Генератор на Nano ID

Въведение

Nano ID е малък, сигурен, приятелски за URL уникален генератор на низове ID. Той е проектиран да създава компактни, несеквенционни и устойчиви на сблъсъци идентификатори за различни приложения в разпределени системи. Този инструмент ви позволява да генерирате Nano ID с персонализируема дължина и набор от символи.

Как работят Nano ID

Nano ID се генерират с помощта на криптографски силен генератор на случайни числа и персонализируем алфавит. Стандартната реализация използва:

• 64-символен алфавит (A-Za-z0-9_-) който е приятелски за URL
• 21 символа дължина

Тази комбинация предоставя добро балансирано съотношение между дължина на ID и вероятност за сблъсък.

Формулата за генериране на Nano ID е:

1id = random(alphabet, size)
2

Където random е функция, която избира size брой символи от alphabet с криптографски сигурен генератор на случайни числа.

Състав на Nano ID

Опции за персонализиране

1. Дължина: Можете да регулирате дължината на генерирания Nano ID. По подразбиране е 21 символа, но може да бъде увеличена за по-висока уникалност или намалена за по-кратки ID.

2. Алфавит: Наборът от символи, използван за генериране на ID, може да бъде персонализиран. Опции включват:

   • Алфавитно-цифров (по подразбиране): A-Za-z0-9_-
   • Числов: 0-9
   • Алфавитен: A-Za-z
   • Персонализиран: Всеки набор от символи, който определите

Сигурност и уникалност

Nano ID са проектирани да бъдат:

• Непредсказуеми: Използват криптографски силен генератор на случайни числа.
• Уникални: Вероятността за сблъсъци е изключително ниска при правилна дължина.

Вероятността за сблъсък зависи от дължината на ID и броя на генерираните ID. Вероятността за сблъсък може да бъде изчислена с формулата:

1P(collision) = 1 - e^(-k^2 / (2n))
2

Където:

• k е броят на генерираните ID
• n е броят на възможните ID (дължина на алфавита ^ дължина на Nano ID)

Например, при стандартните настройки (64 символен алфавит, 21 символна дължина), трябва да генерирате ~1.36e36 ID, за да имате 1% вероятност за поне един сблъсък. За да поставим това в перспектива:

• Генерирайки 1 милион ID на секунда, ще отнеме ~433 години, за да имате 1% шанс за сблъсък.
• По-вероятно е да спечелите на лотарията многократно, отколкото да срещнете сблъсък на Nano ID в повечето практични приложения.

Случаи на употреба

Nano ID са подходящи за много приложения, включително:

1. ID на записи в бази данни
2. Съкращаване на URL адреси
3. ID на сесии в уеб приложения
4. Временни имена на файлове
5. Разпределени системи, където координацията е трудна

Сравнение с други методи за ID

История и развитие

Nano ID е създаден от Андрей Ситник през 2017 г. като по-компактен алтернативен вариант на UUID. Той е проектиран да бъде лесен за използване в различни програмни езици и среди, с акцент върху уеб приложения.

Примери за код

Ето примери за генериране на Nano ID на различни програмни езици:

1// JavaScript
2import { nanoid } from 'nanoid';
3const id = nanoid(); // => "V1StGXR8_Z5jdHi6B-myT"
4

1## Python
2import nanoid
3id = nanoid.generate() # => "kqTSU2WGQPJzuWxfifTRX"
4

1## Ruby
2require 'nanoid'
3id = Nanoid.generate # => "7nj0iuNXoE0GnQNuH3b7v"
4

1// Java
2import com.aventrix.jnanoid.jnanoid.NanoIdUtils;
3String id = NanoIdUtils.randomNanoId(); // => "ku-gFr4Zx9QpfvLtO_8LH"
4

1// C#
2using Nanoid;
3var id = Nanoid.Generate(); // => "xGx2iKPNOEpGQBgJKU-Ow"
4

1// PHP
2<?php
3use Hidehalo\Nanoid\Client;
4$client = new Client();
5$id = $client->generateId(); // => "V1StGXR8_Z5jdHi6B-myT"
6?>
7

1// Rust
2use nanoid::nanoid;
3let id = nanoid!(); // => "V1StGXR8_Z5jdHi6B-myT"
4

1// Go
2import "github.com/matoous/go-nanoid/v2"
3id, err := gonanoid.New() // => "V1StGXR8_Z5jdHi6B-myT"
4

1// Swift
2import NanoID
3let id = NanoID.new() // => "V1StGXR8_Z5jdHi6B-myT"
4

Най-добри практики

1. Изберете подходяща дължина въз основа на вашите изисквания за уникалност.
2. Използвайте криптографски сигурен генератор на случайни числа.
3. Ако използвате персонализирани алфавити, уверете се, че имат достатъчно ентропия.
4. Съхранявайте Nano ID като низове, а не като цели числа в базите данни.
5. Използвайте индекси върху колоните с Nano ID за ефективно запитване.

Ограничения и съображения

• Nano ID не са секвенционни, което може да повлияе на производителността на базата данни в някои случаи.
• Те не са четими за хора или сортирани по време на генериране.
• Персонализираните алфавити могат да повлияят на вероятността за сблъсък и трябва да бъдат избрани внимателно.

Имплементиране на генератор на Nano ID в уеб приложения

За да имплементирате генератор на Nano ID в уеб приложение:

1. Инсталирайте библиотеката Nano ID за вашия език на сървъра.
2. Създайте API крайна точка, която генерира и връща Nano ID.
3. Използвайте клиентски JavaScript, за да извикате API, когато е необходимо.

Примерна реализация с Express.js:

1const express = require('express');
2const { nanoid } = require('nanoid');
3
4const app = express();
5
6app.get('/generate-id', (req, res) => {
7  const id = nanoid();
8  res.json({ id });
9});
10
11app.listen(3000, () => console.log('Сървърът работи на порт 3000'));
12

Импликации за производителността

Генерирането на Nano ID е обикновено много бързо. На типичен компютър може да генерира милиони ID на секунда. Въпреки това, имайте предвид следното:

• Скоростта на генериране може да варира в зависимост от използвания генератор на случайни числа.
• Персонализираните алфавити или по-дългите дължини могат да повлияят леко на производителността.
• В системи с високо натоварване, обмислете генерирането на ID на партиди.

Вероятност за сблъсък и смекчаване

За да смекчите рисковете от сблъсък:

1. Увеличете дължината на Nano ID за по-високи изисквания за уникалност.
2. Имплементирайте проверка за сблъсък в логиката на вашето приложение.
3. Използвайте по-голям алфавит, ако е възможно.

Съхранение и индексиране на Nano ID в бази данни

Когато работите с Nano ID в бази данни:

1. Съхранявайте ги като VARCHAR или еквивалентен тип низ.
2. Използвайте пълната дължина на Nano ID, за да осигурите уникалност.
3. Създайте индекс върху колоната с Nano ID за по-бързи търсения.
4. Обмислете използването на уникално ограничение, за да предотвратите дубликати на ниво база данни.

Примерен SQL за създаване на таблица с Nano ID:

1CREATE TABLE users (
2  id VARCHAR(21) PRIMARY KEY,
3  name VARCHAR(100),
4  email VARCHAR(100)
5);
6
7CREATE INDEX idx_users_id ON users (id);
8

Следвайки тези насоки и разбирайки характеристиките на Nano ID, можете ефективно да ги имплементирате и използвате в приложенията си за генериране на компактни, уникални идентификатори.

Референции

1. "Nano ID." GitHub, https://github.com/ai/nanoid. Достъпно на 2 авг. 2024.
2. "UUID." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Universally_unique_identifier. Достъпно на 2 авг. 2024.
3. "Калкулатор на вероятността за сблъсък." Nano ID Collision Calculator, https://zelark.github.io/nano-id-cc/. Достъпно на 2 авг. 2024.
4. "ULID Spec." GitHub, https://github.com/ulid/spec. Достъпно на 2 авг. 2024.
5. "KSUID: K-сортирани глобално уникални ID." GitHub, https://github.com/segmentio/ksuid. Достъпно на 2 авг. 2024.
6. "ObjectID." MongoDB Manual, https://docs.mongodb.com/manual/reference/method/ObjectId/. Достъпно на 2 авг. 2024.