Strax efter början av det nya året, Amerikaner runt om i landet kommer att börja återvända till vallokalerna för att rösta i presidentvalet. Hur säkra de känner sig i omröstningsprocessen kan bero på något som kallas "säker flerpartiberäkning".

Säker flerpartsberäkning gör att olika sidor kan arbeta tillsammans och lösa ett problem. Det kan, till exempel, hålla bud privata under en auktion eller garantera integritet under valomröstningen. Viktigast, det möjliggör förtroende för sociala och kommersiella interaktioner.

Datateknik- och datavetenskapsforskare vid Purdue arbetar tillsammans för att hitta svaret.

Projektet, heter High Assurance Compositional Cryptography:Languages ​​and Environments (HACCLE), arbetar med att utnyttja områdena säkerhet och programmeringsspråk för att lösa de frågor och hinder som skapas av dagens metoder.

"Utmaningen är att det finns ett brett spektrum av frågor som måste lösas när man utvecklar dessa applikationer, sade Milind Kulkarni, en docent i el- och datateknik, vem som leder projektet. "Och varje gång du svarar på de här frågorna annorlunda, det krävs en heroisk ansträngning från kryptografiska experter för att leverera en effektiv lösning."

Kulkarni sa att Purdue-forskarna arbetar för att ta uppgiften att utveckla säkra flerpartsapplikationer utanför expertriket och göra det tillgängligt för vanliga programmerare.

HACCLE är avsett att tillhandahålla programmeringsspråk och verifiering, optimering, och exekveringsverktyg för att möta de utmaningar som för närvarande stöter på. Det slutliga målet är att tillåta programmerare att skriva säkra flerpartsberäkningsapplikationer med minimal ansträngning och maximal prestanda.

Ytterligare fakulteter som är involverade i projektforskning är Tiark Rompf, Roopsha Samanta, Hemanta Maji, Aniket Kate, Christina Garman, Benjamin Delaware och Jeremiah Blocki, alla professorer vid Purdues institution för datavetenskap. Gruppen samarbetar med Reservoir Labs, ett teknik- och lösningsföretag i New York City.

Projektet tilldelades nyligen bidrag från Intelligence Advanced Research Projects Activity, en organisation inom Office of the Director of National Intelligence. Genom IARPA:s homomorfiska krypteringsberäkningstekniker med overheadreduktion, HACCLE-projektet kommer att få upp till 10,7 miljoner dollar.

För närvarande, ett antal problem kan dyka upp när två eller flera parter försöker säker beräkning. Dessa sträcker sig från hur mycket parterna behöver för att kommunicera till vilka specifika kryptografiska tekniker som fungerar bäst för att implementera detta arbete.

"Det är där programmeringsspråkens magi kommer in, " Sa Kulkarni. "Fakultet inom programmeringsspråk och säkerhetsområden, båda styrkorna hos Purdue, designar nya domänspecifika språk för att skriva säkra flerpartsberäkningsapplikationer."

Rompf säger att tekniken kommer att korsa discipliner som aldrig förr.

"Det här projektet är särskilt spännande eftersom det bygger broar på flera sätt, " sa han. "Först, mellan programmeringsspråk och säkerhetsforskning och respektive gemenskap. Andra, på campus mellan Science College och College of Engineering. Verkliga framsteg kan bara göras genom att korsa gränser, och det är därför vi kommer att bli framgångsrika."

Blocki, en biträdande professor i datavetenskap, säger att de nya verktygen kan tillåta organisationer eller individer att samarbeta på fundamentalt nya sätt, även om de misstror varandra.

"Säker flerpartsberäkning tillåter våra (ömsesidigt misstroende) parter att beräkna vilken funktion som helst av deras gemensamma data utan att avslöja några konfidentiella uppgifter, " han säger.

Han förklarar det så här:Säg att det finns en grupp människor, och målet är att ta reda på om det finns några romantiska parningar. Varje person skriver i sin kärleks namn. Om två delar en crush, båda parter kommer att meddelas i slutet av protokollet. Om inte, ingen kommer att få veta vad en person skrev in.

"Som en del av projektet arbetar vi med att förbättra de centrala kryptografiska primitiverna som används i säker flerpartsberäkning. Vi vill också utveckla effektiva tekniker för att hjälpa till att komponera dessa primitiver på ett bevisligen säkert sätt och för att uppskatta omkostnaderna för det slutliga protokollet när vi kombinerar flera olika kryptografiska primitiver, " sa Blocki. "I slutändan, Målet är att utveckla en kompilator som tillåter en utvecklare att specificera ett protokoll på ett högnivåspråk och sedan kompilera beskrivningen på hög nivå till ett säkert och effektivt flerpartsprotokoll."

Språken kommer att tillåta utvecklare att skriva distribuerade applikationer på hög nivå för den säkrade flerpartsberäkningen samtidigt som de specificerar vilka säkerhetsegenskaper de vill garantera. HACCLE-projektforskning kommer också att ge starka formella garantier för att beräkningarna ger önskad funktionalitet och säkerhet.