CUID-Generator

CUID-Generator

Einführung

Ein CUID (Collision-resistant Unique IDentifier) ist ein eindeutiger Identifikator, der so konzipiert ist, dass er kollisionresistent, horizontal skalierbar und sequentiell sortierbar ist. CUIDs sind besonders nützlich in verteilten Systemen, in denen eindeutige Identifikatoren ohne Koordination zwischen Knoten generiert werden müssen.

Struktur von CUIDs

Ein CUID besteht typischerweise aus den folgenden Komponenten:

1. Zeitstempel: Eine Darstellung der aktuellen Zeit
2. Zähler: Ein sequentieller Zähler, um die Eindeutigkeit innerhalb desselben Millisekunden sicherzustellen
3. Client-Fingerabdruck: Ein eindeutiger Identifikator für die Maschine oder den Prozess, der das CUID generiert
4. Zufallskomponente: Zusätzliche zufällige Daten, um die Kollisionswahrscheinlichkeit weiter zu reduzieren

Die genaue Struktur kann je nach CUID-Implementierung variieren, aber diese Komponenten arbeiten zusammen, um einen einzigartigen und sortierbaren Identifikator zu erstellen.

Hier ist eine visuelle Darstellung einer typischen CUID-Struktur:

Wie CUIDs generiert werden

CUIDs werden unter Verwendung einer Kombination aus zeitbasierten und zufälligen Komponenten generiert. Der Prozess umfasst typischerweise:

1. Abrufen des aktuellen Zeitstempels
2. Inkrementieren eines Zählers (der sich periodisch zurücksetzt)
3. Generieren eines Client-Fingerabdrucks (normalerweise einmal pro Sitzung oder Anwendungsstart durchgeführt)
4. Hinzufügen zufälliger Daten
5. Kombinieren dieser Elemente in einem bestimmten Format

Das resultierende CUID wird typischerweise als eine Zeichenfolge aus Buchstaben und Zahlen dargestellt.

Vorteile und Anwendungsfälle

CUIDs bieten mehrere Vorteile gegenüber anderen Systemen zur eindeutigen Identifizierung:

1. Kollisionresistenz: Die Kombination aus Zeitstempel, Zähler und zufälligen Daten macht Kollisionen extrem unwahrscheinlich, selbst in verteilten Systemen.
2. Horizontale Skalierbarkeit: CUIDs können unabhängig auf mehreren Maschinen ohne Koordination generiert werden.
3. Sequentielle Sortierung: Die Zeitstempelkomponente ermöglicht die chronologische Sortierung von CUIDs.
4. URL-freundlich: CUIDs bestehen typischerweise aus URL-sicheren Zeichen.

Häufige Anwendungsfälle für CUIDs sind:

• Primärschlüssel in Datenbanken
• Verteilte Systeme, in denen eindeutige IDs über mehrere Knoten generiert werden müssen
• Sitzungs-IDs in Webanwendungen
• Verfolgen von Ereignissen in Analysesystemen
• Dateinamen oder Ressourcenbenennung in Cloud-Speichersystemen

Codebeispiele

Hier sind Beispiele zur Generierung von CUIDs in verschiedenen Programmiersprachen:

// JavaScript (unter Verwendung der 'cuid'-Bibliothek)
const cuid = require('cuid');
const id = cuid();
console.log(id);

## Python (unter Verwendung der 'cuid'-Bibliothek)
import cuid
id = cuid.cuid()
print(id)

## Ruby (unter Verwendung des 'cuid'-Gems)
require 'cuid'
id = Cuid::generate
puts id

// Java (unter Verwendung der 'com.github.f4b6a3.cuid'-Bibliothek)
import com.github.f4b6a3.cuid.Cuid;

public class CuidExample {
    public static void main(String[] args) {
        String id = Cuid.createCuid();
        System.out.println(id);
    }
}

// C# (unter Verwendung des 'Cuid.Net'-NuGet-Pakets)
using Cuid;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        string id = CuidGenerator.Generate();
        Console.WriteLine(id);
    }
}

// PHP (unter Verwendung des 'endyjasmi/cuid'-Pakets)
<?php
require 'vendor/autoload.php';
use Endyjasmi\Cuid\Cuid;

$id = Cuid::make();
echo $id;

// Go (unter Verwendung des 'github.com/lucsky/cuid'-Pakets)
package main

import (
    "fmt"
    "github.com/lucsky/cuid"
)

func main() {
    id := cuid.New()
    fmt.Println(id)
}

// Swift (unter Verwendung des 'CUID'-Pakets)
import CUID

let id = CUID()
print(id)

// C++ (unter Verwendung einer benutzerdefinierten Implementierung)
#include <iostream>
#include <chrono>
#include <random>
#include <sstream>
#include <iomanip>

std::string generateCUID() {
    auto now = std::chrono::system_clock::now();
    auto now_ms = std::chrono::time_point_cast<std::chrono::milliseconds>(now);
    auto value = now_ms.time_since_epoch();
    long duration = value.count();

    std::random_device rd;
    std::mt19937 gen(rd());
    std::uniform_int_distribution<> dis(0, 35);

    std::stringstream ss;
    ss << 'c';
    ss << std::hex << std::setfill('0') << std::setw(8) << duration;
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        int r = dis(gen);
        ss << (char)(r < 10 ? '0' + r : 'a' + r - 10);
    }
    return ss.str();
}

int main() {
    std::string id = generateCUID();
    std::cout << id << std::endl;
    return 0;
}

% MATLAB (unter Verwendung einer benutzerdefinierten Implementierung)
function id = generateCUID()
    timestamp = dec2hex(round(posixtime(datetime('now'))*1000), 8);
    random = '';
    for i = 1:8
        random = [random char(randi([48 57 97 122]))];
    end
    id = ['c' timestamp random];
end

% Verwendung
id = generateCUID();
disp(id);

## R (unter Verwendung einer benutzerdefinierten Implementierung)
library(lubridate)

generate_cuid <- function() {
  timestamp <- format(as.numeric(now()) * 1000, scientific = FALSE)
  timestamp <- substr(timestamp, 1, 8)
  random <- paste0(sample(c(0:9, letters[1:6]), 8, replace = TRUE), collapse = "")
  paste0("c", timestamp, random)
}

## Verwendung
id <- generate_cuid()
print(id)

' Excel VBA (unter Verwendung einer benutzerdefinierten Implementierung)
Function GenerateCUID() As String
    Dim timestamp As String
    Dim random As String
    Dim i As Integer
    
    timestamp = Right("00000000" & Hex(CLng(CDbl(Now()) * 86400000)), 8)
    
    For i = 1 To 8
        random = random & Mid("0123456789abcdef", Int(Rnd() * 16) + 1, 1)
    Next i
    
    GenerateCUID = "c" & timestamp & random
End Function

' Verwendung in einer Zelle
'=GenerateCUID()

Geschichte und Entwicklung

CUIDs wurden ursprünglich von Eric Elliott im Jahr 2012 als Lösung für das Problem der Generierung eindeutiger Identifikatoren in verteilten Systemen entwickelt. Das Konzept wurde von Twitters Snowflake-ID-System inspiriert, wurde jedoch so gestaltet, dass es einfacher implementiert und in verschiedenen Plattformen verwendet werden kann.

Die Entwicklung von CUIDs wurde durch die Notwendigkeit eines einfachen, kollisionresistenten ID-Systems vorangetrieben, das in verschiedenen Programmiersprachen und Umgebungen funktionieren kann. Elliotts Ziel war es, ein System zu schaffen, das einfach zu implementieren ist, keine zentrale Koordination erfordert und horizontal skalierbar ist.

Seit seiner Entstehung hat CUID mehrere Iterationen und Verbesserungen durchlaufen:

1. Die ursprüngliche CUID-Implementierung konzentrierte sich auf Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit.
2. Mit wachsender Akzeptanz trugen die Gemeinschaften Implementierungen in verschiedenen Programmiersprachen bei.
3. Im Jahr 2021 wurde CUID2 eingeführt, um einige Einschränkungen des ursprünglichen CUID zu adressieren und eine noch bessere Leistung und Kollisionresistenz zu bieten.
4. CUID2 verbesserte das Original, indem es einen sichereren Zufallszahlengenerator verwendete und die Gesamtlänge des Identifikators erhöhte.

Die Evolution von CUIDs spiegelt die sich ändernden Bedürfnisse verteilter Systeme wider und die fortlaufenden Bemühungen, Einfachheit, Sicherheit und Leistung bei der Generierung eindeutiger Identifikatoren in Einklang zu bringen.

Referenzen

1. Offizielles CUID GitHub-Repository
2. CUID2-Spezifikation
3. Elliott, Eric. "Generierung eindeutiger IDs in einer verteilten Umgebung." Medium, 2015.
4. "Kollisionresistente IDs für verteilte Systeme." DZone, 2018.

Dieses CUID-Generator-Tool ermöglicht es Ihnen, schnell CUIDs für Ihre Projekte zu generieren. Klicken Sie einfach auf die Schaltfläche "Generieren", um ein neues CUID zu erstellen, und verwenden Sie die Schaltfläche "Kopieren", um es in Ihre Zwischenablage zu kopieren, um es einfach in Ihren Anwendungen zu verwenden.