sp1-primitives 6.1.0

//! sp1-primitives contains types and functions that are used in both sp1-core and sp1-zkvm.
//! Because it is imported in the zkvm entrypoint, it should be kept minimal.
use lazy_static::lazy_static;
use slop_algebra::{extension::BinomialExtensionField, AbstractField};
use slop_bn254::BNGC;
use slop_challenger::IopCtx;
#[allow(clippy::disallowed_types)]
use slop_koala_bear::KoalaBear;
use slop_koala_bear::KoalaBearDegree4Duplex;
use slop_poseidon2::{Poseidon2, Poseidon2ExternalMatrixGeneral};

pub mod consts;
pub mod io;
pub mod polynomial;
pub mod types;
pub use types::Elf;
pub mod fri_params;
pub mod utils;

/// The canonical version of the SP1 crate.
pub const SP1_CRATE_VERSION: &str = env!("CARGO_PKG_VERSION");
#[allow(clippy::disallowed_types)]
pub type SP1Field = KoalaBear;

// The extension field in SP1: the degree-4 binomial extension of `SP1Field` with polynomial x^4-3.
pub type SP1ExtensionField = BinomialExtensionField<SP1Field, 4>;

/// The `IopCtx` used for the RISC-V stage and inner recursion (compress and shrink).
pub type SP1GlobalContext = KoalaBearDegree4Duplex;

/// The `IopCtx` used for outer recursion (wrap and SNARK stages).
pub type SP1OuterGlobalContext =
    BNGC<<SP1GlobalContext as IopCtx>::F, <SP1GlobalContext as IopCtx>::EF>;

lazy_static! {
    // These constants are created by a RNG.

    // This will be compatible with a poseidon2 permutation config with
    // a state width of 16 and total rounds (both full and partial) of 30.
    pub static ref RC_16_30: [[SP1Field; 16]; 30] = [
        [
            SP1Field::from_wrapped_u32(2110014213),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3964964605),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2190662774),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2732996483),
            SP1Field::from_wrapped_u32(640767983),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3403899136),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1716033721),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1606702601),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3759873288),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1466015491),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1498308946),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2844375094),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3042463841),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1969905919),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4109944726),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3925048366),
        ],
        [
            SP1Field::from_wrapped_u32(3706859504),
            SP1Field::from_wrapped_u32(759122502),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3167665446),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1131812921),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1080754908),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4080114493),
            SP1Field::from_wrapped_u32(893583089),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2019677373),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3128604556),
            SP1Field::from_wrapped_u32(580640471),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3277620260),
            SP1Field::from_wrapped_u32(842931656),
            SP1Field::from_wrapped_u32(548879852),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3608554714),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3575647916),
            SP1Field::from_wrapped_u32(81826002),
        ],
        [
            SP1Field::from_wrapped_u32(4289086263),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1563933798),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1440025885),
            SP1Field::from_wrapped_u32(184445025),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2598651360),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1396647410),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1575877922),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3303853401),
            SP1Field::from_wrapped_u32(137125468),
            SP1Field::from_wrapped_u32(765010148),
            SP1Field::from_wrapped_u32(633675867),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2037803363),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2573389828),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1895729703),
            SP1Field::from_wrapped_u32(541515871),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1783382863),
        ],
        [
            SP1Field::from_wrapped_u32(2641856484),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3035743342),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3672796326),
            SP1Field::from_wrapped_u32(245668751),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2025460432),
            SP1Field::from_wrapped_u32(201609705),
            SP1Field::from_wrapped_u32(286217151),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4093475563),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2519572182),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3080699870),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2762001832),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1244250808),
            SP1Field::from_wrapped_u32(606038199),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3182740831),
            SP1Field::from_wrapped_u32(73007766),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2572204153),
        ],
        [
            SP1Field::from_wrapped_u32(1196780786),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3447394443),
            SP1Field::from_wrapped_u32(747167305),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2968073607),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1053214930),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1074411832),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4016794508),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1570312929),
            SP1Field::from_wrapped_u32(113576933),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4042581186),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3634515733),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1032701597),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2364839308),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3840286918),
            SP1Field::from_wrapped_u32(888378655),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2520191583),
        ],
        [
            SP1Field::from_wrapped_u32(36046858),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2927525953),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3912129105),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4004832531),
            SP1Field::from_wrapped_u32(193772436),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1590247392),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4125818172),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2516251696),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4050945750),
            SP1Field::from_wrapped_u32(269498914),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1973292656),
            SP1Field::from_wrapped_u32(891403491),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1845429189),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2611996363),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2310542653),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4071195740),
        ],
        [
            SP1Field::from_wrapped_u32(3505307391),
            SP1Field::from_wrapped_u32(786445290),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3815313971),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1111591756),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4233279834),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2775453034),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1991257625),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2940505809),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2751316206),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1028870679),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1282466273),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1059053371),
            SP1Field::from_wrapped_u32(834521354),
            SP1Field::from_wrapped_u32(138721483),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3100410803),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3843128331),
        ],
        [
            SP1Field::from_wrapped_u32(3878220780),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4058162439),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1478942487),
            SP1Field::from_wrapped_u32(799012923),
            SP1Field::from_wrapped_u32(496734827),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3521261236),
            SP1Field::from_wrapped_u32(755421082),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1361409515),
            SP1Field::from_wrapped_u32(392099473),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3178453393),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4068463721),
            SP1Field::from_wrapped_u32(7935614),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4140885645),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2150748066),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1685210312),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3852983224),
        ],
        [
            SP1Field::from_wrapped_u32(2896943075),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3087590927),
            SP1Field::from_wrapped_u32(992175959),
            SP1Field::from_wrapped_u32(970216228),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3473630090),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3899670400),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3603388822),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2633488197),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2479406964),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2420952999),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1852516800),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4253075697),
            SP1Field::from_wrapped_u32(979699862),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1163403191),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1608599874),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3056104448),
        ],
        [
            SP1Field::from_wrapped_u32(3779109343),
            SP1Field::from_wrapped_u32(536205958),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4183458361),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1649720295),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1444912244),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3122230878),
            SP1Field::from_wrapped_u32(384301396),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4228198516),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1662916865),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4082161114),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2121897314),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1706239958),
            SP1Field::from_wrapped_u32(4166959388),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1626054781),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3005858978),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1431907253),
        ],
        [
            SP1Field::from_wrapped_u32(1418914503),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1365856753),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3942715745),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1429155552),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3545642795),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3772474257),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1621094396),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2154399145),
            SP1Field::from_wrapped_u32(826697382),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1700781391),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3539164324),
            SP1Field::from_wrapped_u32(652815039),
            SP1Field::from_wrapped_u32(442484755),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2055299391),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1064289978),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1152335780),
        ],
        [
            SP1Field::from_wrapped_u32(3417648695),
            SP1Field::from_wrapped_u32(186040114),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3475580573),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2113941250),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1779573826),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1573808590),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3235694804),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2922195281),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1119462702),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3688305521),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1849567013),
            SP1Field::from_wrapped_u32(667446787),
            SP1Field::from_wrapped_u32(753897224),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1896396780),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3143026334),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3829603876),
        ],
        [
            SP1Field::from_wrapped_u32(859661334),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3898844357),
            SP1Field::from_wrapped_u32(180258337),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2321867017),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3599002504),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2886782421),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3038299378),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1035366250),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2038912197),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2920174523),
            SP1Field::from_wrapped_u32(1277696101),
            SP1Field::from_wrapped_u32(2785700290),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3806504335),
            SP1Field::from_wrapped_u32(3518858933),
            SP1Field::from_wrapped_u32(654843672),
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            (41126132),
            (2713562324),
            (151213722),
            (2891185935),
            (546846420),
            (2939794919),
            (2543469905)
        ],
        [
            (2191909784),
            (3315138460),
            (530414574),
            (1242280418),
            (1211740715),
            (3993672165),
            (2505083323),
            (3845798801),
            (538768466),
            (2063567560),
            (3366148274),
            (1449831887),
            (2408012466),
            (294726285),
            (3943435493),
            (924016661),
        ],
        [
            (3633138367),
            (3222789372),
            (809116305),
            (30100013),
            (2655172876),
            (2564247117),
            (2478649732),
            (4113689151),
            (4120146082),
            (2512308515),
            (650406041),
            (4240012393),
            (2683508708),
            (951073977),
            (3460081988),
            (339124269),
        ],
        [
            (130182653),
            (2755946749),
            (542600513),
            (2816103022),
            (1931786340),
            (2044470840),
            (1709908013),
            (2938369043),
            (3640399693),
            (1374470239),
            (2191149676),
            (2637495682),
            (4236394040),
            (2289358846),
            (3833368530),
            (974546524),
        ],
        [
            (3306659113),
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            (1188782305),
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            (2248980567),
            (2309786141),
            (2023401627),
            (3278877413),
            (2022138149),
            (575851471),
            (1612560780),
            (3926656936),
            (3318548977),
            (2591863678),
            (188109355),
            (4217723909),
        ],
        [
            (1564209905),
            (2154197895),
            (2459687029),
            (2870634489),
            (1375012945),
            (1529454825),
            (306140690),
            (2855578299),
            (1246997295),
            (3024298763),
            (1915270363),
            (1218245412),
            (2479314020),
            (2989827755),
            (814378556),
            (4039775921),
        ],
        [
            (1165280628),
            (1203983801),
            (3814740033),
            (1919627044),
            (600240215),
            (773269071),
            (486685186),
            (4254048810),
            (1415023565),
            (502840102),
            (4225648358),
            (510217063),
            (166444818),
            (1430745893),
            (1376516190),
            (1775891321),
        ],
        [
            (1170945922),
            (1105391877),
            (261536467),
            (1401687994),
            (1022529847),
            (2476446456),
            (2603844878),
            (3706336043),
            (3463053714),
            (1509644517),
            (588552318),
            (65252581),
            (3696502656),
            (2183330763),
            (3664021233),
            (1643809916),
        ],
        [
            (2922875898),
            (3740690643),
            (3932461140),
            (161156271),
            (2619943483),
            (4077039509),
            (2921201703),
            (2085619718),
            (2065264646),
            (2615693812),
            (3116555433),
            (246100007),
            (4281387154),
            (4046141001),
            (4027749321),
            (111611860),
        ],
        [
            (2066954820),
            (2502099969),
            (2915053115),
            (2362518586),
            (366091708),
            (2083204932),
            (4138385632),
            (3195157567),
            (1318086382),
            (521723799),
            (702443405),
            (2507670985),
            (1760347557),
            (2631999893),
            (1672737554),
            (1060867760),
        ],
        [
            (2359801781),
            (2800231467),
            (3010357035),
            (1035997899),
            (1210110952),
            (1018506770),
            (2799468177),
            (1479380761),
            (1536021911),
            (358993854),
            (579904113),
            (3432144800),
            (3625515809),
            (199241497),
            (4058304109),
            (2590164234),
        ],
        [
            (1688530738),
            (1580733335),
            (2443981517),
            (2206270565),
            (2780074229),
            (2628739677),
            (2940123659),
            (4145206827),
            (3572278009),
            (2779607509),
            (1098718697),
            (1424913749),
            (2224415875),
            (1108922178),
            (3646272562),
            (3935186184),
        ],
        [
            (820046587),
            (1393386250),
            (2665818575),
            (2231782019),
            (672377010),
            (1920315467),
            (1913164407),
            (2029526876),
            (2629271820),
            (384320012),
            (4112320585),
            (3131824773),
            (2347818197),
            (2220997386),
            (1772368609),
            (2579960095),
        ],
        [
            (3544930873),
            (225847443),
            (3070082278),
            (95643305),
            (3438572042),
            (3312856509),
            (615850007),
            (1863868773),
            (803582265),
            (3461976859),
            (2903025799),
            (1482092434),
            (3902972499),
            (3872341868),
            (1530411808),
            (2214923584),
        ],
        [
            (3118792481),
            (2241076515),
            (3983669831),
            (3180915147),
            (3838626501),
            (1921630011),
            (3415351771),
            (2249953859),
            (3755081630),
            (486327260),
            (1227575720),
            (3643869379),
            (2982026073),
            (2466043731),
            (1982634375),
            (3769609014),
        ],
        [
            (2195455495),
            (2596863283),
            (4244994973),
            (1983609348),
            (4019674395),
            (3469982031),
            (1458697570),
            (1593516217),
            (1963896497),
            (3115309118),
            (1659132465),
            (2536770756),
            (3059294171),
            (2618031334),
            (2040903247),
            (3799795076),
        ]
    ];
}

pub fn poseidon2_init() -> SP1Perm {
    #[allow(clippy::disallowed_methods)]
    slop_koala_bear::my_kb_16_perm()
}

#[allow(clippy::disallowed_types)]
use slop_koala_bear::DiffusionMatrixKoalaBear;

#[allow(clippy::disallowed_types)]
pub type SP1DiffusionMatrix = DiffusionMatrixKoalaBear;
use slop_symmetric::{CryptographicHasher, PaddingFreeSponge};

pub type SP1Perm = Poseidon2<SP1Field, Poseidon2ExternalMatrixGeneral, SP1DiffusionMatrix, 16, 3>;

pub fn poseidon2_hash(input: Vec<SP1Field>) -> [SP1Field; 8] {
    POSEIDON2_HASHER.hash_iter(input)
}

pub fn poseidon2_hasher() -> PaddingFreeSponge<SP1Perm, 16, 8, 8> {
    let hasher = poseidon2_init();
    PaddingFreeSponge::<SP1Perm, 16, 8, 8>::new(hasher)
}

lazy_static! {
    pub static ref POSEIDON2_HASHER: PaddingFreeSponge::<SP1Perm, 16, 8, 8> = poseidon2_hasher();
}

/// Append a single deferred proof to a hash chain of deferred proofs.
pub fn hash_deferred_proof(
    prev_digest: &[SP1Field; 8],
    vk_digest: &[SP1Field; 8],
    pv_digest: &[SP1Field; 32],
) -> [SP1Field; 8] {
    let mut inputs = Vec::with_capacity(48);
    inputs.extend_from_slice(prev_digest);
    inputs.extend_from_slice(vk_digest);
    inputs.extend_from_slice(pv_digest);
    poseidon2_hash(inputs.to_vec())
}