The Right to Die Debate: The Demonization of Dr. Kevorkian and the Creation of a Moral Panic Surrounding Physician-Assisted Suicide in the United States

The Right to Die Debate is a recent but highly controversial moral matter. In particular, physician-assisted suicide (PAS) is an issue that has been evaded by the medical community for years. As of 1990, most states had never encountered the issue before and therefore did not have any laws in place to prohibit PAS (Strate et. al, 2005). Dr. Jack Kevorkian, a retired pathologist from Royal Oak Michigan was the first to publicly address PAS. He brought the issue into the limelight through a bizarre and crude series of assisted deaths that had a lasting impact on not only the Right to Die Debate as whole, but on public policy and both federal and state governmental agendas. This study focuses on the way in which the media, in particular the New York Times (NYT) has portrayed Dr. Jack Kevorkian as incompetent, morally culpable and in an overall negative light in the past twenty years. Applying Stanley Cohen’s 1972 theory of moral panic, a content analysis of NYT media publications between 1990 and 1999 supports Cohen’s theory and reveals that the media has created a moral panic surrounding Kevorkian. This has in turn led to public policy that prevents both terminally ill individuals and their doctors from having a desirable choice; that of voluntary euthanasia and PAS.

Réflexions sur le suicide : suivies de la défense de la reine, publiée en anoût 1793 ; et de lettres sur les écrits et le caractère de J. J. Rousseau

par ... Stae͏̈l-Holstein

Assessing fun in serious games: Formative evaluation of games from two diabetes prevention interventions

Purpose. To determine the usability of two video games to prevent type 2 diabetes and obesity among youth through analysis of data collected during alpha-testing. ^ Subjects. Ten children aged 9 to 12 were selected for three 2-hour alpha testing sessions.^ Methods. "Escape from Diab" and "Nanoswarm" were designed to change dietary and physical inactivity behaviors, based on a theoretical framework of mediating variables obtained from social cognitive theory, self-determination theory, elaboration likelihood model, and behavioral inoculation theory. Thirteen mini-games developed by the software company were divided into 3 groups based on completion date. Children tested 4-5 mini-games in each of three sessions. Observed game play was followed by a scripted interview. Results from observation forms and interview transcripts were tabulated and coded to determine usability. Suggestions for game modifications were delivered to the software design firm, and a follow-up table reports rationale for inclusion or exclusion of such modifications.^ Results. Participants were 50% frequent video game players and 20% non game-players. Most (60%) were female. The mean grade (indicating likeability as a subset of usability) across all games given by children was significantly greater than a neutral grade of 80% (89%, p < 0.01), indicating a positive likeability score. The games on average also received positive ratings for fun, helpfulness of instructions and length compared to neutral values (midpoint on likert scales) (all p < 0.01). Observation notes indicated that participants paid attention to the instructions, did not appear to have much difficulty with the games, and were "not frustrated", "not bored", "very engaged", "not fidgety" and "very calm" (all p < 0.01). The primary issues noted in observations and interviews were unclear instructions and unclear purpose of some games. Player suggestions primarily involved ways to make on screen cues more visible or noticeable, instructions more clear, and games more elaborate or difficult.^ Conclusions. The present study highlights the importance of alpha testing video game components for usability prior to completion to enhance usability and likeability. Results indicate that creating clear instructions, making peripheral screen cues more eye-catching or noticeable, and vigorously stating the purpose of the game to improve understandability are important elements. However, future interventions will each present unique materials and user-interfaces and should therefore also be thoroughly alpha-tested. ^

Clinical and economic outcomes of serious postoperative infections following resection of common respiratory and gastrointestinal solid tumors

Unlike infections occurring during periods of chemotherapy-induced neutropenia, postoperative infections in patients with solid malignancy remain largely understudied. The purpose of this population-based study was to evaluate the clinical and economic burden, as well as the relationship of hospital surgical volume and outcomes associated with serious postoperative infection (SPI) – i.e., bacteremia/sepsis, pneumonia, and wound infection – following resection of common solid tumors.^ From the Texas Discharge Data Research File, we identified all Texas residents who underwent resection of cancer of the lung, esophagus, stomach, pancreas, colon, or rectum between 2002 and 2006. From their billing records, we identified ICD-9 codes indicating SPI and also subsequent SPI-related readmissions occurring within 30 days of surgery. Random-effects logistic regression was used to calculate the impact of SPI on mortality, as well as the association between surgical volume and SPI, adjusting for case-mix, hospital characteristics, and clustering of multiple surgical admissions within the same patient and patients within the same hospital. Excess bed days and costs were calculated by subtracting values for patients without infections from those with infections computed using multilevel mixed-effects generalized linear model by fitting a gamma distribution to the data using log link.^ Serious postoperative infection occurred following 9.4% of the 37,582 eligible tumor resections and was independently associated with an 11-fold increase in the odds of in-hospital mortality (95% Confidence Interval [95% CI], 6.7-18.5, P < 0.001). Patients with SPI required 6.3 additional hospital days (95% CI, 6.1 - 6.5) at an incremental cost of $16,396 (95% CI, $15,927–$16,875). There was a significant trend toward lower overall rates of SPI with higher surgical volume (P=0.037). ^ Due to the substantial morbidity, mortality, and excess costs associated with SPI following solid tumor resections and given that, under current reimbursement practices, most of this heavy burden is borne by acute care providers, it is imperative for hospitals to identify more effective prophylactic measures, so that these potentially preventable infections and their associated expenditures can be averted. Additional volume-outcomes research is also needed to identify infection prevention processes that can be transferred from higher- to lower-volume providers.^

SERIOUS MORBIDITY DUE TO ACUTE RESPIRATORY DISEASE ASSOCIATED WITH EPIDEMIC INFLUENZA

Current measures of the health impact of epidemic influenza are focused on analyses of death certificate data which may underestimate the true health effect. Previous investigations of influenza-related morbidity have either lacked virologic confirmation of influenza activity in the community or were not population-based. Community virologic surveillance in Houston has demonstrated that influenza viruses have produced epidemics each year since 1974. This study examined the relation of hospitalized for Acute Respiratory Disease (ARD) to the occurrence of influenza epidemics. Considering only Harris County residents, a total of 13,297 ARD hospital discharge records from hospitals representing 48.4% of Harris County hospital beds were compiled for the period July 1978 through June 1981. Variables collected from each discharge included: age, sex, race, dates of admission and discharge, length of stay, discharge disposition and a maximum of five diagnoses. This three year period included epidemics caused by Influenza A/Brazil (H1N1), Influenza B/Singapore, Influenza A/England (H1N1) and Influenza A/Bangkok (H3N2).^ Correlations of both ARD and pneumonia or influenza hospitalizations with indices of community morbidity (specifically, the weekly frequency of virologically-confirmed influenza virus infections) are consistently strong and suggest that hospitalization data reflect the pattern of influenza activity derived from virologic surveillance.^ While 65 percent of the epidemic period hospital deaths occurred in patients who were 65 years of age or older, fewer than 25 percent of epidemic period ARD hospitalizations occurred in persons of that age group. Over 97 percent of epidemic period hospital deaths were accompanied by a chronic underlying illness, however, 45 percent of ARD hospitalizations during epidemics had no mention of underlying illness. Over 2500 persons, approximately 35 percent of all persons hospitalized during the three epidemics, would have been excluded in an analysis for high risk candidates for influenza prophylaxis.^ These results suggest that examination of hospitalizations for ARD may better define the population-at-risk for serious morbidity associated with epidemic influenza. ^

THE APPLICATION OF CIRRHOSIS MORTALITY AND SUICIDE MORTALITY AS INDICATORS FOR ALCOHOLISM PLANNING

This study provides a review of the current alcoholism planning process of the Houston-Galveston planning process of the Houston-Galveston Area Council, an agency carrying out planning for a thirteen county region in surrounding Houston, Texas. The four central groups involved in this planning are identified, and the role that each plays and how it effects the planning outcomes is discussed.^ The most substantive outcome of the Houston-Galveston Area Council's alcoholism planning, the Regional Alcoholism/Alcohol Abuse Plan is examined. Many of the shortcomings in the data provided, and the lack of other data necessary for planning are offered.^ A problem oriented planning model is presented as an alternative to the Houston-Galveston Area Council's current service oriented approach to alcoholism planning. Five primary phases of the model, identification of the problem, statement of objectives, selection of alternative programs, implementation, and evaluation, are presented, and an overview of the tasks involved in the application of this model to alcoholism planning is offered.^ A specific aspect of the model, the use of problem status indicators is explored using cirrhosis and suicide mortality data. A review of the literature suggests that based on five criteria, availability, subgroup identification, validity, reliability, and sensitivity, both suicide and cirrhosis are suitable as indicators of the alcohol problem when combined with other indicators.^ Cirrhosis and suicide mortality data are examined for the thirteen county Houston-Galveston Region for the years 1969 through 1976. Data limitations preclude definite conclusions concerning the alcohol problem in the region. Three hypotheses about the nature of the regional alcohol problem are presented. First, there appears to be no linear trend in the number of alcoholics that are at risk of suicide and cirrhosis mortality. Second, the number of alcoholics in the metropolitan areas seems to be greater than the number of rural areas. Third, the number of male alcoholics at risk of cirrhosis and suicide mortality is greater than the number of female alcoholics.^

Haiti : The 'invisibility' of a territory to build projects that strengthen their autonomy

Haiti, conocida en la época colonial como 'la Perla de las Antillas', su economía se organizó entorno a la producción de azúcar que proveían a través de Francia al resto de Europa. De este modo 70de la producción de azúcar era consumido en Europa y más del 60del café. Con una lógica que perseguía obtener los máximos rindes, buscaron mano de obra esclava en el África Subsahariana, población que directamente reemplazó a la originaria. Así comienza a plantearse el desarrollo de un tipo de economía en Haiti, que traería graves consecuencias ambientales hasta la actualidad. Hoy es el país más pobre de América, con una esperanza de vida de alrededor de 60 años, y la tasa de analfabetismo del 52. Ubicado en un área tropical, es frecuente que sufra el impacto de las tormentas tropicales y ciclones que, como consecuencia de una tala desmedida de laforestación originaria, las inundaciones acentúan los problemas, a lo que se suman los problemas sanitarios inherentes a un nivel de vida con tantas carencias; y a la preponderancia de minifundios en el área rural, llevan a conformar un escenario de enorme vulnerabilidad. En el año 2010, una triste noticia pondría a Haïti en el centro de la escena mundial: el terremoto de marzo de ese año que afectara el área de Puerto Príncipe dejando alrededor de 300.000 muertos y más de un millón de damnificados. En la actualidad la presencia debarrios enteros viviendo en carpas en espacios públicos, son una expresión de la vigencia de dicho evento. Sin embargo, desde mediados de la década pasada tienen lugar proyectos que intentan territorializar una experiencia argentina de reconocido impacto en procura de atender las necesidades de la población con mayor vulnerabilidad que habita en los espacios rurales. Se trata del Programa Pro Huerta, que desde hace más de veinte años se desarrolla en Argentina y se propuso en el ámbito de este país desde la perspectiva de la cooperación internacional. De este modo, en distintos departamentos de Haiti con el trabajo en conjunto de diversos países ponen en marcha un proyecto social de seguridad alimentaria. La finalidad es el análisis de la territorialización de la experiencia Pro Huerta Haiti a partir del enfoque de cooperación internacional del cual Argentina participa junto con Canadá y Haiti. Entre los resultados y aportes de esta investigación, se pudo constatar que en Haïtí se fortalecen las redes sociales, la familia, el trabajo solidario, la salud y en conjunto contribuyen a fortalecer la soberanía alimentaria, en un país con grandes carencias y gran vulnerabilidad. Asimismo, es interesante resaltar que el modelo de Cooperación Sur-Sur que la Argentina desarrolla, desde una visión horizontal donde nuestro país camina junto a Haití y Canadá en el aprendizaje cotidiano del crecimiento conjunto, donde cada país tiene mucho por seguir aprendiendo

Haiti : The 'invisibility' of a territory to build projects that strengthen their autonomy

Haiti, conocida en la época colonial como 'la Perla de las Antillas', su economía se organizó entorno a la producción de azúcar que proveían a través de Francia al resto de Europa. De este modo 70de la producción de azúcar era consumido en Europa y más del 60del café. Con una lógica que perseguía obtener los máximos rindes, buscaron mano de obra esclava en el África Subsahariana, población que directamente reemplazó a la originaria. Así comienza a plantearse el desarrollo de un tipo de economía en Haiti, que traería graves consecuencias ambientales hasta la actualidad. Hoy es el país más pobre de América, con una esperanza de vida de alrededor de 60 años, y la tasa de analfabetismo del 52. Ubicado en un área tropical, es frecuente que sufra el impacto de las tormentas tropicales y ciclones que, como consecuencia de una tala desmedida de laforestación originaria, las inundaciones acentúan los problemas, a lo que se suman los problemas sanitarios inherentes a un nivel de vida con tantas carencias; y a la preponderancia de minifundios en el área rural, llevan a conformar un escenario de enorme vulnerabilidad. En el año 2010, una triste noticia pondría a Haïti en el centro de la escena mundial: el terremoto de marzo de ese año que afectara el área de Puerto Príncipe dejando alrededor de 300.000 muertos y más de un millón de damnificados. En la actualidad la presencia debarrios enteros viviendo en carpas en espacios públicos, son una expresión de la vigencia de dicho evento. Sin embargo, desde mediados de la década pasada tienen lugar proyectos que intentan territorializar una experiencia argentina de reconocido impacto en procura de atender las necesidades de la población con mayor vulnerabilidad que habita en los espacios rurales. Se trata del Programa Pro Huerta, que desde hace más de veinte años se desarrolla en Argentina y se propuso en el ámbito de este país desde la perspectiva de la cooperación internacional. De este modo, en distintos departamentos de Haiti con el trabajo en conjunto de diversos países ponen en marcha un proyecto social de seguridad alimentaria. La finalidad es el análisis de la territorialización de la experiencia Pro Huerta Haiti a partir del enfoque de cooperación internacional del cual Argentina participa junto con Canadá y Haiti. Entre los resultados y aportes de esta investigación, se pudo constatar que en Haïtí se fortalecen las redes sociales, la familia, el trabajo solidario, la salud y en conjunto contribuyen a fortalecer la soberanía alimentaria, en un país con grandes carencias y gran vulnerabilidad. Asimismo, es interesante resaltar que el modelo de Cooperación Sur-Sur que la Argentina desarrolla, desde una visión horizontal donde nuestro país camina junto a Haití y Canadá en el aprendizaje cotidiano del crecimiento conjunto, donde cada país tiene mucho por seguir aprendiendo

Haiti : The 'invisibility' of a territory to build projects that strengthen their autonomy

Haiti, conocida en la época colonial como 'la Perla de las Antillas', su economía se organizó entorno a la producción de azúcar que proveían a través de Francia al resto de Europa. De este modo 70de la producción de azúcar era consumido en Europa y más del 60del café. Con una lógica que perseguía obtener los máximos rindes, buscaron mano de obra esclava en el África Subsahariana, población que directamente reemplazó a la originaria. Así comienza a plantearse el desarrollo de un tipo de economía en Haiti, que traería graves consecuencias ambientales hasta la actualidad. Hoy es el país más pobre de América, con una esperanza de vida de alrededor de 60 años, y la tasa de analfabetismo del 52. Ubicado en un área tropical, es frecuente que sufra el impacto de las tormentas tropicales y ciclones que, como consecuencia de una tala desmedida de laforestación originaria, las inundaciones acentúan los problemas, a lo que se suman los problemas sanitarios inherentes a un nivel de vida con tantas carencias; y a la preponderancia de minifundios en el área rural, llevan a conformar un escenario de enorme vulnerabilidad. En el año 2010, una triste noticia pondría a Haïti en el centro de la escena mundial: el terremoto de marzo de ese año que afectara el área de Puerto Príncipe dejando alrededor de 300.000 muertos y más de un millón de damnificados. En la actualidad la presencia debarrios enteros viviendo en carpas en espacios públicos, son una expresión de la vigencia de dicho evento. Sin embargo, desde mediados de la década pasada tienen lugar proyectos que intentan territorializar una experiencia argentina de reconocido impacto en procura de atender las necesidades de la población con mayor vulnerabilidad que habita en los espacios rurales. Se trata del Programa Pro Huerta, que desde hace más de veinte años se desarrolla en Argentina y se propuso en el ámbito de este país desde la perspectiva de la cooperación internacional. De este modo, en distintos departamentos de Haiti con el trabajo en conjunto de diversos países ponen en marcha un proyecto social de seguridad alimentaria. La finalidad es el análisis de la territorialización de la experiencia Pro Huerta Haiti a partir del enfoque de cooperación internacional del cual Argentina participa junto con Canadá y Haiti. Entre los resultados y aportes de esta investigación, se pudo constatar que en Haïtí se fortalecen las redes sociales, la familia, el trabajo solidario, la salud y en conjunto contribuyen a fortalecer la soberanía alimentaria, en un país con grandes carencias y gran vulnerabilidad. Asimismo, es interesante resaltar que el modelo de Cooperación Sur-Sur que la Argentina desarrolla, desde una visión horizontal donde nuestro país camina junto a Haití y Canadá en el aprendizaje cotidiano del crecimiento conjunto, donde cada país tiene mucho por seguir aprendiendo

Seawater carbonate chemistry and MgCO3 concentration in bryozoan Myriapora truncata branches during experiments, 2011

There are serious concerns that ocean acidification will combine with the effects of global warming to cause major shifts in marine ecosystems, but there is a lack of field data on the combined ecological effects of these changes due to the difficulty of creating large-scale, long-term exposures to elevated CO2 and temperature. Here we report the first coastal transplant experiment designed to investigate the effects of naturally acidified seawater on the rates of net calcification and dissolution of the branched calcitic bryozoan Myriapora truncata (Pallas, 1766). Colonies were transplanted to normal (pH 8.1), high (mean pH 7.66, minimum value 7.33) and extremely high CO2 conditions (mean pH 7.43, minimum value 6.83) at gas vents off Ischia Island (Tyrrhenian Sea, Italy). The net calcification rates of live colonies and the dissolution rates of dead colonies were estimated by weighing after 45 days (May-June 2008) and after 128 days (July-October) to examine the hypothesis that high CO2 levels affect bryozoan growth and survival differently during moderate and warm water conditions. In the first observation period, seawater temperatures ranged from 19 to 24 °C; dead M. truncata colonies dissolved at high CO2 levels (pH 7.66), whereas live specimens maintained the same net calcification rate as those growing at normal pH. In extremely high CO2 conditions (mean pH 7.43), the live bryozoans calcified significantly less than those at normal pH. Therefore, established colonies of M. truncata seem well able to withstand the levels of ocean acidification predicted in the next 200 years, possibly because the soft tissues protect the skeleton from an external decrease in pH. However, during the second period of observation a prolonged period of high seawater temperatures (25-28 °C) halted calcification both in controls and at high CO2, and all transplants died when high temperatures were combined with extremely high CO2 levels. Clearly, attempts to predict the future response of organisms to ocean acidification need to consider the effects of concurrent changes such as the Mediterranean trend for increased summer temperatures in surface waters. Although M. truncata was resilient to short-term exposure to high levels of ocean acidification at normal temperatures, our field transplants showed that its ability to calcify at higher temperatures was compromised, adding it to the growing list of species now potentially threatened by global warming.

How serious is the omission of bilateral tariff rates in gravity?

In this paper, using the worldwide dataset of bilateral tariff rates, we explore how serious the omission of bilateral tariff rates in gravity is. Our findings are as follow. Firstly, the omission of bilateral tariff rates seems not to be so serious in terms of omitted-variable biases because the coefficients for the usual gravity variables do not change before or after their inclusion. Secondly, while the widely-used dummy variable of regional trade agreement could not play an alternative role in place of tariff rates, the inclusion of time-invariant pair fixed effects in addition to the time-variant importer fixed effects and exporter fixed effects accounts for the omission of tariff rates. The inclusion of those fixed effects makes the coefficient for bilateral tariff rates insignificant.

Features of Land Conflicts in Post Civil War Rwanda

Land conflicts in Rwanda have attracted particular attention because they have both environmental and political causes. This paper attempts to shed light on the nature of land conflicts in present-day Rwanda based on popular justice records and interviews collected in two rural areas. From the analyses of these data, two types of land confl ict can be distinguished. The first type consists of those among family members. Given that land is the most important asset for ordinary rural households, its inheritance often brings about conflicts between right-holders. Those of the second type are triggered by political change. Impacts of the two national-level violent conflicts in Rwanda, the “social revolution” just before independence and the civil war in the 1990s, are of tremendous significance in this context. The military victory of the former rebels in 1994 caused a massive return of Tutsi refugees, who were officially permitted to acquire land from the original inhabitants. Although no serious protestation against this policy has occurred thus far, it has produced various land conflicts. Dealing with potential grievances among original inhabitants is an important challenge for the present government.

Side-Channel Attack Protection Techniques in FPGA Systems using Enhanced Dual-Rail Solutions

Esta tesis doctoral se centra principalmente en técnicas de ataque y contramedidas relacionadas con ataques de canal lateral (SCA por sus siglas en inglés), que han sido propuestas dentro del campo de investigación académica desde hace 17 años. Las investigaciones relacionadas han experimentado un notable crecimiento en las últimas décadas, mientras que los diseños enfocados en la protección sólida y eficaz contra dichos ataques aún se mantienen como un tema de investigación abierto, en el que se necesitan iniciativas más confiables para la protección de la información persona de empresa y de datos nacionales. El primer uso documentado de codificación secreta se remonta a alrededor de 1700 B.C., cuando los jeroglíficos del antiguo Egipto eran descritos en las inscripciones. La seguridad de la información siempre ha supuesto un factor clave en la transmisión de datos relacionados con inteligencia diplomática o militar. Debido a la evolución rápida de las técnicas modernas de comunicación, soluciones de cifrado se incorporaron por primera vez para garantizar la seguridad, integridad y confidencialidad de los contextos de transmisión a través de cables sin seguridad o medios inalámbricos. Debido a las restricciones de potencia de cálculo antes de la era del ordenador, la técnica de cifrado simple era un método más que suficiente para ocultar la información. Sin embargo, algunas vulnerabilidades algorítmicas pueden ser explotadas para restaurar la regla de codificación sin mucho esfuerzo. Esto ha motivado nuevas investigaciones en el área de la criptografía, con el fin de proteger el sistema de información ante sofisticados algoritmos. Con la invención de los ordenadores se ha acelerado en gran medida la implementación de criptografía segura, que ofrece resistencia eficiente encaminada a obtener mayores capacidades de computación altamente reforzadas. Igualmente, sofisticados cripto-análisis han impulsado las tecnologías de computación. Hoy en día, el mundo de la información ha estado involucrado con el campo de la criptografía, enfocada a proteger cualquier campo a través de diversas soluciones de cifrado. Estos enfoques se han fortalecido debido a la unificación optimizada de teorías matemáticas modernas y prácticas eficaces de hardware, siendo posible su implementación en varias plataformas (microprocesador, ASIC, FPGA, etc.). Las necesidades y requisitos de seguridad en la industria son las principales métricas de conducción en el diseño electrónico, con el objetivo de promover la fabricación de productos de gran alcance sin sacrificar la seguridad de los clientes. Sin embargo, una vulnerabilidad en la implementación práctica encontrada por el Prof. Paul Kocher, et al en 1996 implica que un circuito digital es inherentemente vulnerable a un ataque no convencional, lo cual fue nombrado posteriormente como ataque de canal lateral, debido a su fuente de análisis. Sin embargo, algunas críticas sobre los algoritmos criptográficos teóricamente seguros surgieron casi inmediatamente después de este descubrimiento. En este sentido, los circuitos digitales consisten típicamente en un gran número de celdas lógicas fundamentales (como MOS - Metal Oxide Semiconductor), construido sobre un sustrato de silicio durante la fabricación. La lógica de los circuitos se realiza en función de las innumerables conmutaciones de estas células. Este mecanismo provoca inevitablemente cierta emanación física especial que puede ser medida y correlacionada con el comportamiento interno del circuito. SCA se puede utilizar para revelar datos confidenciales (por ejemplo, la criptografía de claves), analizar la arquitectura lógica, el tiempo e incluso inyectar fallos malintencionados a los circuitos que se implementan en sistemas embebidos, como FPGAs, ASICs, o tarjetas inteligentes. Mediante el uso de la comparación de correlación entre la cantidad de fuga estimada y las fugas medidas de forma real, información confidencial puede ser reconstruida en mucho menos tiempo y computación. Para ser precisos, SCA básicamente cubre una amplia gama de tipos de ataques, como los análisis de consumo de energía y radiación ElectroMagnética (EM). Ambos se basan en análisis estadístico y, por lo tanto, requieren numerosas muestras. Los algoritmos de cifrado no están intrínsecamente preparados para ser resistentes ante SCA. Es por ello que se hace necesario durante la implementación de circuitos integrar medidas que permitan camuflar las fugas a través de "canales laterales". Las medidas contra SCA están evolucionando junto con el desarrollo de nuevas técnicas de ataque, así como la continua mejora de los dispositivos electrónicos. Las características físicas requieren contramedidas sobre la capa física, que generalmente se pueden clasificar en soluciones intrínsecas y extrínsecas. Contramedidas extrínsecas se ejecutan para confundir la fuente de ataque mediante la integración de ruido o mala alineación de la actividad interna. Comparativamente, las contramedidas intrínsecas están integradas en el propio algoritmo, para modificar la aplicación con el fin de minimizar las fugas medibles, o incluso hacer que dichas fugas no puedan ser medibles. Ocultación y Enmascaramiento son dos técnicas típicas incluidas en esta categoría. Concretamente, el enmascaramiento se aplica a nivel algorítmico, para alterar los datos intermedios sensibles con una máscara de manera reversible. A diferencia del enmascaramiento lineal, las operaciones no lineales que ampliamente existen en criptografías modernas son difíciles de enmascarar. Dicho método de ocultación, que ha sido verificado como una solución efectiva, comprende principalmente la codificación en doble carril, que está ideado especialmente para aplanar o eliminar la fuga dependiente de dato en potencia o en EM. En esta tesis doctoral, además de la descripción de las metodologías de ataque, se han dedicado grandes esfuerzos sobre la estructura del prototipo de la lógica propuesta, con el fin de realizar investigaciones enfocadas a la seguridad sobre contramedidas de arquitectura a nivel lógico. Una característica de SCA reside en el formato de las fuentes de fugas. Un típico ataque de canal lateral se refiere al análisis basado en la potencia, donde la capacidad fundamental del transistor MOS y otras capacidades parásitas son las fuentes esenciales de fugas. Por lo tanto, una lógica robusta resistente a SCA debe eliminar o mitigar las fugas de estas micro-unidades, como las puertas lógicas básicas, los puertos I/O y las rutas. Las herramientas EDA proporcionadas por los vendedores manipulan la lógica desde un nivel más alto, en lugar de realizarlo desde el nivel de puerta, donde las fugas de canal lateral se manifiestan. Por lo tanto, las implementaciones clásicas apenas satisfacen estas necesidades e inevitablemente atrofian el prototipo. Por todo ello, la implementación de un esquema de diseño personalizado y flexible ha de ser tomado en cuenta. En esta tesis se presenta el diseño y la implementación de una lógica innovadora para contrarrestar SCA, en la que se abordan 3 aspectos fundamentales: I. Se basa en ocultar la estrategia sobre el circuito en doble carril a nivel de puerta para obtener dinámicamente el equilibrio de las fugas en las capas inferiores; II. Esta lógica explota las características de la arquitectura de las FPGAs, para reducir al mínimo el gasto de recursos en la implementación; III. Se apoya en un conjunto de herramientas asistentes personalizadas, incorporadas al flujo genérico de diseño sobre FPGAs, con el fin de manipular los circuitos de forma automática. El kit de herramientas de diseño automático es compatible con la lógica de doble carril propuesta, para facilitar la aplicación práctica sobre la familia de FPGA del fabricante Xilinx. En este sentido, la metodología y las herramientas son flexibles para ser extendido a una amplia gama de aplicaciones en las que se desean obtener restricciones mucho más rígidas y sofisticadas a nivel de puerta o rutado. En esta tesis se realiza un gran esfuerzo para facilitar el proceso de implementación y reparación de lógica de doble carril genérica. La viabilidad de las soluciones propuestas es validada mediante la selección de algoritmos criptográficos ampliamente utilizados, y su evaluación exhaustiva en comparación con soluciones anteriores. Todas las propuestas están respaldadas eficazmente a través de ataques experimentales con el fin de validar las ventajas de seguridad del sistema. El presente trabajo de investigación tiene la intención de cerrar la brecha entre las barreras de implementación y la aplicación efectiva de lógica de doble carril. En esencia, a lo largo de esta tesis se describirá un conjunto de herramientas de implementación para FPGAs que se han desarrollado para trabajar junto con el flujo de diseño genérico de las mismas, con el fin de lograr crear de forma innovadora la lógica de doble carril. Un nuevo enfoque en el ámbito de la seguridad en el cifrado se propone para obtener personalización, automatización y flexibilidad en el prototipo de circuito de bajo nivel con granularidad fina. Las principales contribuciones del presente trabajo de investigación se resumen brevemente a continuación: Lógica de Precharge Absorbed-DPL logic: El uso de la conversión de netlist para reservar LUTs libres para ejecutar la señal de precharge y Ex en una lógica DPL. Posicionamiento entrelazado Row-crossed con pares idénticos de rutado en redes de doble carril, lo que ayuda a aumentar la resistencia frente a la medición EM selectiva y mitigar los impactos de las variaciones de proceso. Ejecución personalizada y herramientas de conversión automática para la generación de redes idénticas para la lógica de doble carril propuesta. (a) Para detectar y reparar conflictos en las conexiones; (b) Detectar y reparar las rutas asimétricas. (c) Para ser utilizado en otras lógicas donde se requiere un control estricto de las interconexiones en aplicaciones basadas en Xilinx. Plataforma CPA de pruebas personalizadas para el análisis de EM y potencia, incluyendo la construcción de dicha plataforma, el método de medición y análisis de los ataques. Análisis de tiempos para cuantificar los niveles de seguridad. División de Seguridad en la conversión parcial de un sistema de cifrado complejo para reducir los costes de la protección. Prueba de concepto de un sistema de calefacción auto-adaptativo para mitigar los impactos eléctricos debido a la variación del proceso de silicio de manera dinámica. La presente tesis doctoral se encuentra organizada tal y como se detalla a continuación: En el capítulo 1 se abordan los fundamentos de los ataques de canal lateral, que abarca desde conceptos básicos de teoría de modelos de análisis, además de la implementación de la plataforma y la ejecución de los ataques. En el capítulo 2 se incluyen las estrategias de resistencia SCA contra los ataques de potencia diferencial y de EM. Además de ello, en este capítulo se propone una lógica en doble carril compacta y segura como contribución de gran relevancia, así como también se presentará la transformación lógica basada en un diseño a nivel de puerta. Por otra parte, en el Capítulo 3 se abordan los desafíos relacionados con la implementación de lógica en doble carril genérica. Así mismo, se describirá un flujo de diseño personalizado para resolver los problemas de aplicación junto con una herramienta de desarrollo automático de aplicaciones propuesta, para mitigar las barreras de diseño y facilitar los procesos. En el capítulo 4 se describe de forma detallada la elaboración e implementación de las herramientas propuestas. Por otra parte, la verificación y validaciones de seguridad de la lógica propuesta, así como un sofisticado experimento de verificación de la seguridad del rutado, se describen en el capítulo 5. Por último, un resumen de las conclusiones de la tesis y las perspectivas como líneas futuras se incluyen en el capítulo 6. Con el fin de profundizar en el contenido de la tesis doctoral, cada capítulo se describe de forma más detallada a continuación: En el capítulo 1 se introduce plataforma de implementación hardware además las teorías básicas de ataque de canal lateral, y contiene principalmente: (a) La arquitectura genérica y las características de la FPGA a utilizar, en particular la Xilinx Virtex-5; (b) El algoritmo de cifrado seleccionado (un módulo comercial Advanced Encryption Standard (AES)); (c) Los elementos esenciales de los métodos de canal lateral, que permiten revelar las fugas de disipación correlacionadas con los comportamientos internos; y el método para recuperar esta relación entre las fluctuaciones físicas en los rastros de canal lateral y los datos internos procesados; (d) Las configuraciones de las plataformas de pruebas de potencia / EM abarcadas dentro de la presente tesis. El contenido de esta tesis se amplia y profundiza a partir del capítulo 2, en el cual se abordan varios aspectos claves. En primer lugar, el principio de protección de la compensación dinámica de la lógica genérica de precarga de doble carril (Dual-rail Precharge Logic-DPL) se explica mediante la descripción de los elementos compensados a nivel de puerta. En segundo lugar, la lógica PA-DPL es propuesta como aportación original, detallando el protocolo de la lógica y un caso de aplicación. En tercer lugar, dos flujos de diseño personalizados se muestran para realizar la conversión de doble carril. Junto con ello, se aclaran las definiciones técnicas relacionadas con la manipulación por encima de la netlist a nivel de LUT. Finalmente, una breve discusión sobre el proceso global se aborda en la parte final del capítulo. El Capítulo 3 estudia los principales retos durante la implementación de DPLs en FPGAs. El nivel de seguridad de las soluciones de resistencia a SCA encontradas en el estado del arte se ha degenerado debido a las barreras de implantación a través de herramientas EDA convencionales. En el escenario de la arquitectura FPGA estudiada, se discuten los problemas de los formatos de doble carril, impactos parásitos, sesgo tecnológico y la viabilidad de implementación. De acuerdo con estas elaboraciones, se plantean dos problemas: Cómo implementar la lógica propuesta sin penalizar los niveles de seguridad, y cómo manipular un gran número de celdas y automatizar el proceso. El PA-DPL propuesto en el capítulo 2 se valida con una serie de iniciativas, desde características estructurales como doble carril entrelazado o redes de rutado clonadas, hasta los métodos de aplicación tales como las herramientas de personalización y automatización de EDA. Por otra parte, un sistema de calefacción auto-adaptativo es representado y aplicado a una lógica de doble núcleo, con el fin de ajustar alternativamente la temperatura local para equilibrar los impactos negativos de la variación del proceso durante la operación en tiempo real. El capítulo 4 se centra en los detalles de la implementación del kit de herramientas. Desarrollado sobre una API third-party, el kit de herramientas personalizado es capaz de manipular los elementos de la lógica de circuito post P&R ncd (una versión binaria ilegible del xdl) convertido al formato XDL Xilinx. El mecanismo y razón de ser del conjunto de instrumentos propuestos son cuidadosamente descritos, que cubre la detección de enrutamiento y los enfoques para la reparación. El conjunto de herramientas desarrollado tiene como objetivo lograr redes de enrutamiento estrictamente idénticos para la lógica de doble carril, tanto para posicionamiento separado como para el entrelazado. Este capítulo particularmente especifica las bases técnicas para apoyar las implementaciones en los dispositivos de Xilinx y su flexibilidad para ser utilizado sobre otras aplicaciones. El capítulo 5 se enfoca en la aplicación de los casos de estudio para la validación de los grados de seguridad de la lógica propuesta. Se discuten los problemas técnicos detallados durante la ejecución y algunas nuevas técnicas de implementación. (a) Se discute el impacto en el proceso de posicionamiento de la lógica utilizando el kit de herramientas propuesto. Diferentes esquemas de implementación, tomando en cuenta la optimización global en seguridad y coste, se verifican con los experimentos con el fin de encontrar los planes de posicionamiento y reparación optimizados; (b) las validaciones de seguridad se realizan con los métodos de correlación y análisis de tiempo; (c) Una táctica asintótica se aplica a un núcleo AES sobre BCDL estructurado para validar de forma sofisticada el impacto de enrutamiento sobre métricas de seguridad; (d) Los resultados preliminares utilizando el sistema de calefacción auto-adaptativa sobre la variación del proceso son mostrados; (e) Se introduce una aplicación práctica de las herramientas para un diseño de cifrado completa. Capítulo 6 incluye el resumen general del trabajo presentado dentro de esta tesis doctoral. Por último, una breve perspectiva del trabajo futuro se expone, lo que puede ampliar el potencial de utilización de las contribuciones de esta tesis a un alcance más allá de los dominios de la criptografía en FPGAs. ABSTRACT This PhD thesis mainly concentrates on countermeasure techniques related to the Side Channel Attack (SCA), which has been put forward to academic exploitations since 17 years ago. The related research has seen a remarkable growth in the past decades, while the design of solid and efficient protection still curiously remain as an open research topic where more reliable initiatives are required for personal information privacy, enterprise and national data protections. The earliest documented usage of secret code can be traced back to around 1700 B.C., when the hieroglyphs in ancient Egypt are scribed in inscriptions. Information security always gained serious attention from diplomatic or military intelligence transmission. Due to the rapid evolvement of modern communication technique, crypto solution was first incorporated by electronic signal to ensure the confidentiality, integrity, availability, authenticity and non-repudiation of the transmitted contexts over unsecure cable or wireless channels. Restricted to the computation power before computer era, simple encryption tricks were practically sufficient to conceal information. However, algorithmic vulnerabilities can be excavated to restore the encoding rules with affordable efforts. This fact motivated the development of modern cryptography, aiming at guarding information system by complex and advanced algorithms. The appearance of computers has greatly pushed forward the invention of robust cryptographies, which efficiently offers resistance relying on highly strengthened computing capabilities. Likewise, advanced cryptanalysis has greatly driven the computing technologies in turn. Nowadays, the information world has been involved into a crypto world, protecting any fields by pervasive crypto solutions. These approaches are strong because of the optimized mergence between modern mathematical theories and effective hardware practices, being capable of implement crypto theories into various platforms (microprocessor, ASIC, FPGA, etc). Security needs from industries are actually the major driving metrics in electronic design, aiming at promoting the construction of systems with high performance without sacrificing security. Yet a vulnerability in practical implementation found by Prof. Paul Kocher, et al in 1996 implies that modern digital circuits are inherently vulnerable to an unconventional attack approach, which was named as side-channel attack since then from its analysis source. Critical suspicions to theoretically sound modern crypto algorithms surfaced almost immediately after this discovery. To be specifically, digital circuits typically consist of a great number of essential logic elements (as MOS - Metal Oxide Semiconductor), built upon a silicon substrate during the fabrication. Circuit logic is realized relying on the countless switch actions of these cells. This mechanism inevitably results in featured physical emanation that can be properly measured and correlated with internal circuit behaviors. SCAs can be used to reveal the confidential data (e.g. crypto-key), analyze the logic architecture, timing and even inject malicious faults to the circuits that are implemented in hardware system, like FPGA, ASIC, smart Card. Using various comparison solutions between the predicted leakage quantity and the measured leakage, secrets can be reconstructed at much less expense of time and computation. To be precisely, SCA basically encloses a wide range of attack types, typically as the analyses of power consumption or electromagnetic (EM) radiation. Both of them rely on statistical analyses, and hence require a number of samples. The crypto algorithms are not intrinsically fortified with SCA-resistance. Because of the severity, much attention has to be taken into the implementation so as to assemble countermeasures to camouflage the leakages via "side channels". Countermeasures against SCA are evolving along with the development of attack techniques. The physical characteristics requires countermeasures over physical layer, which can be generally classified into intrinsic and extrinsic vectors. Extrinsic countermeasures are executed to confuse the attacker by integrating noise, misalignment to the intra activities. Comparatively, intrinsic countermeasures are built into the algorithm itself, to modify the implementation for minimizing the measurable leakage, or making them not sensitive any more. Hiding and Masking are two typical techniques in this category. Concretely, masking applies to the algorithmic level, to alter the sensitive intermediate values with a mask in reversible ways. Unlike the linear masking, non-linear operations that widely exist in modern cryptographies are difficult to be masked. Approved to be an effective counter solution, hiding method mainly mentions dual-rail logic, which is specially devised for flattening or removing the data-dependent leakage in power or EM signatures. In this thesis, apart from the context describing the attack methodologies, efforts have also been dedicated to logic prototype, to mount extensive security investigations to countermeasures on logic-level. A characteristic of SCA resides on the format of leak sources. Typical side-channel attack concerns the power based analysis, where the fundamental capacitance from MOS transistors and other parasitic capacitances are the essential leak sources. Hence, a robust SCA-resistant logic must eliminate or mitigate the leakages from these micro units, such as basic logic gates, I/O ports and routings. The vendor provided EDA tools manipulate the logic from a higher behavioral-level, rather than the lower gate-level where side-channel leakage is generated. So, the classical implementations barely satisfy these needs and inevitably stunt the prototype. In this case, a customized and flexible design scheme is appealing to be devised. This thesis profiles an innovative logic style to counter SCA, which mainly addresses three major aspects: I. The proposed logic is based on the hiding strategy over gate-level dual-rail style to dynamically overbalance side-channel leakage from lower circuit layer; II. This logic exploits architectural features of modern FPGAs, to minimize the implementation expenses; III. It is supported by a set of assistant custom tools, incorporated by the generic FPGA design flow, to have circuit manipulations in an automatic manner. The automatic design toolkit supports the proposed dual-rail logic, facilitating the practical implementation on Xilinx FPGA families. While the methodologies and the tools are flexible to be expanded to a wide range of applications where rigid and sophisticated gate- or routing- constraints are desired. In this thesis a great effort is done to streamline the implementation workflow of generic dual-rail logic. The feasibility of the proposed solutions is validated by selected and widely used crypto algorithm, for thorough and fair evaluation w.r.t. prior solutions. All the proposals are effectively verified by security experiments. The presented research work attempts to solve the implementation troubles. The essence that will be formalized along this thesis is that a customized execution toolkit for modern FPGA systems is developed to work together with the generic FPGA design flow for creating innovative dual-rail logic. A method in crypto security area is constructed to obtain customization, automation and flexibility in low-level circuit prototype with fine-granularity in intractable routings. Main contributions of the presented work are summarized next: Precharge Absorbed-DPL logic: Using the netlist conversion to reserve free LUT inputs to execute the Precharge and Ex signal in a dual-rail logic style. A row-crossed interleaved placement method with identical routing pairs in dual-rail networks, which helps to increase the resistance against selective EM measurement and mitigate the impacts from process variations. Customized execution and automatic transformation tools for producing identical networks for the proposed dual-rail logic. (a) To detect and repair the conflict nets; (b) To detect and repair the asymmetric nets. (c) To be used in other logics where strict network control is required in Xilinx scenario. Customized correlation analysis testbed for EM and power attacks, including the platform construction, measurement method and attack analysis. A timing analysis based method for quantifying the security grades. A methodology of security partitions of complex crypto systems for reducing the protection cost. A proof-of-concept self-adaptive heating system to mitigate electrical impacts over process variations in dynamic dual-rail compensation manner. The thesis chapters are organized as follows: Chapter 1 discusses the side-channel attack fundamentals, which covers from theoretic basics to analysis models, and further to platform setup and attack execution. Chapter 2 centers to SCA-resistant strategies against generic power and EM attacks. In this chapter, a major contribution, a compact and secure dual-rail logic style, will be originally proposed. The logic transformation based on bottom-layer design will be presented. Chapter 3 is scheduled to elaborate the implementation challenges of generic dual-rail styles. A customized design flow to solve the implementation problems will be described along with a self-developed automatic implementation toolkit, for mitigating the design barriers and facilitating the processes. Chapter 4 will originally elaborate the tool specifics and construction details. The implementation case studies and security validations for the proposed logic style, as well as a sophisticated routing verification experiment, will be described in Chapter 5. Finally, a summary of thesis conclusions and perspectives for future work are included in Chapter 5. To better exhibit the thesis contents, each chapter is further described next: Chapter 1 provides the introduction of hardware implementation testbed and side-channel attack fundamentals, and mainly contains: (a) The FPGA generic architecture and device features, particularly of Virtex-5 FPGA; (b) The selected crypto algorithm - a commercially and extensively used Advanced Encryption Standard (AES) module - is detailed; (c) The essentials of Side-Channel methods are profiled. It reveals the correlated dissipation leakage to the internal behaviors, and the method to recover this relationship between the physical fluctuations in side-channel traces and the intra processed data; (d) The setups of the power/EM testing platforms enclosed inside the thesis work are given. The content of this thesis is expanded and deepened from chapter 2, which is divided into several aspects. First, the protection principle of dynamic compensation of the generic dual-rail precharge logic is explained by describing the compensated gate-level elements. Second, the novel DPL is originally proposed by detailing the logic protocol and an implementation case study. Third, a couple of custom workflows are shown next for realizing the rail conversion. Meanwhile, the technical definitions that are about to be manipulated above LUT-level netlist are clarified. A brief discussion about the batched process is given in the final part. Chapter 3 studies the implementation challenges of DPLs in FPGAs. The security level of state-of-the-art SCA-resistant solutions are decreased due to the implementation barriers using conventional EDA tools. In the studied FPGA scenario, problems are discussed from dual-rail format, parasitic impact, technological bias and implementation feasibility. According to these elaborations, two problems arise: How to implement the proposed logic without crippling the security level; and How to manipulate a large number of cells and automate the transformation. The proposed PA-DPL in chapter 2 is legalized with a series of initiatives, from structures to implementation methods. Furthermore, a self-adaptive heating system is depicted and implemented to a dual-core logic, assumed to alternatively adjust local temperature for balancing the negative impacts from silicon technological biases on real-time. Chapter 4 centers to the toolkit system. Built upon a third-party Application Program Interface (API) library, the customized toolkit is able to manipulate the logic elements from post P&R circuit (an unreadable binary version of the xdl one) converted to Xilinx xdl format. The mechanism and rationale of the proposed toolkit are carefully convoyed, covering the routing detection and repairing approaches. The developed toolkit aims to achieve very strictly identical routing networks for dual-rail logic both for separate and interleaved placement. This chapter particularly specifies the technical essentials to support the implementations in Xilinx devices and the flexibility to be expanded to other applications. Chapter 5 focuses on the implementation of the case studies for validating the security grades of the proposed logic style from the proposed toolkit. Comprehensive implementation techniques are discussed. (a) The placement impacts using the proposed toolkit are discussed. Different execution schemes, considering the global optimization in security and cost, are verified with experiments so as to find the optimized placement and repair schemes; (b) Security validations are realized with correlation, timing methods; (c) A systematic method is applied to a BCDL structured module to validate the routing impact over security metric; (d) The preliminary results using the self-adaptive heating system over process variation is given; (e) A practical implementation of the proposed toolkit to a large design is introduced. Chapter 6 includes the general summary of the complete work presented inside this thesis. Finally, a brief perspective for the future work is drawn which might expand the potential utilization of the thesis contributions to a wider range of implementation domains beyond cryptography on FPGAs.