Nano ID Generator

Einführung

Ein Nano ID ist ein winziger, sicherer, URL-freundlicher einzigartiger String-ID-Generator. Er wurde entwickelt, um kompakte, nicht-sequenzielle und kollisionsresistente Identifikatoren für verschiedene Anwendungen in verteilten Systemen zu erstellen. Dieses Tool ermöglicht es Ihnen, Nano IDs mit anpassbarer Länge und Zeichensatz zu generieren.

Wie Nano IDs funktionieren

Nano IDs werden mit einem kryptographisch starken Zufallszahlengenerator und einem anpassbaren Alphabet generiert. Die Standardimplementierung verwendet:

• Ein 64-Zeichen-Alphabet (A-Za-z0-9_-) das URL-freundlich ist
• 21 Zeichen in der Länge

Diese Kombination bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen ID-Länge und Kollisionswahrscheinlichkeit.

Die Formel zur Generierung einer Nano ID lautet:

1id = random(alphabet, size)
2

Wobei random eine Funktion ist, die size Anzahl von Zeichen aus dem alphabet mit einem kryptographisch sicheren Zufallszahlengenerator auswählt.

Zusammensetzung einer Nano ID

Anpassungsoptionen

1. Länge: Sie können die Länge der generierten Nano ID anpassen. Der Standardwert beträgt 21 Zeichen, kann jedoch erhöht werden, um eine höhere Einzigartigkeit zu erreichen, oder verringert werden, um kürzere IDs zu erhalten.

2. Alphabet: Der Zeichensatz, der zur Generierung der ID verwendet wird, kann angepasst werden. Optionen sind:

   • Alphanumerisch (Standard): A-Za-z0-9_-
   • Numerisch: 0-9
   • Alphabetisch: A-Za-z
   • Benutzerdefiniert: Jeder von Ihnen definierte Zeichensatz

Sicherheit und Einzigartigkeit

Nano IDs sind so konzipiert, dass sie:

• Unvorhersehbar sind: Sie verwenden einen kryptographisch starken Zufallsgenerator.
• Einzigartig sind: Die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen ist extrem gering bei angemessener Länge.

Die Kollisionswahrscheinlichkeit hängt von der ID-Länge und der Anzahl der generierten IDs ab. Die Wahrscheinlichkeit einer Kollision kann mit der Formel berechnet werden:

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

Wobei:

• k die Anzahl der generierten IDs ist
• n die Anzahl der möglichen IDs (Alphabetlänge ^ Nano ID-Länge)

Beispielsweise müssen Sie mit den Standardeinstellungen (64-Zeichen-Alphabet, 21-Zeichen-Länge) ~1,36e36 IDs generieren, um eine 1% Wahrscheinlichkeit für mindestens eine Kollision zu haben. Um dies ins rechte Licht zu rücken:

• Bei einer Generierung von 1 Million IDs pro Sekunde würde es ~433 Jahre dauern, um eine 1% Chance auf eine Kollision zu haben.
• Es ist wahrscheinlicher, mehrere Male in der Lotterie zu gewinnen, als in den meisten praktischen Anwendungen auf eine Nano ID-Kollision zu stoßen.

Anwendungsfälle

Nano IDs sind für viele Anwendungen geeignet, einschließlich:

1. Datenbankdatensätze
2. URL-Verkürzer
3. Sitzungs-IDs in Webanwendungen
4. Temporäre Dateinamen
5. Verteilte Systeme, in denen Koordination schwierig ist

Vergleich mit anderen ID-Methoden

Geschichte und Entwicklung

Nano ID wurde 2017 von Andrey Sitnik als kompaktere Alternative zu UUID erstellt. Es wurde entwickelt, um in verschiedenen Programmiersprachen und Umgebungen einfach zu verwenden zu sein, mit einem Fokus auf Webanwendungen.

Codebeispiele

Hier sind Beispiele zur Generierung von Nano IDs in verschiedenen Programmiersprachen:

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

Best Practices

1. Wählen Sie eine angemessene Länge basierend auf Ihren Einzigartigkeitserfordernissen.
2. Verwenden Sie einen kryptographisch sicheren Zufallszahlengenerator.
3. Stellen Sie bei der Verwendung benutzerdefinierter Alphabete sicher, dass sie genügend Entropie haben.
4. Speichern Sie Nano IDs als Strings, nicht als Ganzzahlen, in Datenbanken.
5. Verwenden Sie Indizes auf Nano ID-Spalten für effizientes Abfragen.

Einschränkungen und Überlegungen

• Nano IDs sind nicht sequenziell, was die Datenbankleistung in einigen Fällen beeinträchtigen kann.
• Sie sind nicht menschenlesbar oder nach Erstellungszeit sortierbar.
• Benutzerdefinierte Alphabete können die Kollisionswahrscheinlichkeit beeinflussen und sollten sorgfältig ausgewählt werden.

Implementierung eines Nano ID Generators in Webanwendungen

Um einen Nano ID-Generator in einer Webanwendung zu implementieren:

1. Installieren Sie die Nano ID-Bibliothek für Ihre Backend-Sprache.
2. Erstellen Sie einen API-Endpunkt, der eine Nano ID generiert und zurückgibt.
3. Verwenden Sie clientseitiges JavaScript, um die API bei Bedarf aufzurufen.

Beispiel für eine Express.js-Implementierung:

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 läuft auf Port 3000'));
12

Leistungsimplikationen

Die Generierung von Nano IDs ist im Allgemeinen sehr schnell. Auf einem typischen Computer kann es Millionen von IDs pro Sekunde generieren. Beachten Sie jedoch Folgendes:

• Die Generierungsgeschwindigkeit kann je nach verwendetem Zufallszahlengenerator variieren.
• Benutzerdefinierte Alphabete oder längere Längen können die Leistung leicht beeinträchtigen.
• In Hochlastsystemen sollten Sie in Chargen IDs generieren.

Kollisionswahrscheinlichkeit und Minderung

Um Kollisionsrisiken zu mindern:

1. Erhöhen Sie die Länge der Nano ID für höhere Einzigartigkeitserfordernisse.
2. Implementieren Sie eine Kollisionsprüfung in Ihrer Anwendungslogik.
3. Verwenden Sie, wenn möglich, ein größeres Alphabet.

Speicherung und Indizierung von Nano IDs in Datenbanken

Beim Arbeiten mit Nano IDs in Datenbanken:

1. Speichern Sie sie als VARCHAR oder gleichwertigen Stringtyp.
2. Verwenden Sie die volle Länge der Nano ID, um die Einzigartigkeit sicherzustellen.
3. Erstellen Sie einen Index auf der Nano ID-Spalte für schnellere Suchen.
4. Erwägen Sie die Verwendung einer eindeutigen Einschränkung, um Duplikate auf Datenbankebene zu verhindern.

Beispiel-SQL zur Erstellung einer Tabelle mit einer 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

Durch die Befolgung dieser Richtlinien und das Verständnis der Eigenschaften von Nano IDs können Sie sie effektiv implementieren und verwenden, um kompakte, einzigartige Identifikatoren in Ihren Anwendungen zu generieren.

Referenzen

1. "Nano ID." GitHub, https://github.com/ai/nanoid. Abgerufen am 2. Aug. 2024.
2. "UUID." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://de.wikipedia.org/wiki/Universally_unique_identifier. Abgerufen am 2. Aug. 2024.
3. "Kollisionswahrscheinlichkeitsrechner." Nano ID Kollisionsrechner, https://zelark.github.io/nano-id-cc/. Abgerufen am 2. Aug. 2024.
4. "ULID-Spezifikation." GitHub, https://github.com/ulid/spec. Abgerufen am 2. Aug. 2024.
5. "KSUID: K-sortierbare global eindeutige IDs." GitHub, https://github.com/segmentio/ksuid. Abgerufen am 2. Aug. 2024.
6. "ObjectID." MongoDB-Handbuch, https://docs.mongodb.com/manual/reference/method/ObjectId/. Abgerufen am 2. Aug. 2024.