Generátor Nano ID

Úvod

Nano ID je malý, bezpečný, URL-přátelský generátor unikátních řetězcových ID. Je navržen tak, aby vytvářel kompaktní, nesekvenční a kolizím odolné identifikátory pro různé aplikace v distribuovaných systémech. Tento nástroj vám umožňuje generovat Nano ID s přizpůsobitelnou délkou a sadou znaků.

Jak Nano ID fungují

Nano ID jsou generovány pomocí kryptograficky silného generátoru náhodných čísel a přizpůsobitelné abecedy. Výchozí implementace používá:

• 64-znakovou abecedu (A-Za-z0-9_-) která je přátelská k URL
• 21 znaků na délku

Tato kombinace poskytuje dobrou rovnováhu mezi délkou ID a pravděpodobností kolize.

Vzorec pro generování Nano ID je:

1id = random(abeceda, velikost)
2

Kde random je funkce, která vybírá velikost počet znaků z abecedy pomocí kryptograficky bezpečného generátoru náhodných čísel.

Složení Nano ID

Možnosti přizpůsobení

1. Délka: Můžete upravit délku generovaného Nano ID. Výchozí je 21 znaků, ale může být zvýšena pro vyšší jedinečnost nebo snížena pro kratší ID.

2. Abeceda: Sada znaků použitá k generování ID může být přizpůsobena. Možnosti zahrnují:

   • Alfanumerické (výchozí): A-Za-z0-9_-
   • Číselné: 0-9
   • Abecední: A-Za-z
   • Vlastní: Jakákoli sada znaků, kterou definujete

Bezpečnost a jedinečnost

Nano ID jsou navrženy tak, aby byly:

• Nepředvídatelné: Používají kryptograficky silný generátor náhodných čísel.
• Jedinečné: Pravděpodobnost kolizí je extrémně nízká při správné délce.

Pravděpodobnost kolize závisí na délce ID a počtu generovaných ID. Pravděpodobnost kolize lze vypočítat pomocí vzorce:

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

Kde:

• k je počet generovaných ID
• n je počet možných ID (délka abecedy ^ délka Nano ID)

Například, s výchozími nastaveními (64-znaková abeceda, 21 znaků délka), potřebujete vygenerovat ~1.36e36 ID, abyste měli 1% pravděpodobnost alespoň jedné kolize. Abychom to uvedli do perspektivy:

• Generování 1 milionu ID za sekundu by trvalo ~433 let, než byste měli 1% šanci na kolizi.
• Je pravděpodobnější, že vyhrajete v loterii několikrát, než abyste se setkali s kolizí Nano ID v většině praktických aplikací.

Případové studie použití

Nano ID jsou vhodné pro mnoho aplikací, včetně:

1. ID záznamů v databázích
2. Zkracovače URL
3. ID relací v webových aplikacích
4. Dočasné názvy souborů
5. Distribuované systémy, kde je obtížná koordinace

Porovnání s jinými metodami ID

Historie a vývoj

Nano ID byl vytvořen Andrejem Sitnikem v roce 2017 jako kompaktnější alternativa k UUID. Byl navržen tak, aby byl snadno použitelný v různých programovacích jazycích a prostředích, s důrazem na webové aplikace.

Příklady kódu

Zde jsou příklady generování Nano ID v různých programovacích jazycích:

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

Nejlepší postupy

1. Zvolte vhodnou délku na základě vašich požadavků na jedinečnost.
2. Používejte kryptograficky bezpečný generátor náhodných čísel.
3. Pokud používáte vlastní abecedy, zajistěte, aby měly dostatečnou entropii.
4. Ukládejte Nano ID jako řetězce, nikoli jako celá čísla, v databázích.
5. Používejte indexy na sloupcích Nano ID pro efektivní dotazování.

Omezení a úvahy

• Nano ID nejsou sekvenční, což může ovlivnit výkon databáze v některých případech.
• Nejsou čitelné pro lidi ani se nedají seřadit podle času generace.
• Vlastní abecedy mohou ovlivnit pravděpodobnost kolize a měly by být pečlivě vybírány.

Implementace generátoru Nano ID ve webových aplikacích

Chcete-li implementovat generátor Nano ID ve webové aplikaci:

1. Nainstalujte knihovnu Nano ID pro váš backendový jazyk.
2. Vytvořte API endpoint, který generuje a vrací Nano ID.
3. Použijte JavaScript na straně klienta k volání API, když je to potřeba.

Příklad implementace 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('Server běží na portu 3000'));
12

Výkonové implikace

Generování Nano ID je obecně velmi rychlé. Na typickém počítači může generovat miliony ID za sekundu. Mějte však na paměti následující:

• Rychlost generování se může lišit v závislosti na použitých generátorech náhodných čísel.
• Vlastní abecedy nebo delší délky mohou mírně ovlivnit výkon.
• V systémech s vysokým zatížením zvažte generování ID v dávkách.

Pravděpodobnost kolize a zmírnění

Aby se snížila rizika kolize:

1. Zvyšte délku Nano ID pro vyšší požadavky na jedinečnost.
2. Implementujte kontrolu kolizí ve vaší aplikační logice.
3. Použijte větší abecedu, pokud je to možné.

Ukládání a indexování Nano ID v databázích

Při práci s Nano ID v databázích:

1. Ukládejte je jako VARCHAR nebo ekvivalentní typ řetězce.
2. Používejte plnou délku Nano ID pro zajištění jedinečnosti.
3. Vytvořte index na sloupci Nano ID pro rychlejší vyhledávání.
4. Zvažte použití unikátního omezení, aby se zabránilo duplicitám na úrovni databáze.

Příklad SQL pro vytvoření tabulky s 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

Dodržováním těchto pokynů a porozuměním charakteristikám Nano ID můžete efektivně implementovat a používat je ve svých aplikacích k generování kompaktních, jedinečných identifikátorů.

Odkazy

1. "Nano ID." GitHub, https://github.com/ai/nanoid. Přístup 2. srpna 2024.
2. "UUID." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Universally_unique_identifier. Přístup 2. srpna 2024.
3. "Kalkulátor pravděpodobnosti kolize." Kalkulátor kolize Nano ID, https://zelark.github.io/nano-id-cc/. Přístup 2. srpna 2024.
4. "Specifikace ULID." GitHub, https://github.com/ulid/spec. Přístup 2. srpna 2024.
5. "KSUID: Časově řaditelné globálně jedinečné ID." GitHub, https://github.com/segmentio/ksuid. Přístup 2. srpna 2024.
6. "ObjectID." Příručka MongoDB, https://docs.mongodb.com/manual/reference/method/ObjectId/. Přístup 2. srpna 2024.