pqc_kyber 0.2.1

A rust implementation of the post-quantum Kyber KEM algorithm
Documentation 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136


#![allow(non_snake_case, dead_code)]
use core::arch::x86_64::*;
use crate::params::KYBER_N;
use crate::poly::*;
use crate::align::Eta4xBuf;
#[cfg(feature="90s")]
use crate::align::IndcpaBuf;

fn cbd2(r: &mut Poly, buf: &[__m256i]) {
  unsafe {
    let mask55: __m256i = _mm256_set1_epi32(0x55555555);
    let mask33: __m256i = _mm256_set1_epi32(0x33333333);
    let mask03: __m256i = _mm256_set1_epi32(0x03030303);
    let mask0F: __m256i = _mm256_set1_epi32(0x0F0F0F0F);
    let (mut f0, mut f1, mut f2, mut f3); 
    for i in 0..(KYBER_N/64) {
      f0 = _mm256_load_si256(&buf[i]);

      f1 = _mm256_srli_epi16(f0, 1);
      f0 = _mm256_and_si256(mask55, f0);
      f1 = _mm256_and_si256(mask55, f1);
      f0 = _mm256_add_epi8(f0, f1);

      f1 = _mm256_srli_epi16(f0, 2);
      f0 = _mm256_and_si256(mask33, f0);
      f1 = _mm256_and_si256(mask33, f1);
      f0 = _mm256_add_epi8(f0, mask33);
      f0 = _mm256_sub_epi8(f0, f1);

      f1 = _mm256_srli_epi16(f0, 4);
      f0 = _mm256_and_si256(mask0F, f0);
      f1 = _mm256_and_si256(mask0F, f1);
      f0 = _mm256_sub_epi8(f0, mask03);
      f1 = _mm256_sub_epi8(f1, mask03);

      f2 = _mm256_unpacklo_epi8(f0, f1);
      f3 = _mm256_unpackhi_epi8(f0, f1);

      f0 = _mm256_cvtepi8_epi16(_mm256_castsi256_si128(f2));
      f1 = _mm256_cvtepi8_epi16(_mm256_extracti128_si256(f2,1));
      f2 = _mm256_cvtepi8_epi16(_mm256_castsi256_si128(f3));
      f3 = _mm256_cvtepi8_epi16(_mm256_extracti128_si256(f3,1));

      _mm256_store_si256(&mut r.vec[4*i+0], f0);
      _mm256_store_si256(&mut r.vec[4*i+1], f2);
      _mm256_store_si256(&mut r.vec[4*i+2], f1);
      _mm256_store_si256(&mut r.vec[4*i+3], f3);
    }
  }
}

fn cbd3(r: &mut Poly, buf: &[u8]) {
  unsafe {
    let (mut f0, mut f1, mut f2, mut f3);
    let mask249: __m256i = _mm256_set1_epi32(0x249249);
    let mask6DB: __m256i = _mm256_set1_epi32(0x6DB6DB);
    let mask07: __m256i = _mm256_set1_epi32(7);
    let mask70: __m256i = _mm256_set1_epi32(7 << 16);
    let mask: __m256i = _mm256_set1_epi16(3);
    let shufbidx: __m256i = _mm256_set_epi8(
      -1,15,14,13,-1,12,11,10,-1, 9, 8, 7,-1, 6, 5, 4,
      -1,11,10, 9,-1, 8, 7, 6,-1, 5, 4, 3,-1, 2, 1, 0
    );

    for i in 0..(KYBER_N/32) {
      f0 = _mm256_loadu_si256(buf[24*i..].as_ptr() as *const __m256i);
      f0 = _mm256_permute4x64_epi64(f0,0x94);
      f0 = _mm256_shuffle_epi8(f0,shufbidx);

      f1 = _mm256_srli_epi32(f0,1);
      f2 = _mm256_srli_epi32(f0,2);
      f0 = _mm256_and_si256(mask249,f0);
      f1 = _mm256_and_si256(mask249,f1);
      f2 = _mm256_and_si256(mask249,f2);
      f0 = _mm256_add_epi32(f0,f1);
      f0 = _mm256_add_epi32(f0,f2);

      f1 = _mm256_srli_epi32(f0,3);
      f0 = _mm256_add_epi32(f0,mask6DB);
      f0 = _mm256_sub_epi32(f0,f1);

      f1 = _mm256_slli_epi32(f0,10);
      f2 = _mm256_srli_epi32(f0,12);
      f3 = _mm256_srli_epi32(f0, 2);
      f0 = _mm256_and_si256(f0,mask07);
      f1 = _mm256_and_si256(f1,mask70);
      f2 = _mm256_and_si256(f2,mask07);
      f3 = _mm256_and_si256(f3,mask70);
      f0 = _mm256_add_epi16(f0,f1);
      f1 = _mm256_add_epi16(f2,f3);
      f0 = _mm256_sub_epi16(f0,mask);
      f1 = _mm256_sub_epi16(f1,mask);

      f2 = _mm256_unpacklo_epi32(f0,f1);
      f3 = _mm256_unpackhi_epi32(f0,f1);

      f0 = _mm256_permute2x128_si256(f2,f3,0x20);
      f1 = _mm256_permute2x128_si256(f2,f3,0x31);

      _mm256_store_si256(&mut r.vec[2*i+0], f0);
      _mm256_store_si256(&mut r.vec[2*i+1], f1);
    }
  }
}

pub fn poly_cbd_eta1(r: &mut Poly, buf: &Eta4xBuf) 
{
  unsafe {
    if cfg!(feature="kyber512") {
      cbd3(r, &buf.coeffs)
    } 
    else {
      cbd2(r, &buf.vec)
    }
  }
}

#[cfg(feature="90s")]
pub fn poly_cbd_eta1_90s(r: &mut Poly, buf: &IndcpaBuf) 
{
  unsafe {
    if cfg!(feature="kyber512") {
      cbd3(r, &buf.coeffs)
    } 
    else {
      cbd2(r, &buf.vec)
    }
  }
}

 
pub fn poly_cbd_eta2(r: &mut Poly, buf: &[__m256i]) 
{
  cbd2(r, &buf)
}