Nano ID Generator

はじめに

Nano IDは、小型で安全なURLフレンドリーなユニーク文字列IDジェネレーターです。これは、分散システムのさまざまなアプリケーションに対して、コンパクトで非連続的、衝突耐性のある識別子を作成するために設計されています。このツールを使用すると、カスタマイズ可能な長さと文字セットでNano IDを生成できます。

Nano IDの仕組み

Nano IDは、暗号的に強力な乱数生成器とカスタマイズ可能なアルファベットを使用して生成されます。デフォルトの実装は次のようになります：

• URLフレンドリーな64文字のアルファベット（A-Za-z0-9_-）
• 長さ21文字

この組み合わせは、IDの長さと衝突の可能性の間で良好なバランスを提供します。

Nano IDを生成するための公式は次の通りです：

1id = random(alphabet, size)
2

ここで、randomは、暗号的に安全な乱数生成器を使用してalphabetからsize数の文字を選択する関数です。

Nano IDの構成

カスタマイズオプション

1. 長さ: 生成されるNano IDの長さを調整できます。デフォルトは21文字ですが、ユニーク性を高めるために増やしたり、短いIDのために減らしたりできます。

2. アルファベット: IDを生成するために使用される文字セットをカスタマイズできます。オプションには以下が含まれます：

   • 英数字（デフォルト）：A-Za-z0-9_-
   • 数字：0-9
   • アルファベット：A-Za-z
   • カスタム：定義した任意の文字セット

セキュリティとユニーク性

Nano IDは以下のように設計されています：

• 予測不可能：暗号的に強力な乱数生成器を使用します。
• ユニーク：適切な長さであれば、衝突の可能性は非常に低いです。

衝突の可能性は、IDの長さと生成されるIDの数に依存します。衝突の可能性は次の公式を使用して計算できます：

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

ここで：

• kは生成されたIDの数
• nは可能なIDの数（アルファベットの長さ ^ Nano IDの長さ）

たとえば、デフォルトの設定（64文字のアルファベット、21文字の長さ）では、1%の衝突の可能性があるためには約1.36e36のIDを生成する必要があります。これを視覚化すると：

• 1秒あたり100万のIDを生成すると、衝突の可能性が1%になるまで約433年かかります。
• 実際のアプリケーションでは、Nano IDの衝突に遭遇するよりも、宝くじに何度も当たる可能性が高いです。

使用例

Nano IDは多くのアプリケーションに適しています：

1. データベースのレコードID
2. URL短縮サービス
3. ウェブアプリケーションのセッションID
4. 一時ファイル名
5. 調整が難しい分散システム

他のIDメソッドとの比較

歴史と開発

Nano IDは2017年にAndrey Sitnikによって、UUIDのよりコンパクトな代替品として作成されました。さまざまなプログラミング言語や環境で簡単に使用できるように設計され、ウェブアプリケーションに焦点を当てています。

コード例

以下は、異なるプログラミング言語でNano IDを生成する例です：

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

ベストプラクティス

1. ユニーク性の要件に応じて適切な長さを選択します。
2. 暗号的に安全な乱数生成器を使用します。
3. カスタムアルファベットを使用する場合は、十分なエントロピーを持っていることを確認します。
4. データベースではNano IDを文字列として保存します。
5. 効率的なクエリのためにNano ID列にインデックスを使用します。

制限事項と考慮事項

• Nano IDは連続的ではないため、場合によってはデータベースのパフォーマンスに影響を与える可能性があります。
• 人間が読み取ることができず、生成時間でソートすることもできません。
• カスタムアルファベットは衝突の可能性に影響を与える可能性があり、慎重に選択する必要があります。

ウェブアプリケーションにおけるNano IDジェネレーターの実装

ウェブアプリケーションでNano IDジェネレーターを実装するには：

1. バックエンド言語のためのNano IDライブラリをインストールします。
2. Nano IDを生成して返すAPIエンドポイントを作成します。
3. 必要に応じてAPIを呼び出すためにクライアント側のJavaScriptを使用します。

Express.jsの実装例：

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 running on port 3000'));
12

パフォーマンスへの影響

Nano IDの生成は一般的に非常に速いです。通常のコンピュータでは、毎秒数百万のIDを生成できます。ただし、以下を考慮してください：

• 生成速度は使用する乱数生成器によって異なる場合があります。
• カスタムアルファベットや長い長さは、パフォーマンスにわずかに影響を与える可能性があります。
• 高負荷システムでは、IDをバッチで生成することを検討してください。

衝突の可能性と緩和策

衝突リスクを軽減するために：

1. ユニーク性の要件に応じてNano IDの長さを増やします。
2. アプリケーションロジックで衝突チェックを実装します。
3. 可能であれば、より大きなアルファベットを使用します。

データベースにおけるNano IDの保存とインデックス作成

データベースでNano IDを扱う際：

1. VARCHARまたは同等の文字列型として保存します。
2. ユニーク性を確保するためにNano IDの完全な長さを使用します。
3. より速い検索のためにNano ID列にインデックスを作成します。
4. データベースレベルで重複を防ぐためにユニーク制約を使用することを検討します。

Nano IDを持つテーブルを作成するためのSQL例：

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

これらのガイドラインに従い、Nano IDの特性を理解することで、アプリケーションでコンパクトでユニークな識別子を生成および使用することができます。

参考文献

1. "Nano ID." GitHub, https://github.com/ai/nanoid. 2024年8月2日アクセス。
2. "UUID." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Universally_unique_identifier. 2024年8月2日アクセス。
3. "Collision probability calculator." Nano ID Collision Calculator, https://zelark.github.io/nano-id-cc/. 2024年8月2日アクセス。
4. "ULID Spec." GitHub, https://github.com/ulid/spec. 2024年8月2日アクセス。
5. "KSUID: K-Sortable Globally Unique IDs." GitHub, https://github.com/segmentio/ksuid. 2024年8月2日アクセス。
6. "ObjectID." MongoDB Manual, https://docs.mongodb.com/manual/reference/method/ObjectId/. 2024年8月2日アクセス。