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@@ -1,4 +1,5 @@
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pub mod poly;
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use std::cmp::min;
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use std::cmp::PartialEq;
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#[derive(Clone, Debug, Eq)]
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@@ -38,6 +39,11 @@ where
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self.0.resize(n, O::default());
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}
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pub fn set(&mut self, v: &[O]) {
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let size: usize = min(v.len(), self.n());
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self.0[..size].copy_from_slice(&v[..size]);
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}
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pub fn fill(&mut self, v: &O) {
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self.0.fill(*v)
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}
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@@ -1,8 +1,6 @@
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pub mod automorphism;
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pub mod packing;
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pub mod rescaling_rns;
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pub mod ring;
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pub mod ring_rns;
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pub mod sampling;
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pub mod trace;
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pub mod utils;
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@@ -1,318 +0,0 @@
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use crate::modulus::barrett::Barrett;
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use crate::modulus::montgomery::Montgomery;
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use crate::modulus::ONCE;
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use crate::poly::Poly;
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use crate::ring::Ring;
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use std::cmp::min;
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impl Ring<u64> {
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pub fn pack<const ZEROGARBAGE: bool, const NTT: bool>(
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&self,
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polys: &mut Vec<Option<&mut Poly<u64>>>,
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log_gap: usize,
|
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) {
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let log_n: usize = self.log_n();
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let log_nth_root: usize = log_n + 1;
|
||||
let nth_root: usize = 1 << log_nth_root;
|
||||
let log_start: usize = log_n - log_gap;
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||||
let mut log_end: usize = log_n;
|
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let mut indices: Vec<usize> = Vec::<usize>::new();
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// Retrives non-empty indexes
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polys.iter().enumerate().for_each(|(i, poly)| {
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if !poly.is_none() {
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indices.push(i);
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}
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});
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let gap: usize = max_gap(&indices);
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if !ZEROGARBAGE {
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if gap > 0 {
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log_end -= gap.trailing_zeros() as usize;
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}
|
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}
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assert!(
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log_start < log_end,
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"invalid input polys: gap between non None value is smaller than 2^log_gap"
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);
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let n_inv: Barrett<u64> = self
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.modulus
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.barrett
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.prepare(self.modulus.inv(1 << (log_end - log_start)));
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indices.iter().for_each(|i| {
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||||
if let Some(poly) = polys[*i].as_deref_mut() {
|
||||
if !NTT {
|
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self.ntt_inplace::<true>(poly);
|
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}
|
||||
self.a_mul_b_scalar_barrett_into_a::<ONCE>(&n_inv, poly);
|
||||
}
|
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});
|
||||
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||||
let x_pow2: Vec<Poly<Montgomery<u64>>> = self.gen_x_pow_2::<true, false>(log_n);
|
||||
let mut tmpa: Poly<u64> = self.new_poly();
|
||||
let mut tmpb: Poly<u64> = self.new_poly();
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||||
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||||
for i in log_start..log_end {
|
||||
let t: usize = 1 << (log_n - 1 - i);
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||||
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||||
let (polys_lo, polys_hi) = polys.split_at_mut(t);
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||||
|
||||
for j in 0..t {
|
||||
if let Some(poly_hi) = polys_hi[j].as_mut() {
|
||||
self.a_mul_b_montgomery_into_a::<ONCE>(&x_pow2[log_n - i - 1], poly_hi);
|
||||
|
||||
if let Some(poly_lo) = polys_lo[j].as_mut() {
|
||||
self.a_sub_b_into_c::<1, ONCE>(poly_lo, poly_hi, &mut tmpa);
|
||||
self.a_add_b_into_b::<ONCE>(poly_hi, poly_lo);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
if let Some(poly_lo) = polys_lo[j].as_mut() {
|
||||
let gal_el: usize = self.galois_element((1 << i) >> 1, i == 0, log_nth_root);
|
||||
|
||||
if !polys_hi[j].is_none() {
|
||||
self.a_apply_automorphism_add_b_into_b::<ONCE, true>(
|
||||
&tmpa,
|
||||
gal_el,
|
||||
2 << self.log_n(),
|
||||
poly_lo,
|
||||
);
|
||||
} else {
|
||||
self.a_apply_automorphism_into_b::<true>(
|
||||
poly_lo, gal_el, nth_root, &mut tmpa,
|
||||
);
|
||||
self.a_add_b_into_b::<ONCE>(&tmpa, poly_lo);
|
||||
}
|
||||
} else if let Some(poly_hi) = polys_hi[j].as_mut() {
|
||||
let gal_el: usize = self.galois_element((1 << i) >> 1, i == 0, log_nth_root);
|
||||
self.a_apply_automorphism_into_b::<true>(poly_hi, gal_el, nth_root, &mut tmpa);
|
||||
self.a_sub_b_into_a::<1, ONCE>(&tmpa, poly_hi);
|
||||
std::mem::swap(&mut polys_lo[j], &mut polys_hi[j]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
polys.truncate(t);
|
||||
}
|
||||
|
||||
if !NTT {
|
||||
if let Some(poly) = polys[0].as_mut() {
|
||||
self.intt_inplace::<false>(poly);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
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||||
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||||
// Returns the largest gap between two values in an ordered array of distinct values.
|
||||
// Panics if the array is not ordered or values are not distincts.
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||||
fn max_gap(vec: &[usize]) -> usize {
|
||||
let mut gap: usize = usize::MAX;
|
||||
for i in 1..vec.len() {
|
||||
let (l, r) = (vec[i - 1], vec[i]);
|
||||
assert!(
|
||||
r > l,
|
||||
"invalid input vec: not sorted or collision between indices"
|
||||
);
|
||||
gap = min(gap, r - l);
|
||||
if gap == 1 {
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
gap
|
||||
}
|
||||
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||||
|
||||
pub struct StreamRepacker {
|
||||
accumulators: Vec<Accumulator>,
|
||||
tmp_a: Poly<u64>,
|
||||
tmp_b: Poly<u64>,
|
||||
x_pow_2: Vec<Poly<Montgomery<u64>>>,
|
||||
n_inv: Barrett<u64>,
|
||||
pub results: Vec<Poly<u64>>,
|
||||
counter: usize,
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub struct Accumulator {
|
||||
buf: Poly<u64>,
|
||||
value: bool,
|
||||
control: bool,
|
||||
}
|
||||
|
||||
impl Accumulator {
|
||||
pub fn new(r: &Ring<u64>) -> Self {
|
||||
Self {
|
||||
buf: r.new_poly(),
|
||||
value: false,
|
||||
control: false,
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
impl StreamRepacker {
|
||||
pub fn new(r: &Ring<u64>) -> Self {
|
||||
let mut accumulators: Vec<Accumulator> = Vec::<Accumulator>::new();
|
||||
|
||||
(0..r.log_n()).for_each(|_| accumulators.push(Accumulator::new(r)));
|
||||
|
||||
Self {
|
||||
accumulators: accumulators,
|
||||
tmp_a: r.new_poly(),
|
||||
tmp_b: r.new_poly(),
|
||||
x_pow_2: r.gen_x_pow_2::<true, false>(r.log_n()),
|
||||
n_inv: r.modulus.barrett.prepare(r.modulus.inv(r.n() as u64)),
|
||||
results: Vec::<Poly<u64>>::new(),
|
||||
counter: 0,
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn reset(&mut self) {
|
||||
for i in 0..self.accumulators.len() {
|
||||
self.accumulators[i].value = false;
|
||||
self.accumulators[i].control = false;
|
||||
}
|
||||
self.counter = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn add<const NTT: bool>(&mut self, r: &Ring<u64>, a: Option<&Poly<u64>>) {
|
||||
assert!(NTT, "invalid parameterization: const NTT must be true");
|
||||
pack_core::<NTT>(
|
||||
r,
|
||||
a,
|
||||
&mut self.accumulators,
|
||||
&self.n_inv,
|
||||
&self.x_pow_2,
|
||||
&mut self.tmp_a,
|
||||
&mut self.tmp_b,
|
||||
0,
|
||||
);
|
||||
self.counter += 1;
|
||||
if self.counter == r.n() {
|
||||
self.results
|
||||
.push(self.accumulators[r.log_n() - 1].buf.clone());
|
||||
self.reset();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn flush<const NTT: bool>(&mut self, r: &Ring<u64>) {
|
||||
assert!(NTT, "invalid parameterization: const NTT must be true");
|
||||
if self.counter != 0 {
|
||||
while self.counter != r.n() - 1 {
|
||||
self.add::<NTT>(r, None);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
fn pack_core<const NTT: bool>(
|
||||
r: &Ring<u64>,
|
||||
a: Option<&Poly<u64>>,
|
||||
accumulators: &mut [Accumulator],
|
||||
n_inv: &Barrett<u64>,
|
||||
x_pow_2: &[Poly<u64>],
|
||||
tmp_a: &mut Poly<u64>,
|
||||
tmp_b: &mut Poly<u64>,
|
||||
i: usize,
|
||||
) {
|
||||
if i == r.log_n() {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
let (acc_prev, acc_next) = accumulators.split_at_mut(1);
|
||||
|
||||
if !acc_prev[0].control {
|
||||
let acc_mut_ref: &mut Accumulator = &mut acc_prev[0]; // from split_at_mut
|
||||
|
||||
if let Some(a_ref) = a {
|
||||
acc_mut_ref.buf.copy_from(a_ref);
|
||||
acc_mut_ref.value = true
|
||||
} else {
|
||||
acc_mut_ref.value = false
|
||||
}
|
||||
acc_mut_ref.control = true;
|
||||
} else {
|
||||
combine::<true>(r, &mut acc_prev[0], a, n_inv, x_pow_2, tmp_a, tmp_b, i);
|
||||
acc_prev[0].control = false;
|
||||
|
||||
if acc_prev[0].value {
|
||||
pack_core::<NTT>(
|
||||
r,
|
||||
Some(&acc_prev[0].buf),
|
||||
acc_next,
|
||||
n_inv,
|
||||
x_pow_2,
|
||||
tmp_a,
|
||||
tmp_b,
|
||||
i + 1,
|
||||
);
|
||||
} else {
|
||||
pack_core::<NTT>(r, None, acc_next, n_inv, x_pow_2, tmp_a, tmp_b, i + 1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
fn combine<const NTT: bool>(
|
||||
r: &Ring<u64>,
|
||||
acc: &mut Accumulator,
|
||||
b: Option<&Poly<u64>>,
|
||||
n_inv: &Barrett<u64>,
|
||||
x_pow_2: &[Poly<u64>],
|
||||
tmp_a: &mut Poly<u64>,
|
||||
tmp_b: &mut Poly<u64>,
|
||||
i: usize,
|
||||
) {
|
||||
let log_n = r.log_n();
|
||||
let log_nth_root = log_n + 1;
|
||||
let nth_root = 1 << log_nth_root;
|
||||
let gal_el: usize = r.galois_element((1 << i) >> 1, i == 0, log_nth_root);
|
||||
|
||||
let a: &mut Poly<u64> = &mut acc.buf;
|
||||
|
||||
if acc.value {
|
||||
if i == 0 {
|
||||
r.a_mul_b_scalar_barrett_into_a::<ONCE>(n_inv, a);
|
||||
}
|
||||
|
||||
if let Some(b) = b {
|
||||
// tmp_a = b * X^t
|
||||
r.a_mul_b_montgomery_into_c::<ONCE>(b, &x_pow_2[log_n - i - 1], tmp_a);
|
||||
|
||||
if i == 0 {
|
||||
r.a_mul_b_scalar_barrett_into_a::<ONCE>(&n_inv, tmp_a);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// tmp_b = a - b*X^t
|
||||
r.a_sub_b_into_c::<1, ONCE>(a, tmp_a, tmp_b);
|
||||
|
||||
// a = a + b * X^t
|
||||
r.a_add_b_into_b::<ONCE>(tmp_a, a);
|
||||
|
||||
// a = a + b * X^t + phi(a - b * X^t)
|
||||
r.a_apply_automorphism_add_b_into_b::<ONCE, NTT>(tmp_b, gal_el, nth_root, a);
|
||||
} else {
|
||||
// tmp_a = phi(a)
|
||||
r.a_apply_automorphism_into_b::<NTT>(a, gal_el, nth_root, tmp_a);
|
||||
// a = a + phi(a)
|
||||
r.a_add_b_into_b::<ONCE>(tmp_a, a);
|
||||
}
|
||||
} else {
|
||||
if let Some(b) = b {
|
||||
// tmp_b = b * X^t
|
||||
r.a_mul_b_montgomery_into_c::<ONCE>(b, &x_pow_2[log_n - i - 1], tmp_b);
|
||||
|
||||
if i == 0 {
|
||||
r.a_mul_b_scalar_barrett_into_a::<ONCE>(&n_inv, tmp_b);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// tmp_a = phi(b * X^t)
|
||||
r.a_apply_automorphism_into_b::<NTT>(tmp_b, gal_el, nth_root, tmp_a);
|
||||
|
||||
// a = (b* X^t - phi(b* X^t))
|
||||
r.a_sub_b_into_c::<1, ONCE>(tmp_b, tmp_a, a);
|
||||
acc.value = true
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@@ -1,36 +0,0 @@
|
||||
use crate::modulus::barrett::Barrett;
|
||||
use crate::modulus::ONCE;
|
||||
use crate::poly::Poly;
|
||||
use crate::ring::Ring;
|
||||
|
||||
impl Ring<u64> {
|
||||
pub fn trace_inplace<const NTT: bool>(&self, step_start: usize, a: &mut Poly<u64>) {
|
||||
assert!(
|
||||
step_start <= self.log_n(),
|
||||
"invalid argument step_start: step_start={} > self.log_n()={}",
|
||||
step_start,
|
||||
self.log_n()
|
||||
);
|
||||
|
||||
let log_steps: usize = self.log_n() - step_start;
|
||||
let log_nth_root = self.log_n() + 1;
|
||||
let nth_root: usize = 1 << log_nth_root;
|
||||
|
||||
if log_steps > 0 {
|
||||
let n_inv: Barrett<u64> = self
|
||||
.modulus
|
||||
.barrett
|
||||
.prepare(self.modulus.inv(1 << log_steps));
|
||||
self.a_mul_b_scalar_barrett_into_a::<ONCE>(&n_inv, a);
|
||||
|
||||
let mut tmp: Poly<u64> = self.new_poly();
|
||||
|
||||
(step_start..self.log_n()).for_each(|i| {
|
||||
let gal_el: usize = self.galois_element((1 << i) >> 1, i == 0, log_nth_root);
|
||||
|
||||
self.a_apply_automorphism_into_b::<NTT>(a, gal_el, nth_root, &mut tmp);
|
||||
self.a_add_b_into_b::<ONCE>(&tmp, a);
|
||||
});
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
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