Beskyttelse af privatlivets fred ved stemmeurnerne med sikker flerpartiberegning

Kort efter starten af ​​det nye år, Amerikanere rundt om i landet vil begynde at vende tilbage til valgstederne for at stemme i præsidentvalget. Hvor sikre de føler sig i afstemningsprocessen kan afhænge af noget, der kaldes "sikker multiparty-beregning".

Sikker multiparty-beregning giver forskellige sider mulighed for at arbejde sammen og løse et problem. Det kan, for eksempel, holde bud private under en auktion eller garantere privatlivets fred under valgafstemningen. Mest vigtigt, det giver mulighed for tillid til sociale og kommercielle interaktioner.

Computeringeniør- og datalogiforskere ved Purdue arbejder sammen for at finde svaret.

Projektet, navngivet High Assurance Compositional Cryptography:Languages ​​and Environments (HACCLE), arbejder på at udnytte områderne sikkerhed og programmeringssprog til at løse de spørgsmål og forhindringer, som de nuværende metoder skaber.

"Udfordringen er, at der er en lang række spørgsmål, der skal behandles, når man udvikler disse applikationer, sagde Milind Kulkarni, en lektor i elektro- og computerteknik, hvem leder projektet. "Og hver gang du besvarer disse spørgsmål anderledes, det kræver en heroisk indsats fra kryptografiske eksperter at levere en effektiv løsning."

Kulkarni sagde, at Purdue-forskerne arbejder på at tage opgaven med at udvikle sikre flerpartsapplikationer ud af eksperternes område og gøre det tilgængeligt for almindelige programmører.

HACCLE er beregnet til at levere programmeringssprog og verifikation, optimering, og eksekveringsværktøjer til at imødegå de udfordringer, man støder på i øjeblikket. Det ultimative mål er at give programmører mulighed for at skrive sikre multiparty-beregningsapplikationer med minimal indsats og maksimal ydeevne.

Yderligere fakultet involveret i projektforskning er Tiark Rompf, Roopsha Samanta, Hemanta Maji, Aniket Kate, Christina Garman, Benjamin Delaware og Jeremiah Blocki, alle professorer i Purdues afdeling for datalogi. Gruppen samarbejder med Reservoir Labs, en teknologi- og løsningsvirksomhed i New York City.

Projektet blev for nylig tildelt tilskud fra Intelligence Advanced Research Projects Activity, en organisation inden for kontoret for direktøren for national efterretning. Gennem IARPA's homomorfe krypteringsdatabehandlingsteknikker med overhead-reduktion, HACCLE-projektet vil modtage op til $10,7 mio.

I øjeblikket, en række problemer kan dukke op, når to eller flere parter forsøger sikker beregning. Disse spænder fra, hvor meget parterne har brug for at kommunikere til, hvilke specifikke kryptografiske teknikker der vil fungere bedst for at implementere dette arbejde.

"Det er her, programmeringssprogsmagien kommer ind, " sagde Kulkarni. "Fakultet inden for programmeringssprog og sikkerhedsområder, begge styrker hos Purdue, designer nye domænespecifikke sprog til at skrive sikre multiparty-beregningsapplikationer."

Rompf siger, at teknologien vil krydse discipliner som aldrig før.

"Dette projekt er især spændende, fordi det bygger broer på flere måder, " sagde han. "Først, mellem programmeringssprog og sikkerhedsforskning og de respektive fællesskaber. Sekund, på campus mellem Videnskabshøjskolen og Ingeniørhøjskolen. Sande fremskridt kan kun opnås ved at krydse grænser, og det er derfor, vi får succes."

Blocki, en adjunkt i datalogi, siger, at de nye værktøjer kan give organisationer eller enkeltpersoner mulighed for at samarbejde på fundamentalt nye måder, selvom de har mistillid til hinanden.

"Sikker multiparty-beregning giver vores (gensidigt mistroende) parter mulighed for at beregne enhver funktion af deres fælles data uden at afsløre nogen fortrolige data, " han siger.

Han forklarer det på denne måde:Sig, at der er en gruppe mennesker, og målet er at finde ud af, om der er nogle romantiske parforhold. Hver person skriver i navnet på deres crush. Hvis to deler en forelskelse, begge parter vil blive underrettet i slutningen af ​​protokollen. Hvis ikke, ingen vil lære af, hvad en person har indtastet.

"Som en del af projektet arbejder vi på at forbedre de centrale kryptografiske primitiver, der bruges i sikker multiparty-beregning. Vi ønsker også at udvikle effektive teknikker til at hjælpe med at komponere disse primitiver på en beviseligt sikker måde og til at estimere overhead af den endelige protokol, når vi kombinerer flere forskellige kryptografiske primitiver, " sagde Blocki. "I sidste ende, Målet er at udvikle en kompiler, der giver en udvikler mulighed for at specificere en protokol på et højt niveau sprog og derefter kompilere beskrivelsen på højt niveau til en sikker og effektiv flerpartsprotokol."

Sprogene vil give udviklere mulighed for at skrive distribuerede applikationer på højt niveau til den sikrede flerpartsberegning, mens de specificerer, hvilke sikkerhedsegenskaber de vil garantere. HACCLE-projektforskning vil også give stærke formelle garantier for, at beregningerne giver den ønskede funktionalitet og sikkerhed.