mlkem-sync/.trellis/tasks/archive/2026-06/06-27-mlkem-top-tb/prd.md

mlkem_top KAT Testbench

Goal

编写 mlkem_top 的 KAT (Known Answer Test) testbench，使用 FIPS 203 标准测试向量验证 KeyGen/Encaps/Decaps 正确性。

Data Source

/home/fallensigh/Dev/ml-kem-r/test_data/kat_MLKEM_512.rsp

• 100 个测试向量 (count 0-99)
• 每个向量包含：d, z, msg, pk, sk, ct, ss
• NIST FIPS 203 标准格式

Requirements

1. Python gen_vectors.py 解析 KAT 文件，生成 mlkem_top_input.hex 和 mlkem_top_expected.hex
2. Verilog tb_mlkem_top_xsim.v：
   • 读取输入向量 (d, z, msg)
   • 驱动 KeyGen → 验证 pk, sk
   • 驱动 Encaps → 验证 ct, ss
   • 驱动 Decaps → 验证 ss
   • 超时看门狗
   • pass/fail 统计

Decisions

• 先用 ML-KEM-512 (k=2)，后续扩展 768/1024
• 文件向量模式，遵循现有 TB 风格
• 自检模式：与 KAT 期望值逐个字节比较

Test Flow (per vector)

1. 复位
2. KeyGen: d → verify pk, sk
3. Encaps: msg → verify ct, ss
4. Decaps: ct → verify ss (output matches ss from encaps)

Acceptance Criteria

• 至少 count=0 的 KeyGen 通过
• 至少 count=0 的 Encaps 通过
• at least basic Decaps consistency
• xvlog 编译通过
• xsim 仿真通过

Out of Scope

• 全部 100 个向量（先做前 5 个）
• ct_n 无效密文测试
• ML-KEM-768/1024