Merge branch 'master' of ssh://plrg.eecs.uci.edu/home/git/iotcloud
[iotcloud.git] / doc / iotcloud.tex
index 5e3928ef566fe39c826c11bb564dd629bdee812b..ff6f3d80de0be960d87556e11e09561c1c213fa2 100644 (file)
@@ -199,7 +199,6 @@ $hmac_c$ is the HMAC value of the current slot \\
 $Dat_s = \tuple{s,id,hmac_p,DE,hmac_c}$ \\\r
 $sv_s = \tuple{s, E(Dat_s)} = \r
 \tuple{s, E(\tuple{s,id,hmac_p,DE,hmac_c})}$ \\ \\\r
-\r
 \textbf{States} \\\r
 \textit{$id_{self}$ = machine Id of this client} \\\r
 \textit{$max_g$ = maximum number of slots (initially $max_g > 0$)} \\\r
@@ -209,12 +208,15 @@ $sv_s = \tuple{s, E(Dat_s)} =
 \textit{DT = set of $\tuple{k,v}$ on client} \\\r
 \textit{MS = associative array of $\tuple{id, s_{last}}$ of all clients on client \r
 (initially empty)} \\\r
+\textit{$LV$ = live set of $kv$ entries on client, contains \r
+       $\tuple{kv,s}$ entries} \\\r
+\textit{$SS_{live}$ = live set of $ss$ entries on client} \\\r
+\textit{$CR_{live}$ = live set of $cr$ entries on client} \\\r
 \textit{$MS_g$ = set MS to save all $\tuple{id, s_{last}}$ pairs while\r
 traversing DT after a request to server (initially empty)} \\\r
 \textit{SK = Secret Key} \\\r
 \textit{$SM$ = associative array of $\tuple{s, id}$ of all slots in a previous read\r
 (initially empty)} \\ \\\r
-\r
 \textbf{Helper Functions} \\\r
 $MaxSlot(SL_s)= \tuple{s, sv}$ \textit{such that} $\tuple{s, sv}\r
 \in SL_s \wedge \forall \tuple{s_s, sv_s} \in SL_s, s \geq s_s$ \\\r
@@ -231,10 +233,16 @@ $GetMacId(Dat_s = \tuple{s,id,hmac_p,DE,hmac_c})=id$ \\
 $GetPrevHmac(Dat_s = \tuple{s,id,hmac_p,DE,hmac_c})=hmac_p$ \\\r
 $GetCurrHmac(Dat_s = \tuple{s,id,hmac_p,DE,hmac_c})=hmac_c$ \\\r
 $GetDatEnt(Dat_s = \tuple{s,id,hmac_p,DE,hmac_c})=DE$ \\\r
-$GetKV($key-value data entry$)=\tuple{k_s,v_s}$ \\\r
-$GetSS($slot-sequence data entry$)=\tuple{id,s_{last}}$ \\\r
+$GetLiveSS(SS_{live},ss_s)= ss$ \textit{such that} $ss \in SS_{live} \r
+\wedge \forall ss_s \in SS_{live}, ss = ss_s$ \\\r
+$GetLiveCR(CR_{live},cr_s)= cr$ \textit{such that} $cr \in CR_{live} \r
+\wedge \forall cr_s \in CR_{live}, cr = cr_s$ \\\r
+$GetLivEntLastS(LV_s,de_s)= s$ \textit{such that} $\tuple{de, s} \in LV_s \r
+\wedge \forall \tuple{de_s, s_s} \in LV_s, de_s = de$ \\\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$)=\tuple{s_s,id_s}$ \\\r
+$GetCR($collision-resolution data entry$)=\tuple{s_s,id_s} = cr_s$ \\\r
 $GetS(\tuple{s, id})=s$ \\\r
 $GetId(\tuple{s, id})=id$ \\\r
 $GetKey(\tuple{k, v})=k$ \\\r
@@ -271,8 +279,7 @@ $MinLastSeqN(MS_s)= s_{last}$ \textit{such that} $\tuple{id, s_{last}} \in MS_s
 \end{algorithmic}\r
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
-\Function{GetQueSta}{$Dat_s$}\r
-\State $DE_s \gets GetDatEnt(DE_s)$\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
@@ -285,40 +292,16 @@ $MinLastSeqN(MS_s)= s_{last}$ \textit{such that} $\tuple{id, s_{last}} \in MS_s
 \end{algorithmic}\r
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
-\Function{GetSlotSeq}{$Dat_s$}\r
-\State $DE_s \gets GetDatEnt(Dat_s)$\r
-\State $de_{ss} \gets de_s$ \textit{such that} $de_s \in DE_s, \r
-       de_s \in D \land de_s = ss$\r
-\If{$de_{ss} \neq \emptyset$}\r
-       \State $\tuple{id_{ret},s_{last_{ret}}} \gets GetSS(de_{ss})$\r
-\Else\r
-       \State $\tuple{id_{ret},s_{last_{ret}}} \gets \emptyset$\r
-\EndIf\r
-\State \Return{$\tuple{id_{ret},s_{last_{ret}}}$}\r
+\Function{GetSlotSeq}{$DE_s$}\r
+\State $DE_{ss} \gets \{de_s | de_s \in DE_s, de_s \in D \land de_s = ss\}$\r
+\State \Return{$DE_{ss}$}\r
 \EndFunction\r
 \end{algorithmic}\r
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
-\Function{GetColRes}{$Dat_s$} %\Comment{At most 2 $cr$ entries in a slot}\r
-\State $DE_s \gets GetDatEnt(Dat_s)$\r
-\State $de_{cr} \gets de_s$ \textit{such that} $de_s \in DE_s, \r
-       de_s \in D \land de_s = cr$\r
-\If{$de_{cr} \neq \emptyset$}\r
-       \State $\tuple{s_{ret},id_{ret}} \gets GetCR(de_{cr})$\r
-\Else\r
-       \State $\tuple{s_{ret},id_{ret}} \r
-       \gets \emptyset$\r
-\EndIf\r
-%\State $de_{r_{cr}} \gets de_s$ \textit{such that} $de_s \in DE_s, \r
-%      de_s \in D \land de_s = cr \land de_s \neq de_{cr}$\r
-%\If{$de_{r_{cr}} \neq \emptyset$}\r
-%      \State $\tuple{s_{r_{ret}},id_{r_{ret}}} \gets GetCR(de_{r_{cr}})$\r
-%\Else\r
-%      \State $\tuple{s_{r_{ret}},id_{r_{ret}}} \r
-%      \gets \emptyset$\r
-%\EndIf\r
-%\State \Return{$\{\tuple{s_{ret},id_{ret}},\tuple{s_{r_{ret}},id_{r_{ret}}}\}$}\r
-\State \Return{$\{\tuple{s_{ret},id_{ret}}\}$}\r
+\Function{GetColRes}{$DE_s$}\r
+\State $DE_{cr} \gets \{de_s | de_s \in DE_s, de_s \in D \land de_s = cr\}$\r
+\State \Return{$DE_{cr}$}\r
 \EndFunction\r
 \end{algorithmic}\r
 \r
@@ -334,6 +317,69 @@ $MinLastSeqN(MS_s)= s_{last}$ \textit{such that} $\tuple{id, s_{last}} \in MS_s
 \EndFunction\r
 \end{algorithmic}\r
 \r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{UpdateKVLivEnt}{$LV_s,de_s,s_s$}\r
+\State $s_t \gets GetLivEntLastS(LV_s,de_s)$\r
+\If{$s_t = \emptyset$}\r
+       \State $LV_s \gets LV_s \cup \{\tuple{de_s,s_s}\}$\Comment{First occurrence}\r
+\Else\r
+       \If{$s_s > s_t$}\Comment{Update entry with a later s}\r
+               \State $LV_s \gets (LV_s - \{\tuple{de_s,s_t}\}) \cup \r
+               \{\tuple{de_s,s_s}\}$\r
+       \EndIf\r
+\EndIf\r
+\State \Return{$LV_s$}\r
+\EndFunction\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{AddSSLivEnt}{$SS_{s_{live}},de_s$}\r
+\State $ss_s \gets GetSS(de_s)$\r
+\State $ss_t \gets GetLiveSS(SS_{s_{live}},ss_s)$\r
+\If{$ss_t = \emptyset$}\r
+       \State $SS_{s_{live}} \gets SS_{s_{live}} \cup \{ss_s\}$\Comment{First occurrence}\r
+\EndIf\r
+\State \Return{$SS_{s_{live}}$}\r
+\EndFunction\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{AddCRLivEnt}{$CR_{s_{live}},de_s$}\r
+\State $cr_s \gets GetCR(de_s)$\r
+\State $cr_t \gets GetLiveCR(CR_{s_{live}},cr_s)$\r
+\If{$cr_t = \emptyset$}\r
+       \State $CR_{s_{live}} \gets CR_{s_{live}} \cup \{cr_s\}$\Comment{First occurrence}\r
+\EndIf\r
+\State \Return{$CR_{s_{live}}$}\r
+\EndFunction\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{UpdateSSLivEnt}{$SS_{s_{live}},MS_s$}\r
+\State $s_{s_{min}} \gets MinLastSeqN(MS_s)$\r
+\ForAll{$ss_s \in SS_{s_{live}}$}\r
+       \State $\tuple{id_s,s_{s_{last}}} \gets GetSS(ss_s)$\r
+       \If{$s_{s_{min}} > s_{s_{last}}$}\Comment{Remove if dead}\r
+               \State $SS_{s_{live}} \gets SS_{s_{live}} - \{\tuple{id_s,s_{s_{last}}}\}$      \r
+       \EndIf\r
+\EndFor\r
+\State \Return{$SS_{s_{live}}$}\r
+\EndFunction\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{UpdateCRLivEnt}{$CR_{s_{live}},MS_s$}\r
+\State $s_{s_{min}} \gets MinLastSeqN(MS_s)$\r
+\ForAll{$cr_s \in CR_{s_{live}}$}\r
+       \State $\tuple{s_s,id_s} \gets GetCR(cr_s)$\r
+       \If{$s_{s_{min}} > s_s$}\Comment{Remove if dead}\r
+               \State $SS_{s_{live}} \gets SS_{s_{live}} - \{\tuple{s_s,id_s}\}$       \r
+       \EndIf\r
+\EndFor\r
+\State \Return{$CR_{s_{live}}$}\r
+\EndFunction\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
 \begin{algorithmic}[1]\r
 \Procedure{CheckLastSeqN}{$MS_s,MS_t$}\Comment{Check $MS_t$ based on the newer $MS_s$}\r
 \For {$\tuple{id, s_t}$ in $MS_t$}\r
@@ -384,9 +430,9 @@ $MinLastSeqN(MS_s)= s_{last}$ \textit{such that} $\tuple{id, s_{last}} \in MS_s
 \end{algorithmic}\r
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
-\Function{UpdateDT}{$DT_s,Dat_s$}\r
-\State $DE_s \gets GetDatEnt(Dat_s)$\r
+\Function{UpdateDT}{$DT_s,DE_s,LV_s,s_s$}\r
 \ForAll{$de_s \in DE_s$}\r
+       \State $LV_s \gets \Call{UpdateKVLivEnt}{LV_s,de_s,s_s}$\r
        \If{$de_s$ \textit{such that} $de_s \in D \land de_s = kv$}\r
                \State $\tuple{k_s,v_s} \gets GetKV(de_s)$\r
                \State $\tuple{k_s,v_t} \gets GetKeyVal(DT_s,k_s)$\r
@@ -427,7 +473,7 @@ $MinLastSeqN(MS_s)= s_{last}$ \textit{such that} $\tuple{id, s_{last}} \in MS_s
                \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 $qs_g \gets \Call{GetQueSta}{Dat_g}$\Comment{Handle qs}\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
@@ -435,17 +481,24 @@ $MinLastSeqN(MS_s)= s_{last}$ \textit{such that} $\tuple{id, s_{last}} \in MS_s
        \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 $\tuple{id_d,s_{d_{last}}} \gets \Call{GetSlotSeq}{Dat_g}$\Comment{Handle ss}\r
-       \If{$\tuple{id_d,s_{d_{last}}} \neq \emptyset$}\r
-       \State $MS_g \gets \Call{UpdateLastSeqN}{id_d,s_{d_{last}},MS_g}$\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 $\tuple{s_e,id_e} \gets GetCR(de_{g_{cr}})$\r
+                       \State $\Call{CheckCollision}{MS,SM,\tuple{s_e,id_e}}$\r
+                       \State $CR_{live} \gets \Call{AddCRLivEnt}{SS_{live},de_{g_{cr}}}$\r
+               \EndFor\r
        \EndIf\r
-       %\State $\{\tuple{s_e,id_e},\tuple{s_f,id_f}\} \gets \r
-    %  \Call{GetColRes}{Dat_g}$\Comment{Handle cr}\r
-       \State $\{\tuple{s_e,id_e}\} \gets \Call{GetColRes}{Dat_g}$\Comment{Handle cr}\r
-       \State $\Call{CheckCollision}{MS,SM,\tuple{s_e,id_e}}$\Comment{From normal slot}\r
-       %\State $\Call{CheckCollision}{MS,SM,\tuple{s_f,id_f}}$\Comment{From reinsertion}\r
        \State $sl_{last} \gets \Call{StoreLastSlot}{MS,sl_{last},s_g,sv_g,id_g}$\r
-       \State $DT \gets \Call{UpdateDT}{DT,Dat_g}$\r
+       \State $DT \gets \Call{UpdateDT}{DT,DE_g,LV,s_g}$\r
 \EndFor\r
 \State $SM \gets SM_{curr}$\r
 \If{$m + |SL_g| \leq max_g$}\Comment{Check actual size against $max_g$}\r
@@ -454,6 +507,8 @@ $MinLastSeqN(MS_s)= s_{last}$ \textit{such that} $\tuple{id, s_{last}} \in MS_s
        \State \Call{Error}{'Actual queue size exceeds $max_g$'}\r
 \EndIf\r
 \State $\Call{CheckLastSeqN}{MS_g,MS}$\r
+\State $\Call{UpdateSSLivEnt}{SS_{live},MS}$\r
+\State $\Call{UpdateCRLivEnt}{CR_{live},MS}$\r
 \EndProcedure\r
 \end{algorithmic}\r
 \r
@@ -491,6 +546,10 @@ $sv_s = \tuple{s, E(Dat_s)} =
 collision in reinserting the last slot (sent in the following slot)} \\\r
 \textit{$ck_p$ = counter of $kv \in KV$ for putting pairs (initially 0)} \\\r
 \textit{$ck_g$ = counter of $kv \in KV$ for getting pairs (initially 0)} \\\r
+\textit{$cs_p$ = counter of $ss \in SS$ for putting pairs (initially 0)} \\\r
+\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{$hmac_{p_p}$ = the HMAC value of the previous slot \r
 ($hmac_{p_p} = \emptyset$ for the first slot)} \\\r
@@ -499,34 +558,35 @@ collision in reinserting the last slot (sent in the following slot)} \\
        $\tuple{s_{last},sv_{last},id_{last}}$ (initially $\emptyset$)} \\\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
 \textit{$KV$ = set of $\tuple{ck, \tuple{k,v}}$ of kv entries on client} \\\r
+\textit{$SS$ = set of $\tuple{cs, \tuple{id,s_{last}}}$ of ss entries on client} \\\r
+\textit{$CR$ = set of $\tuple{cc, \tuple{s_{col},id_{col}}}$ of cr entries on client} \\\r
 \textit{$SL_p$ = set of returned slots on client} \\\r
 \textit{SK = Secret Key} \\ \\\r
 \textbf{Helper Functions} \\\r
 $CreateDat(s,id,hmac_p,DE,hmac_c)=Dat_s=\tuple{s,id,hmac_p,DE,hmac_c}$ \\\r
-$CreateCR(s,id)=\tuple{s,id}$ \\\r
-$CreateQS(max')=qs$ \\\r
-$CreateSS(id,s_{last})=\tuple{id,s_{last}}$ \\\r
+$CreateSS(id_s,s_{s_{last}})=\tuple{id_s,s_{s_{last}}} = ss_s$ \\\r
+$CreateQS(max'_s)=qs_s$ \\\r
+$CreateCR(s_s,id_s)=\tuple{s_s,id_s} = cr_s$ \\\r
 $Encrypt(Dat_s,SK_s)=sv_s$ \\\r
-$GetStatus(\tuple{status,SL})=status$ \\\r
-$GetSL(\tuple{status,SL})=SL$ \\\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
-$GetKV(KV_s,k_s)= \tuple{ck,\tuple{k, v}}$ \textit{such that} \r
+$GetKVPair(KV_s,k_s)= \tuple{ck,\tuple{k, v}}$ \textit{such that} \r
 $\tuple{ck,\tuple{k, v}} \in KV_s \wedge\r
 \forall \tuple{ck_s,\tuple{k_s, v_s}} \in KV_s, k = k_s$ \\\r
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
-\Function{PutKVPair}{$\tuple{k_s,v_s}$}\r
-\State $\tuple{ck_s,\tuple{k_s,v_t}} \gets GetKV(KV,k_s)$\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
 \If{$\tuple{ck_s,\tuple{k_s,v_t}} = \emptyset$}\r
-       \State $KV \gets KV \cup \{\tuple{ck_p, \tuple{k_s,v_s}}\}$\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
 \Else\r
-       \State $KV \gets (KV - \{\tuple{ck_s, \tuple{k_s,v_t}}\}) \cup \r
+       \State $KV_s \gets (KV_s - \{\tuple{ck_s, \tuple{k_s,v_t}}\}) \cup \r
        \{\tuple{ck_s, \tuple{k_s,v_s}}\}$\r
 \EndIf\r
 \State \Return{$KV_s$}\r
@@ -534,13 +594,13 @@ $\tuple{ck,\tuple{k, v}} \in KV_s \wedge
 \end{algorithmic}\r
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
-\Function{CheckResize}{$MS_s,th_s,max'_t,m'_s$}\r
+\Function{CheckResize}{$MS_s,th_s,max_t,m'_s$}\r
 \State $s_{last_{min}} \gets MinLastSeqN(MS_s)$\r
 \State $s_{last_{max}} \gets MaxLastSeqN(MS_s)$\r
-\State $n_{live} \gets s_{last_{max}} - s_{last_{min}}$\Comment{Number of live slots}\r
-\State $n_{dead} \gets max'_t - n_{live}$\r
+\State $n_{live} \gets s_{last_{max}} - s_{last_{min}} + 1$\Comment{Number of live slots}\r
+\State $n_{dead} \gets max_t - n_{live}$\r
 \If{$n_{dead} \leq th_s$}\r
-       \State $max'_s \gets max'_t + m'_s$\r
+       \State $max'_s \gets max_t + m'_s$\r
 \Else\r
        \State $max'_s \gets \emptyset$\r
 \EndIf\r
@@ -549,128 +609,243 @@ $\tuple{ck,\tuple{k, v}} \in KV_s \wedge
 \end{algorithmic}\r
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
-\Function{CheckNeedSS}{$MS_s,max'_t$}\Comment{Check if $ss$ is needed}\r
+\Function{CheckNeedSS}{$MS_s,max_t$}\Comment{Check if $ss$ is needed}\r
 \State $s_{last_{min}} \gets MinLastSeqN(MS_s)$\r
 \State $s_{last_{max}} \gets MaxLastSeqN(MS_s)$\r
 \State $n_{live} \gets s_{last_{max}} - s_{last_{min}}$\Comment{Number of live slots}\r
-\State $n_{dead} \gets max'_t - n_{live}$\r
+\State $n_{dead} \gets max_t - n_{live}$\r
 \State \Return {$n_{dead} = 0$}\r
 \EndFunction\r
 \end{algorithmic}\r
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
-\Function{HandleCollision}{$\tuple{stat_s,SL_s}$}\r
-\State $stat_s \gets GetStatus(\tuple{stat_s,SL_s})$\r
-\State $SL_s \gets GetSL(\tuple{stat_s,SL_s})$\r
-\If{$\neg stat_s$}\Comment{Handle collision}\r
-       \State $\tuple{s_{col},sv_{col}} \gets GetColSeqN(SL_s,s_s)$\r
-       \State $s_{col} \gets SeqN(\tuple{s_{col},sv_{col}})$\r
-       \State $sv_{col} \gets SlotVal(\tuple{s_{col},sv_{col}})$\r
-       \State $Dat_{col} \gets Decrypt(SK,sv_{col})$\r
-       \State $id_{col} \gets GetMacId(Dat_{col})$\r
-       \State $\tuple{s_{col},id_{col}} \gets CreateCR(s_{col},id_{col})$\r
-       \State $cr_s \gets \tuple{s_{col},id_{col}}$\r
-\Else\r
-       \State $cr_s \gets \emptyset$\r
-\EndIf\r
+\Function{HandleCollision}{$SL_s,s_s$}\r
+\State $\tuple{s_{col},sv_{col}} \gets GetColSeqN(SL_s,s_s)$\r
+\State $Dat_{col} \gets Decrypt(SK,sv_{col})$\r
+\State $id_{col} \gets GetMacId(Dat_{col})$\r
+\State $cr_s \gets CreateCR(s_{col},id_{col})$\r
 \State $\Call{ProcessSL}{SL_s}$\r
 \State \Return{$cr_s$}\r
 \EndFunction\r
 \end{algorithmic}\r
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
-\Function{ReinsertLastSlot}{$MS_s,SK_s,sl_{s_{last}},max'_s,hmac_{p_s}$}\r
-\State $s_s \gets MaxLastSeqN(MS_s)$\r
+\Procedure{CheckLastSlot}{$sl_{s_{last}}$}\r
+\State $s_s \gets GetLastS(sl_{s_{last}})$\r
 \State $sv_s \gets GetSV(sl_{s_{last}})$\r
 \State $Dat_s \gets Decrypt(SK,sv_s)$\r
 \State $DE_s \gets GetDatEnt(Dat_s)$\r
-\State $hmac_{c_s} \gets Hmac(DE_s,SK_s)$\r
-\State $Dat_s \gets CreateDat(s_s,id_{self},hmac_{p_s},DE_p,hmac_{c_s})$\r
-\State $hmac_{p_s} \gets hmac_{c_s}$\r
-\State $\tuple{stat_s,SL_s} \gets \Call{PutSlot}{s_s,sv_s,max'_s}$   \r
-\State $cr_s \gets \Call{HandleCollision}{\tuple{stat_s,SL_s}}$\r
-\State \Return{$\tuple{cr_s,hmac_{p_p}}$}\r
+\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
+                       \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
+                       \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
+                       \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
+                       \State $reinsert_{qs} \gets true$\r
+               \EndIf\r
+       \EndIf\r
+\EndFor\r
+\EndProcedure\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{CheckLiveness}{$s_s,de_s$}\r
+\State $live \gets true$\r
+\If{$de_s = kv$}\r
+       \State $s_l \gets GetLivEntLastS(LV,de_s)$\r
+       \If{$s_l = \emptyset \lor s_s < s_l$}\r
+               \State $live \gets false$\r
+       \EndIf\r
+\ElsIf{$de_s = ss$}\r
+       \State $ss_s \gets GetSS(de_s)$\r
+       \State $ss_l \gets GetLiveSS(SS_{live},ss_s)$\r
+       \If{$ss_l = \emptyset$}\r
+               \State $live \gets false$\r
+       \EndIf\r
+\ElsIf{$de_s = cr$}\r
+       \State $cr_s \gets GetCR(de_s)$\r
+       \State $cr_l \gets GetLiveCR(CR_{live},cr_s)$\r
+       \If{$cr_l = \emptyset$}\r
+               \State $live \gets false$\r
+       \EndIf\r
+\ElsIf{$de_s = qs$}\r
+       \State $qs_s \gets GetQS(de_s)$\r
+       \If{$qs_s \neq max_g$}\r
+               \State $live \gets false$\r
+       \EndIf\r
+\Else\r
+       \State \Call{Error}{'Unrecognized $de$ type'}\r
+\EndIf\r
+\State \Return{$live$}\r
 \EndFunction\r
 \end{algorithmic}\r
-\note{Shouldn't this function do something pretty sophisticated about seeing what data we actually need to keep from the last slot and not just insert the entire thing?}\r
 \r
-\note{Probably best to just not call this function if $need_s$ is false and not pass in such parameters.  It makes it harder to read.}\r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{CreateSlotSeq}{$sl_s$}\r
+\State $id_s \gets GetID(sl_s)$\r
+\State $s_{s_{last}} \gets GetLastS(sl_s)$\r
+\State $ss_s \gets CreateSS(id_s,s_{s_{last}})$\r
+\State \Return{$\tuple{ss_s}$}\r
+\EndFunction\r
+\end{algorithmic}\r
 \r
+%\begin{algorithmic}[1]\r
+%\Function{AddSlotSeq}{$DE_s,SS_s,cp_s$}\Comment{Insert a $ss$}\r
+%\State $DE_{ret} \gets DE_s \cup SS_s$\r
+%\State $cp_s \gets cp_s - |SS_s|$\r
+%\State \Return{$\tuple{DE_{ret},cp_s}$}\r
+%\EndFunction\r
+%\end{algorithmic}\r
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
-\Function{GetDEPairs}{$KV_s,max'_s,need_s,sl_s$}\r
+\Function{PutSSPair}{$SS_s,\tuple{id_s,s_{s_{last}}}$}\Comment{Insert a set of $ss$ entries}\r
+\State $SS_s \gets SS_s \cup \{\tuple{cs_p, \tuple{id_s,s_{s_{last}}}}\}$\r
+\State $cs_p \gets cs_p + 1$\r
+\State \Return{$SS_s$}\r
+\EndFunction\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{PutCRPair}{$CR_s,\tuple{s_s,id_s}$}\Comment{Insert a set of $cr$ entries}\r
+\State $CR_s \gets CR_s \cup \{\tuple{cc_p, \tuple{s_s,id_s}}\}$\r
+\State $cc_p \gets cc_p + 1$\r
+\State \Return{$CR_s$}\r
+\EndFunction\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{AddQueSta}{$DE_s,max'_s,cp_s$}\Comment{Insert a $qs$}\r
 \State $DE_{ret} \gets \emptyset$\r
-\State $cp_s \gets cp$\r
-\If{$cr_p \neq \emptyset$}\Comment{Check and insert a $cr$}\r
-       \State $DE_{ret} \gets DE_{ret} \cup cr_p$\r
-       \State $cp_s \gets cp_s - 1$\r
-\EndIf\r
-%\If{$cr_{p_{last}} \neq \emptyset$}\Comment{Check and insert a $cr$}\r
-%      \State $DE_{ret} \gets DE_{ret} \cup cr_{p_{last}}$\r
-%      \State $cp_s \gets cp_s - 1$\r
-%\EndIf\r
-\If{$max'_s \neq \emptyset$}\Comment{Check and insert a $qs$}\r
-       \State $qs_s \gets max'_s$\r
-       \State $DE_{ret} \gets DE_{ret} \cup qs_s$\r
-       \State $cp_s \gets cp_s - 1$\r
-\EndIf\r
-%\If{$need_s$}\Comment{Check and insert a $ss$}\r
-%      \State $id_s \gets GetID(sl_s)$\r
-%      \State $s_{s_{last}} \gets GetLastS(sl_s)$\r
-%      \State $ss_s \gets CreateSS(id_s,s_{s_{last}})$\r
-%      \State $DE_{ret} \gets DE_{ret} \cup ss_s$\r
-%      \State $cp_s \gets cp_s - 1$\r
-%\EndIf\r
-\If{$|KV_s| \leq cp$}\Comment{$KV$ set can extend multiple slots}\r
-       \State $DE_{ret} \gets DE_{ret} \cup\r
+\State $qs_s \gets max'_s$\r
+\State $DE_{ret} \gets DE_s \cup qs_s$\r
+\State $cp_s \gets cp_s - 1$\r
+\State \Return{$\tuple{DE_{ret},cp_s}$}\r
+\EndFunction\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
+%\begin{algorithmic}[1]\r
+%\Function{AddColRes}{$DE_s,CR_s,cp_s$}\Comment{Insert a $cr$}\r
+%\State $DE_{ret} \gets \emptyset$\r
+%\State $DE_{ret} \gets DE_s \cup CR_s$\r
+%\State $cp_s \gets cp_s - |CR_s|$\r
+%\State \Return{$\tuple{DE_{ret},cp_s}$}\r
+%\EndFunction\r
+%\end{algorithmic}\r
+\r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{GetKVPairs}{$DE_s,KV_s,cp_s$}\r
+\State $DE_{ret} \gets \emptyset$\r
+\If{$|KV_s| \leq cp_s$}\Comment{$KV$ set can span multiple slots}\r
+       \State $DE_{ret} \gets DE_s \cup\r
        \{\tuple{k_s,v_s} \mid \tuple{ck_s,\tuple{k_s,v_s}} \in KV_s\}$\r
 \Else\r
-       \State $DE_{ret} \gets DE_{ret} \cup\r
+       \State $DE_{ret} \gets DE_s \cup\r
        \{\tuple{k_s,v_s} \mid \tuple{ck_s,\tuple{k_s,v_s}} \in KV_s,\r
                ck_g \leq ck_s < ck_g + cp_s\}$\r
-       \If{$|DE_{ret}| = cp$}\r
-               \State $ck_g \gets ck_g + cp_s$\Comment{Middle of KV set}\r
-       \Else\r
-               \State $ck_g \gets 0$\Comment{End of KV set}\r
-       \EndIf\r
 \EndIf\r
-\State \Return{$DE_{ret}$}\r
+\State \Return{$\tuple{DE_{ret}}$}\r
+\EndFunction\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{GetSSPairs}{$DE_s,SS_s,cp_s$}\r
+\State $DE_{ret} \gets \emptyset$\r
+\If{$|SS_s| \leq cp_s$}\Comment{$SS$ set can span multiple slots}\r
+       \State $DE_{ret} \gets DE_s \cup\r
+       \{\tuple{id_s,s_{s_{last}}} \mid \tuple{cs_s,\tuple{id_s,s_{s_{last}}}} \in SS_s\}$\r
+\Else\r
+       \State $DE_{ret} \gets DE_s \cup\r
+       \{\tuple{id_s,s_{s_{last}}} \mid \tuple{cs_s,\tuple{id_s,s_{s_{last}}}} \in SS_s,\r
+               cs_g \leq cs_s < cs_g + cp_s\}$\r
+\EndIf\r
+\State $cp_s \gets cp_s - |SS_s|$\r
+\State \Return{$\tuple{DE_{ret},cp_s}$}\r
+\EndFunction\r
+\end{algorithmic}\r
+\r
+\begin{algorithmic}[1]\r
+\Function{GetCRPairs}{$DE_s,CR_s,cp_s$}\r
+\State $DE_{ret} \gets \emptyset$\r
+\If{$|CR_s| \leq cp_s$}\Comment{$CR$ set can span multiple slots}\r
+       \State $DE_{ret} \gets DE_s \cup\r
+       \{\tuple{s_s,id_s} \mid \tuple{cc_s,\tuple{s_s,id_s}} \in CR_s\}$\r
+\Else\r
+       \State $DE_{ret} \gets DE_s \cup\r
+       \{\tuple{s_s,id_s} \mid \tuple{cc_s,\tuple{s_s,id_s}} \in CR_s,\r
+               cc_g \leq cc_s < cc_g + cp_s\}$\r
+\EndIf\r
+\State $cp_s \gets cp_s - |CR_s|$\r
+\State \Return{$\tuple{DE_{ret},cp_s}$}\r
 \EndFunction\r
 \end{algorithmic}\r
 \r
 \begin{algorithmic}[1]\r
 \Procedure{PutDataEntries}{$th_p,m'_p$}\r
-\State $success \gets false$\r
-\While{$\neg success$}\r
+\State $success_p \gets false$\r
+\State $CR_p \gets \emptyset$\r
+\While{$\neg success_p$}\r
+       \State $DE_p \gets \emptyset$\r
        \State $s_p \gets MaxLastSeqN(MS)$\r
-       \State $max'_p \gets \Call{CheckResize}{MS,th_p,max'_g,m'_p}$\r
-       \State $need_p \gets \Call{CheckNeedSS}{MS,max'_g}$\r
-       \State $DE_p \gets \Call{GetDEPairs}{KV,max'_p,need_p,sl_{last}}$\r
+       \State $cp_p \gets cp$\r
+       \State $max'_p \gets \Call{CheckResize}{MS,th_p,max_g,m'_p}$\r
+       \If{$max'_p \neq \emptyset$}\r
+               \State $\tuple{DE_p,cp_p} \gets \Call{AddQueSta}{DE_p,max'_p,cp_p}$\Comment{Add qs}\r
+       \Else\Comment{Check if there is $qs$ reinsertion}\r
+               \If{$reinsert_{qs}$}\r
+                       \State $\tuple{DE_p,cp_p} \gets \Call{AddQueSta}{DE_p,max_g,cp_p}$\r
+                       \State $reinsert_{qs} \gets false$\r
+               \EndIf\r
+       \EndIf\r
+       \If{$SS \neq \emptyset$}\Comment{Add $ss$ entries}\r
+               \State $\tuple{DE_p,cp_p} \gets \Call{GetSSPairs}{DE_p,SS,cp_p}$\r
+       \EndIf\r
+       \If{$CR \neq \emptyset$}\Comment{Add $cr$ entries}\r
+               \State $\tuple{DE_p,cp_p} \gets \Call{GetCRPairs}{DE_p,CR,cp_p}$\r
+       \EndIf\r
+       \State $\tuple{DE_p,cp_p} \gets \Call{GetKVPairs}{DE_p,KV,cp_p}$\Comment{Add $kv$ entries}\r
        \State $hmac_{c_p} \gets Hmac(DE_p,SK)$\r
        \State $Dat_p \gets CreateDat(s_p,id_{self},hmac_{p_p},DE_p,hmac_{c_p})$\r
        \State $hmac_{p_p} \gets hmac_{c_p}$\r
        \State $sv_p \gets Encrypt(Dat_p,SK)$\r
-       \State $\tuple{stat_p,SL_p} \gets \Call{PutSlot}{s_p,sv_p,max'_p}$\r
-       \State $success \gets stat_p$\r
-       \If{$\neg success$}\r
-               \State $cr_p \gets \Call{HandleCollision}{\tuple{stat_p,SL_p}}$\r
+       \State $\tuple{success_p,SL_p} \gets \Call{PutSlot}{s_p,sv_p,max'_p}$\r
+       \If{$\neg success_p$}\r
+               \State $cr_p \gets \Call{HandleCollision}{SL_p,s_p}$\r
+               \State $\tuple{s_{p_{col}},id_{p_{col}}} \gets GetCR(cr_p)$\r
+               \State $CR \gets \Call{PutCRPair}{CR,\tuple{s_{p_{col}},id_{p_{col}}}}$\r
        \EndIf\r
-       %\If{$need_p$}\r
-       %       \State $\tuple{cr_{p_{last}},hmac_{p_p}} \gets \r
-       %       \Call{ReinsertLastSlot}{MS,SK,sl_{last},max'_p,hmac_{p_p}}$\r
-       %\EndIf\r
 \EndWhile\r
+\If{$|DE_p| = cp$}\Comment{Middle of set}\r
+       \State $ck_g \gets ck_g + cp_s$\r
+       \State $cs_g \gets cs_g + |SS|$\r
+       \State $cc_g \gets cc_g + |CR|$\r
+\Else\Comment{End of set}\r
+       \State $ck_g \gets 0$\r
+       \State $cs_g \gets 0$\r
+       \State $cc_g \gets 0$\r
+\EndIf\r
 \State $MS \gets \Call{UpdateLastSeqN}{id_{self},s_p,MS}$\r
+\State $need_p \gets \Call{CheckNeedSS}{MS,max_g}$\r
+\If{$need_p$}\r
+       \State $\Call{CheckLastSlot}{sl_{last}}$\Comment{Get ready to expunge first slot}\r
+       \State $ss_p \gets \Call{CreateSlotSeq}{sl_{last}}$\r
+       \State $\tuple{id_p,s_{p_{last}}} \gets GetSS(ss_p)$\r
+       \State $SS \gets \Call{PutSSPair}{SS,\tuple{id_p,s_{p_{last}}}}$\Comment{Add ss}\r
+\EndIf\r
 \EndProcedure\r
 \end{algorithmic}\r
 \r
-\note{Lots of problems with PutDataEntries: (1) What happens if lose network connectivity after adding the key value pair, but before reinserting the last slot?  You probably need to create space first and then insert your data entry...  (2) What if reinsertlastslot kicks something else important out?  What if the server rejects our update because it is out of date?  At the very least, any putdataentries function w/o a loop is wrong!}\r
+%\note{Lots of problems with PutDataEntries: (1) What happens if lose network connectivity after adding the key value pair, but before reinserting the last slot?  You probably need to create space first and then insert your data entry...  (2) What if reinsertlastslot kicks something else important out?  What if the server rejects our update because it is out of date?  At the very least, any putdataentries function w/o a loop is wrong!}\r
 \r
-\note{General comments...  Work on structuring things to improve\r
-  readability...  This include names of functions/variables, how\r
-  things are partitioned into functions, adding useful comments,...}\r
+%\note{General comments...  Work on structuring things to improve readability...  This include names of functions/variables, how things are partitioned into functions, adding useful comments,...}\r
   \r
-\note{Also Missing liveness state definition in algorithm...}\r
+%\note{Also Missing liveness state definition in algorithm...}\r
 \r
 \r
 \subsection{Definitions for Formal Guarantees}\r
@@ -679,9 +854,10 @@ $\tuple{ck,\tuple{k, v}} \in KV_s \wedge
 \item Equality: Two messages $t$ and $u$ are equal if their sequence numbers, senders, and contents are exactly the same.\r
 \item Message: A message $t$, is the tuple $t = (i(t), s(t), contents(t))$ containing the sequence number, machine ID of the sender, and contents of $t$ respectively.\r
 \item Parent: A parent of a message $t$ is the message $A(t)$, unique by the correctness of HMACs, such that $HMAC_C(t) = HMAC_P(A(t))$.\r
-\item Partial message sequence: A partial message sequence is a sequence of messages, no two with the same sequence number, that can be divided into disjoint chains, where a chain of messages with length $n \ge 1$ is a message sequence $(t_i, t_{i+1}, ..., t_{i+n-1})$ such that for every index $i < k \le i+n-1$, $t_k$ has sequence number $k$ and is the parent of $t_{k-1}$.\r
+\item Chain: A chain of messages with length $n \ge 1$ is a message sequence $R = (R_i, R_{i+1}, ..., R_{i+n-1})$ such that for every index $i < k \le i+n-1$, $R_k$ has sequence number $k$ and is the parent of $R_{k-1}$.\r
+\item Partial message sequence: A partial message sequence is a sequence of messages, no two with the same sequence number, that can be divided into disjoint chains.\r
 \item Total message sequence: A total message sequence $T$ with length $n$ is a chain of messages that starts at $i = 1$.\r
-\item Path: The path of a message $t$ is the total message sequence whose last message is $t$.\r
+\item Path: The path of a message $t$ is the chain that starts at $i = 1$ and whose last message is $t$. The uniqueness of a path follows from the uniqueness of a parent.\r
 \item Consistency: A partial message sequence $P$ is consistent with a total message sequence $T$ of length $n$ if for every message $p \in P$ with $i(p) < n$, $T_{i(p)} = p$. This implies that $\{p \in P | i(p) \le n\}$ is a subsequence of T.\r
 \item Transitive closure set at index $n$: A set $\mathscr{S}$ of clients comprising a connected component of an undirected graph, where two clients are connected by an edge if they both received the same message $t$ with index $i(t) > n$.\r
 \r
@@ -697,61 +873,89 @@ $\tuple{ck,\tuple{k, v}} \in KV_s \wedge
 \r
 \begin{figure}[h]\r
   \centering\r
-      \xymatrix{\r
-\dots \ar[r] & q \ar[dr]_{J} \ar[r]^{K} & S_1 \ar[r] & S_2 \ar[rr] & & \dots \ar[r] & S_n = u \\\r
-& & R_1 \ar[r] & R_2 \ar[r] & \dots \ar[r] & R_m = t}\r
+      \xymatrix{ & & S \\\r
+\dots \ar[r] & q \ar[dr]_{J} \ar[r]^{K} & S_1 \ar[r] & S_2 \ar[r] & \dots \ar[r] & p \ar[r] & \dots \ar[r] & S_n = u \\\r
+& & R_1 \ar[r] & R_2 \ar[r] & \dots \ar[r] & R_m = t \\\r
+& & R\r
+\save "2,3"."2,8"*+\frm{^\}}\r
+\save "3,3"."3,6"*+\frm{_\}}\r
+\restore\r
+\restore\r
+}\r
 \caption{By Lemma 1, receiving $u$ after $t$ is impossible.}\r
 \end{figure}\r
 \r
-\begin{lem} Two packets are received without errors by a client $C$; we can call them $t$ and $u$ such that $i(t) \le i(u)$. Then $t$ is in the path of $u$. \end{lem}\r
+\begin{lem} Two messages are received without errors by a client $C$; call them $t$ and $u$ such that $i(t) \le i(u)$. Then $t$ is in the path of $u$. \end{lem}\r
 \begin{proof}\r
 Clearly $C$ will throw an error if $i(t) = i(u)$. So $i(t) < i(u)$. Additionally, if $C$ receives $u$ before $t$, this will cause it to throw an error, so $t$ is received before $u$.\r
 \r
-Assume that $t$ is not in the path of $u$. Take $u$ to be the packet of smallest index for which this occurs, and $t$ be the packet with largest index for this $u$. We will prove that an error occurs upon receipt of $u$.\r
+Assume that $t$ is not in the path of $u$. Take $u$ to be the packet of smallest index for which this occurs, and $t$ be the packet with greatest index for this $u$. We will prove that an error occurs upon receipt of $u$.\r
 \r
 Let $R_1$ be the earliest member of the path of $t$ that is not in the path of $u$, and $q$ be its parent. $q$, the last common ancestor of $t$ and $u$, must exist, since all clients and the server were initialized with the same state. Let $S_1$ be the successor of $q$ that is in the path of $u$; we know $S_1 \neq R_1$. Let $R = (R_1, R_2, \dots, R_m = t)$ be the distinct portion of the path of $t$, and similarly let $S$ be the distinct portion of the path of $S_n = u$.\r
 \r
-Let $J = s(R_1)$, and $K = s(S_1)$. Because no client can send two messages with the same index, and $i(R_1) = i(S_1) = i(q) + 1$, we know that $J \neq K$.\r
-\r
-There are two cases:\r
+Let $J$ be the client who sent $R_1$; that is, such that ${id_self}_J = GetMacID(R_1)$, and $K$ be the client who sent $S_1$.\r
 \r
-\begin{itemize}\r
-\item Case 1: $J$ did not send a message in $S$. Then $v_J(t) > v_J(q) = v_J(u)$.\r
-\begin{itemize}\r
-\item Case 1.2: $C$ receives a sequence of messages between $t$ and $u$ with contiguous sequence numbers. In particular, there is some packet $p$ such that $i(p) = i(u) + 1$. If $p$ is the parent of $u$, messages $t$ and $p$ are a violation of this lemma such that $p$ has a smaller sequence number than $u$; but this contradicts our assumption that $u$ had the smallest sequence number. If $t$ is not the parent of $u$, $HMAC_p(u) \neq HMAC_c(t)$, causing $C$ to error.\r
-\item Case 1.2: Case 1.1 does not occur; therefore, $C$ must update its slot sequence list at some point between receiving $t$ and $u$. The latest index of $J$ decreases overall during this time, which means it must decrease when some message is received, which means C throws an error in the $CheckLastSeqN$ subroutine.\r
+We know the following three facts: \r
 \r
-\end{itemize}\r
+\begin{enumerate}\r
 \r
+\item Because no client can send two messages with the same index, and $i(R_1) = i(S_1) = i(q) + 1$, $J \neq K$.\r
 \r
+\item To send a message $p$ that is the parent of some other message, one must have the received the parent of $p$. Since $u$ is the message with smallest sequence number received by any client that violate this lemma, no client receives both a message in $R$ and a message in $S$; therefore, no client sends both a message in $(R_2,...,t)$ and a message in $(S_2,...,u)$.\r
 \r
-\item Case 2: $J$ sent at least one message in $S$. Call the first one $p$. We know that $i(p) > i(S_1)$, since $J \neq K$. $R_1$ must be sent either before or after $p$.\r
-\begin{itemize}\r
-\item Case 2.1: Client $J$ sends $p$, and then $R_1$. When $p$ was sent, whether it was accepted or rejected, $i(J, p) \geq i(p)$. Since $i(p) > i(S_1)$, $i(J, p) > q$. So $i(q) < i(J, p)$, which would cause $J$ to fail to send $R_1$, a contradiction.\r
-\begin{itemize}\r
-\item Case 2.2.1: \r
+\item Since $u$ are the greatest- and least- sequence number messages that violate this lemma, $C$ does not receive any message with sequence number strictly between $i(t)$ and $i(u)$. Because the $s_{last}$ that $C$ stores increases at every message receipt event, $C$ also does not receive any message after $t$ and before $u$ in real time.\r
 \r
+\end{enumerate}\r
 \r
+There are two cases:\r
 \r
+\begin{itemize}\r
+\item Case 1: $J$ did not send a message in $S$. Then $v_J(t) > v_J(q) = v_J(u)$.\r
+\begin{itemize}\r
+\item Case 1.1: $C$ never updates its slot sequence list between receiving $t$ and receiving $u$; this can only happen if $i(t) = i(u) - 1$. Since $t$ is not the parent of $u$, $HMAC_p(u) \neq HMAC_c(t)$, causing $C$ to error.\r
+\item Case 1.2: Case 1.1 does not occur; therefore, $C$ must update its slot sequence list at some point between receiving $t$ and $u$. The latest index of $J$ decreases during this time, which means it must decrease when some message is received, which means C throws an error in the $CheckLastSeqN$ subroutine.\r
 \end{itemize}\r
+\r
+\item Case 2: $J$ sent at least one message in $S$. Call the first one $p$. We know that $i(p) > i(R_1)$, since $J \neq K$ and $p \neq S_1$. $R_1$ must be sent either before or after $p$.\r
+\begin{itemize}\r
+\item Case 2.1: Client $J$ sends $p$, and then $R_1$. Before sending $p$, the greatest sequence number of a message that $J$ has received, ${s_{last}}_j$, must be equal to $i(p) - 1 \ge i(R_1)$. Since ${s_{last}}_j$ never decreases, Client $J$ cannot then send a message with sequence number $i(R_1)$, a contradiction.\r
 \item Case 2.2: Client $J$ sends $R_1$, and then $p$. Let $X = (R_1, \dots )$ be the list of messages $J$ sends starting before $R_1$ and ending before $p$.\r
 \begin{itemize}\r
-\item Case 2.2.1: Some message in $X$ was accepted. In this case, before sending $p$, $J$'s value for its own latest index would be strictly greater than $v_J(q)$. ($J$ could not have sent a message with index less than $i(q)$ after receiving $q$). When preparing to send $p$, $J$ would have received its own latest index as at most $v_J(q)$. $J$ throws an error before sending $p$, because its own latest index decreases.\r
-\item Case 2.2.2: All messages in $X$ were rejected. Client $J$ will always add the latest rejected message to the rejected-message list in the next update; so for every $i$, $1 \leq i < |X|$, the $i$th element of $X$ will be recorded in the RML of all further elements of $X$; and every element of $X$ will be recorded in $RML(p)$. Since every rejected message in $RML(p)$ will be in $RML(C, u)$, and $u$ is the first message that $C$ sees which does not have $t$ in its path, $R_1$ will be recorded in $RML(C, p)$. When $C$ receives $u$, $C$ will throw an error from the match $(J, iq+1)$ in $RML(C, p)$.\r
+\item Case 2.2.1: Some message in $X$ was accepted. Let $v_J(w)$ be the greatest sequence number of the messages that client $J$ sent in the path of message $w$. In this case, before sending $p$, $J$'s value $SM_J[J]$ for its own latest index would be strictly greater than $v_J(q)$. If there is a sequence of messages with contiguous sequence numbers that $J$ receives between $R_1$ and $p$, J throws an error for a similar reason as Case 1.1. Otherwise, when preparing to send $p$, $J$ would have received an update of its own latest index as at most $v_J(q)$. $J$ throws an error before sending $p$, because its own latest index decreases.\r
+\item Case 2.2.2: All messages in $X$ were rejected, making $p$ the first message of $J$ that is accepted after $R_1$. Note that $u$ is the message with least sequence number that violates this lemma, and therefore the first one that $C$ receives after $t$. Therefore, $C$ could not have seen a message after $t$ with index less than $i(p)$. In the $PutDataEntries$ subroutine, $J$ adds every rejected message to $CR(P)$; so for every $i$, $1 \leq i < |X|$, the $i$th element of $X$ will be recorded in the RML of all further elements of $X$; and every element of $X$ will be recorded in $CR_C(p)$. Since every rejected message in $CR(p)$ will be in $CR_C(u)$, $R_1$ will be recorded in $CR_C(p)$. When $C$ receives $u$, $C$ will throw an error from the match $(J, i(q)+1)$ in $CR_C(p)$.\r
+\item Case 2.2.2.1: \r
 \end{itemize}\r
 \end{itemize}\r
+\r
 \end{itemize}\r
 \end{proof}\r
 \r
+\begin{lem} If there are two packets $t$ and $u$, with $i(t) <= i(u)$, such that $t$ is in the path of $u$, then for any message $p$ with $i(p) <= i(t)$, iff $p$ is in the path of $t$, it is in the path of $u$. \end{lem}\r
+\r
+\begin{proof}\r
+If $i(t) = i(u)$ or $i(p) = i(t)$, then we are done, because the two relevant messages are the same.\r
+\r
+Reverse direction: The definition of $t$ being in the path of $u$ is the existence of a message sequence $(..., t, ..., u)$ such that each message except $u$ is the parent of the succeeding message. The path of $u$ must contain some message with index $i(p)$; because $p$ is in the path of $u$, this message is $p$ itself. The path of $t$ is then the prefix of this path ending at $t$, which clearly contains $p$.\r
+\r
+Forward direction: The path of $t$ is a substring of the path of $u$, so if the path of $t$ contains $p$, so does the path of $u$.\r
+\end{proof}\r
+\r
 \begin{theorem}\r
 Suppose that there is a transitive closure set $\mathscr{S}$ of clients, at index $n$. Then there is some total message sequence $T$ of length $n$ such that every client $C$ in $\mathscr{S}$ sees a partial sequence $P_C$ consistent with $T$. \end{theorem}\r
 \r
 \begin{proof}\r
-The definition of consistency of $P_C$ with $T$ is that every message $p \in P_C$ with index $i(p) \le n$ is equal to the message in that slot in $T$. Let $C_1$ be some client in the transitive closure set, with partial message sequence $P_{C_1}$, and let $u$ be some message with $i(u) > i$ that $C_1$ shares with another client. Then let $T$ be the portion of the path of $u$ ending at index $i$ and $t$ be the message at that index. Clearly, by Lemma 1, $P_{C_1}$ is consistent with $T$. We will show that, for every other client $D$ with partial sequence $P_D$, $P_D$ has some message whose path includes $t$. Because $D$ is in the transitive closure, there is a sequence of edges from $C_1$ to $D$. Call this $\mathscr{C} = (C_1, C_2, ..., D)$. I will prove by induction that $D$ has a message whose path includes $t$.\r
 \r
-For the base case, $P_{C_1}$ includes $u$, whose path includes $t$. For the inductive step, suppose $P_{C_k}$ has an message $w$ with a path that includes $t$, and shares message $x$ with $P_{C_{k+1}}$ such that $i(x) > i$. If $i(w) = i(x)$, then $w = x$. If $i(w) < i(x)$, then, by Lemma 1, $w$ is in the path of $x$. If $i(w) > i(x)$, $x$ is in the path of $w$; note again that its index is greater than $i$. In any case, $t$ is in the path of $u_k+1$.\r
+The definition of consistency of $P_C$ with $T$ is that every message $p \in P_C$ with index $i(p) \le n$ is equal to the message in that slot in $T$. Let $C_1$ be some client in the transitive closure set, with partial message sequence $P_{C_1}$, and let $u$ be some message with $i(u) > n$ that $C_1$ shares with another client. Then let $T$ be the portion of the path of $u$ ending at index $n$ and $t$ be the message at that index. Clearly, by Lemma 1, $P_{C_1}$ is consistent with $T$. We will show that, for every other client $D$ with partial sequence $P_D$, $P_D$ has some message whose path includes $t$. Because $D$ is in the transitive closure, there is a sequence of clients $\mathscr{C} = (C_1, C_2, ..., D)$ from $C_1$ to $D$, where each shares an edge with the next.\r
+\r
+We prove by induction that $P_D$ has a message whose path includes $t$.\r
+\begin{itemize}\r
+\item Base case: $P_{C_1}$ includes $u$, whose path includes $t$.\r
 \r
-Let $w$ the message of $D$ whose path includes $t$. By Lemma 1, every message in $P_D$ with index smaller than $i(w)$ is in the path of $w$. Since $t$ is in the path of $w$, every message in $P_D$ with smaller index than $i(t)$ is in $T$. Therefore, $P_D$ is consistent with $T$.\r
+\item Inductive step: Each client in $\mathscr{C}$ has a partial message sequence with a message that includes $t$ if the previous client does. Suppose $P_{C_k}$ has a message $w$ with a path that includes $t$, and shares message $x$ with $P_{C_{k+1}}$ such that $i(x) > n$. By Lemma 1, $w$ or $x$, whichever has the least sequence number, is in the path of the other, and therefore by Lemma 2, $t$ is in the path of $x$.\r
+\r
+\item Let $z$ be the message of $D$ whose path includes $t$. By Lemma 1, every message in $P_D$ with index smaller than $i(w)$ is in the path of $z$. Since $t$ is in the path of $z$, every message in $P_D$ with smaller index than $i(t)$ is in $T$. Therefore, $P_D$ is consistent with $T$.\r
+\r
+\end{itemize}\r
 \end{proof}\r
 \r
 \subsection{Future Work}\r