple{s,sv,id})=s$ \\\r
-$GetSV(sl = \tuple{s,sv,id})=sv$ \\\r
-$GetID(sl = \tuple{s,sv,id})=id$ \\\r
 $GetColSeqN(SL_s,s_s)= \tuple{s, sv}$ \textit{such that} $\tuple{s, sv}\r
 \in SL_s \wedge \forall \tuple{s_s, sv_s} \in SL_s, s = s_s$ \\\r
 $GetKVPair(KV_s,k_s)= \tuple{ck,\tuple{k, v}}$ \textit{such that} \r
@@ -604,8 +657,8 @@ $\tuple{ck,\tuple{k, v}} \in KV_s \wedge
 \forall \tuple{ck_s,\tuple{k_s, v_s}} \in KV_s, k = k_s$ \\\r
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
-\Function{PutKVPair}{$KV_s,\tuple{k_s,v_s}$}\r
-\State $\tuple{ck_s,\tuple{k_s,v_t}} \gets GetKVPair(KV,k_s)$\r
+\Function{Put}{$KV_s,\tuple{k_s,v_s}$}  \Comment{Interface function to update a key-value pair}\r
+\State $\tuple{ck_s,\tuple{k_s,v_t}} \gets GetKVPair(KV_s,k_s)$\r
 \If{$\tuple{ck_s,\tuple{k_s,v_t}} = \emptyset$}\r
        \State $KV_s \gets KV_s \cup \{\tuple{ck_p, \tuple{k_s,v_s}}\}$\r
        \State $ck_p \gets ck_p + 1$\r
@@ -681,16 +734,16 @@ $\tuple{ck,\tuple{k, v}} \in KV_s \wedge
 \ForAll{$de_s \in DE_s$}\r
        \State $live \gets \Call{CheckLiveness}{s_s,de_s}$\r
        \If{$live$}\r
-               \If{$de_s = kv$}\r
+               \If{$type(de_s) = ``kv"$}\r
                        \State $\tuple{k_s,v_s} \gets GetKV(de_s)$\r
                        \State $KV \gets \Call{PutKVPair}{KV,\tuple{k_s,v_s}}$\r
-               \ElsIf{$de_s = ss$}\r
+               \ElsIf{$type(de_s) = ``ss"$}\r
                        \State $\tuple{id_s,s_{s_{last}}} \gets GetSS(de_s)$\r
                        \State $SS \gets \Call{PutSSPair}{SS,\tuple{id_s,s_{s_{last}}}}$\r
-               \ElsIf{$de_s = cr$}\r
+               \ElsIf{$type(de_s) = ``cr"$}\r
                        \State $\tuple{s_s,id_s} \gets GetCR(de_s)$\r
                        \State $CR \gets \Call{PutCRPair}{CR,\tuple{s_s,id_s}}$\r
-               \ElsIf{$de_s = qs$}\r
+               \ElsIf{$type(de_s) = ``qs"$}\r
                        \State $reinsert_{qs} \gets true$\r
                \EndIf\r
        \EndIf\r
@@ -927,18 +980,21 @@ received the same message $\mathsf{t}$ with sequence number $\mathsf{s_t > s_n}$
 \r
 \subsubsection{Lemmas and Proofs}\r
 \r
-\begin{prop} \r
+\begin{prop}\r
+\label{prop:parentmessage}\r
 Every client $\mathsf{J}$ who sends a message $\mathsf{t}$ \r
-has $\mathsf{\mathscr{P}_t}$ as its latest stored message, and \r
-$\mathsf{s_t = s_{\mathscr{P}_t} + 1}$. \r
+has parent $\mathsf{p_t}$ as its latest stored message, and \r
+$\mathsf{s_t = s_{p_t} + 1}$. \r
 \end{prop}\r
 \begin{proof} True by definition, because $J$ sets \r
-$\mathsf{hmac_p(t) = hmac_c(\mathscr{P}_t)}$ and \r
-$\mathsf{s_t = }$ $\mathsf{s_{\mathscr{P}_t + 1}}$ when a message \r
+$\mathsf{hmac_p(t) = hmac_c(p_t)}$ and \r
+$\mathsf{s_t = }$ $\mathsf{s_{p_t + 1}}$ when a message \r
 is sent. \r
 \end{proof}\r
 \r
-\begin{prop} If a rejected message entry is added to the set $\mathsf{CR}$ \r
+\begin{prop} \r
+\label{prop:rejectedmessage}\r
+If a rejected message entry is added to the set $\mathsf{CR}$ \r
 at sequence number $\mathsf{s}$, the message will remain in $\mathsf{CR}$ \r
 until every client has seen it. \r
 \end{prop}\r
@@ -961,23 +1017,25 @@ $\mathsf{s - 1}$, this client will have seen the message at $\mathsf{s_{cr}}$.
 \restore\r
 \restore\r
 }\r
-\caption{By Lemma 1, receiving both $t$ and $u$ here is impossible.}\r
+\caption{By \textbf{Lemma \ref{lem:twomessages}}, receiving both $t$ and $u$ here is impossible.}\r
 \end{figure}\r
 \r
-\begin{lem} Two messages are received without errors by a client $\mathsf{C}$; \r
+\begin{lem}\r
+\label{lem:twomessages}\r
+Two messages are received without errors by a client $\mathsf{C}$; \r
 call them $\mathsf{t}$ and $\mathsf{u}$ such that $\mathsf{s_t \le s_u}$. \r
 Then $\mathsf{t}$ is in the path of $\mathsf{u}$. \r
 \end{lem}\r
 \begin{proof}\r
+Assume that there are some pairs of messages $\mathsf{(t,u)}$ that violate this lemma. \r
+Take a specific $\mathsf{(t,u)}$ such that $\mathsf{s_u}$ is minimized, and \r
+$\mathsf{s_t}$ is maximized for this choice of $\mathsf{s_u}$. We will show that $\mathsf{C}$\r
+cannot receive both $\mathsf{t}$ and $\mathsf{u}$ without throwing an error.\r
+\r
 Clearly $\mathsf{C}$ will throw an error if $\mathsf{s_t = s_u}$. So \r
 $\mathsf{s_t < s_u}$. Additionally, if $\mathsf{C}$ receives $\mathsf{u}$ before \r
 $\mathsf{t}$, this will cause it to throw an error, so $\mathsf{t}$ is received \r
-before $\mathsf{u}$.\r
-\r
-Assume that $\mathsf{t}$ is not in the path of $\mathsf{u}$. Take $\mathsf{u}$ \r
-to be the packet of smallest sequence number for which this occurs, and \r
-$\mathsf{t}$ be the packet with greatest sequence number for this $\mathsf{u}$. \r
-We will prove that an error occurs upon receipt of $\mathsf{u}$.\r
+before $\mathsf{u}$. We will prove that an error occurs upon receipt of $\mathsf{u}$.\r
 \r
 Let $\mathsf{r_1}$ be the earliest member of the path of $\mathsf{t}$ that is \r
 not in the path of $\mathsf{u}$, and $\mathsf{q}$ be its parent. Message \r
@@ -993,22 +1051,31 @@ $\mathsf{{id_{self}}_J = GetMacID(r_1)}$, and $\mathsf{K}$ be the client who
 sent $\mathsf{l_1}$. Because no client can send two messages with the same sequence number, and \r
 $\mathsf{s_{r_1} = s_{l_1} = s_q + 1}$, $\mathsf{J \neq K}$.\r
 \r
-We also know the following three facts: \r
+We also know the following facts: \r
 \r
-\begin{prop} No client sends both a message in \r
-$\mathsf{(r_2,...,t)}$ and a message in $\mathsf{(l_2,...,u)}$. \end{prop}\r
+\begin{prop} \r
+\label{prop:bothmessages}\r
+No client sends both a message in $\mathsf{(r_2,...,t)}$ and a message in $\mathsf{(l_2,...,u)}$. \r
+\end{prop}\r
 \r
 \begin{proof}\r
 To send a message $\mathsf{p}$ that is the parent of some other \r
 message, one must have received the parent of $\mathsf{p}$. Since \r
 $\mathsf{u}$ is the message with smallest sequence number received by any \r
-client that violates Lemma 1, no client receives both a message in $\mathsf{r}$ \r
-and a message in $\mathsf{l}$. \end{proof}\r
+client that violates Lemma \ref{lem:twomessages}, no client receives both a message \r
+in $\mathsf{r}$ and a message in $\mathsf{l}$. \r
+\end{proof}\r
 \r
-\begin{prop} $\mathsf{C}$ does not receive any message with \r
-sequence number strictly between $\mathsf{s_t}$ and $\mathsf{s_u}$. \end{prop}\r
+\begin{prop} \r
+\label{prop:seqnumb}\r
+$\mathsf{C}$ does not receive any message with a\r
+sequence number strictly between $\mathsf{s_t}$ and $\mathsf{s_u}$. \r
+\end{prop}\r
 \r
-\begin{proof} If there were such a message with sequence number smaller than $\mathsf{s_u}$, it would contradict the assumption that $\mathsf{u}$ is the message with least sequence number that violates Lemma 1. \end{proof}\r
+\begin{proof} If there were such a message with sequence number smaller than \r
+$\mathsf{s_u}$, it would contradict the assumption that $\mathsf{u}$ is the \r
+message with the least sequence number that violates Lemma \ref{lem:twomessages}. \r
+\end{proof}\r
 \r
 There are two cases:\r
 \begin{itemize}\r
@@ -1019,13 +1086,13 @@ the path of message $\mathsf{t}$, $\mathsf{s_{t_J} > s_{q_J} = s_{u_J}}$.
 \item Case 1.1: $\mathsf{C}$ never updates its slot sequence list $\mathsf{SS}$ \r
 between receiving $\mathsf{t}$ and receiving $\mathsf{u}$; this can only happen if \r
 $\mathsf{s_t = s_u - 1}$. Since $\mathsf{t}$ is not the parent of $\mathsf{u}$, \r
-$\mathsf{hmac_p(u) \neq hmac_c(t)}$, causing $\mathsf{C}$ to error.\r
+$\mathsf{hmac_p(u) \neq hmac_c(t)}$, causing $\mathsf{C}$ to throw an error.\r
 \item Case 1.2: Case 1.1 does not occur; therefore, $\mathsf{C}$ must update \r
 its slot sequence list $\mathsf{SS}$ at some point between receiving $\mathsf{t}$ \r
 and $\mathsf{u}$. \r
 The latest sequence number of $\mathsf{J}$ decreases during this time, which \r
 means it must decrease when some message is received, which means $\mathsf{C}$ \r
-throws an error in the $\mathsf{CheckLastSeqN}$ subroutine.\r
+throws an error in the $\mathsf{CheckLastSeqN()}$ subroutine.\r
 \end{itemize}\r
 \r
 \item Case 2: $\mathsf{J}$ sent at least one message in $\mathsf{L}$. Call the \r
@@ -1041,7 +1108,8 @@ client $\mathsf{J}$ cannot then send a message with sequence number
 $\mathsf{s_{r_1}}$, a contradiction.\r
 \item Case 2.2: Client $\mathsf{J}$ sends $\mathsf{r_1}$, and then $\mathsf{m}$. \r
 Let $\mathsf{X = (r_1 = x_1, \dots , x_n)}$ be the list of messages $\mathsf{J}$ sends \r
-starting before $\mathsf{r_1}$ and ending before $m$; clearly these all have sequence number $\mathsf{s_p = s_q + 1}$.\r
+starting before $\mathsf{r_1}$ and ending before $m$; clearly these all have sequence \r
+number $\mathsf{s_p = s_q + 1}$.\r
 \begin{itemize}\r
 \item Case 2.2.1: Some message in $\mathsf{X}$ was accepted. Before sending $\mathsf{m}$, \r
 $\mathsf{J}$'s value in $\mathsf{MS_J}$ for its own latest sequence number would \r
@@ -1054,11 +1122,19 @@ sending $\mathsf{p}$, because its own latest sequence number decreases.
 \item Case 2.2.2: All messages in $\mathsf{X}$ were rejected, making $\mathsf{m}$ \r
 the first message of $\mathsf{J}$ that is accepted after $\mathsf{r_1}$.\r
 \r
-We will show that $\mathsf{C}$ sees $\mathsf{r_1}$. Assume not. Then $\mathsf{(r_2, ..., u)}$ must have at least $\mathsf{{max_g}_C} >= 2$ messages for $\mathsf{r_1}$ to fall off the end of the queue. Consider the sender of $\mathsf{r_3}$ and call it $\mathsf{H}$. $\mathsf{H \neq J}$ by Proposition 3 and the existence of $\mathsf{m}$. Since $\mathsf{H \neq J}$, then by Proposition 3 it could not also have sent a message in $\mathsf{(l_2,..., u}$. Therefore, $\mathsf{s_{u_H} < s_q + 2 = s_{t_H}}$, so upon receipt of $\mathsf{u}$, $\mathsf{C}$ will throw an error by the decrease in a last sequence number similar to Case 1, a contradiction.\r
-\r
-Now that we know that $\mathsf{C}$ sees $\mathsf{r_1}$, note that C receives $\mathsf{u}$ immediately after $\mathsf{t}$ by Proposition 4. Therefore, \r
+We will show that $\mathsf{C}$ sees $\mathsf{r_1}$. Assume not. Then $\mathsf{(r_2, ..., u)}$ \r
+must have at least $\mathsf{{max_g}_C} \geq 2$ messages for $\mathsf{r_1}$ to fall off the \r
+end of the queue. Consider the sender of $\mathsf{r_3}$ and call it $\mathsf{H}$. \r
+$\mathsf{H \neq J}$ by Proposition \ref{prop:bothmessages} and the existence of $\mathsf{m}$. \r
+Since $\mathsf{H \neq J}$, then by Proposition \ref{prop:bothmessages} it could not also \r
+have sent a message in $\mathsf{(l_2,..., u)}$. Therefore, $\mathsf{s_{u_H} < s_q + 2 = s_{t_H}}$, \r
+so upon receipt of $\mathsf{u}$, $\mathsf{C}$ will throw an error by the decrease in a \r
+last sequence number similar to Case 1, a contradiction.\r
+\r
+Now that we know that $\mathsf{C}$ sees $\mathsf{r_1}$, note that C receives $\mathsf{u}$ \r
+immediately after $\mathsf{t}$ by Proposition \ref{prop:seqnumb}. Therefore, \r
 $\mathsf{C}$ could not have seen a message after $\mathsf{t}$ with sequence number less \r
-than $\mathsf{s_m}$. In the $\mathsf{PutDataEntries}$ subroutine, $\mathsf{J}$ adds every \r
+than $\mathsf{s_m}$. In the $\mathsf{PutDataEntries()}$ subroutine, $\mathsf{J}$ adds every \r
 $\mathsf{cr}$ entry that contains sequence number $\mathsf{s}$ and machine ID \r
 $\mathsf{id}$ of the messsages that win in the collisions before $\mathsf{m}$ into \r
 $\mathsf{CR}$; $\mathsf{CR}$ keeps the collection of live $\mathsf{cr}$ entries, namely\r
@@ -1078,7 +1154,9 @@ $\mathsf{\tuple{s_q+1, id_K}}$ in the corresponding $\mathsf{cr}$ entry.
 \end{itemize}\r
 \end{proof}\r
 \r
-\begin{lem} If there are two packets $\mathsf{t}$ and $\mathsf{u}$, with \r
+\begin{lem} \r
+\label{lem:pathmessages}\r
+If there are two messages $\mathsf{t}$ and $\mathsf{u}$, with \r
 $\mathsf{s_t \leq s_u}$, such that $\mathsf{t}$ is in the path of $\mathsf{u}$, \r
 then for any message $\mathsf{p}$ with $\mathsf{s_p \leq s_t}$, iff $\mathsf{p}$ is in \r
 the path of $\mathsf{t}$, it is in the path of $\mathsf{u}$. \r
@@ -1117,11 +1195,11 @@ in that slot in $\mathsf{T}$. Let $\mathsf{C_1}$ be some client in the transitiv
 set, with partial sequence $\mathsf{P_{C_1}}$, and let $\mathsf{u}$ be some message with \r
 $\mathsf{s_u > s_n}$ that $\mathsf{C_1}$ shares with another client. Then let $\mathsf{T}$ \r
 be the portion of the path of $\mathsf{u}$ ending at sequence number $\mathsf{s_n}$ and \r
-$\mathsf{t}$ be the message at that sequence number. Clearly, by Lemma 1, $\mathsf{P_{C_1}}$ \r
-is consistent with $\mathsf{T}$. We will show that, for every other client $\mathsf{D}$ \r
-with partial sequence $\mathsf{P_D}$, $\mathsf{P_D}$ has some message whose path includes \r
-$\mathsf{t}$. Because $\mathsf{D}$ is in the transitive closure, there is a sequence of \r
-clients $\mathsf{\mathscr{C} = (C_1, C_2, ..., D)}$ from $\mathsf{C_1}$ to $\mathsf{D}$, \r
+$\mathsf{t}$ be the message at that sequence number. Clearly, by Lemma \ref{lem:twomessages}, \r
+$\mathsf{P_{C_1}}$ is consistent with $\mathsf{T}$. We will show that, for every other client \r
+$\mathsf{D}$ with partial sequence $\mathsf{P_D}$, $\mathsf{P_D}$ has some message whose path \r
+includes $\mathsf{t}$. Because $\mathsf{D}$ is in the transitive closure, there is a sequence \r
+of clients $\mathsf{\mathscr{C} = (C_1, C_2, ..., D)}$ from $\mathsf{C_1}$ to $\mathsf{D}$, \r
 where each shares an edge with the next.\r
 We prove by induction that $\mathsf{P_D}$ has a message whose path includes $\mathsf{t}$.\r
 \begin{itemize}\r
@@ -1130,14 +1208,15 @@ We prove by induction that $\mathsf{P_D}$ has a message whose path includes $\ma
 \item Inductive step: Each client in $\mathsf{\mathscr{C}}$ has a partial sequence with a message \r
 that includes $\mathsf{t}$ if the previous client does. Suppose $\mathsf{P_{C_k}}$ has \r
 a message $\mathsf{w}$ with a path that includes $\mathsf{t}$, and shares message $\mathsf{x}$ \r
-with $\mathsf{P_{C_{k+1}}}$ such that $\mathsf{s_x > s_n}$. By Lemma 1, $\mathsf{w}$ or \r
-$\mathsf{x}$, whichever has the least sequence number, is in the path of the other, and therefore \r
-by Lemma 2, $\mathsf{t}$ is in the path of $\mathsf{x}$.\r
+with $\mathsf{P_{C_{k+1}}}$ such that $\mathsf{s_x > s_n}$. By Lemma \ref{lem:twomessages}, \r
+$\mathsf{w}$ or $\mathsf{x}$, whichever has the least sequence number, is in the path of the other, \r
+and therefore by Lemma \ref{lem:pathmessages}, $\mathsf{t}$ is in the path of $\mathsf{x}$.\r
 \r
 \item Let $\mathsf{z}$ be the message of $\mathsf{D}$ whose path includes $\mathsf{t}$. \r
-By Lemma 1, every message in $\mathsf{P_D}$ with sequence number smaller than $\mathsf{s_w}$ \r
-is in the path of $\mathsf{z}$. Since $\mathsf{t}$ is in the path of $\mathsf{z}$, every \r
-message in $\mathsf{P_D}$ with smaller sequence number than $\mathsf{s_t = s_n}$ is in $\mathsf{T}$. \r
+By Lemma \ref{lem:twomessages}, every message in $\mathsf{P_D}$ with sequence number smaller \r
+than $\mathsf{s_w}$ is in the path of $\mathsf{z}$. Since $\mathsf{t}$ is in the path of \r
+$\mathsf{z}$, every message in $\mathsf{P_D}$ with smaller sequence number than \r
+$\mathsf{s_t = s_n}$ is in $\mathsf{T}$. \r
 Therefore, $\mathsf{P_D}$ is consistent with $\mathsf{T}$.\r
 \r
 \end{itemize}\r