Generator Nano ID

Wprowadzenie

Nano ID to mały, bezpieczny, przyjazny dla URL generator unikalnych identyfikatorów w postaci ciągu. Został zaprojektowany, aby tworzyć kompaktowe, niesekwencyjne i odporne na kolizje identyfikatory do różnych zastosowań w systemach rozproszonych. To narzędzie pozwala na generowanie Nano ID o dostosowanej długości i zestawach znaków.

Jak działają Nano ID

Nano ID są generowane przy użyciu kryptograficznie silnego generatora liczb losowych i konfigurowalnego alfabetu. Domyślna implementacja używa:

• 64-znakowego alfabetu (A-Za-z0-9_-) który jest przyjazny dla URL
• 21 znaków długości

Ta kombinacja zapewnia dobrą równowagę między długością ID a prawdopodobieństwem kolizji.

Wzór na generowanie Nano ID to:

1id = random(alphabet, size)
2

Gdzie random to funkcja, która wybiera size znaków z alphabet przy użyciu kryptograficznie bezpiecznego generatora liczb losowych.

Skład Nano ID

Opcje dostosowywania

1. Długość: Możesz dostosować długość generowanego Nano ID. Domyślnie wynosi 21 znaków, ale można ją zwiększyć dla większej unikalności lub zmniejszyć dla krótszych ID.

2. Alfabet: Zestaw znaków używany do generowania ID można dostosować. Opcje obejmują:

   • Alfanumeryczny (domyślny): A-Za-z0-9_-
   • Numeryczny: 0-9
   • Alfabet: A-Za-z
   • Niestandardowy: Dowolny zestaw znaków, który zdefiniujesz

Bezpieczeństwo i unikalność

Nano ID są zaprojektowane, aby być:

• Nieprzewidywalne: Używają kryptograficznie silnego generatora losowego.
• Unikalne: Prawdopodobieństwo kolizji jest niezwykle niskie przy odpowiedniej długości.

Prawdopodobieństwo kolizji zależy od długości ID i liczby wygenerowanych ID. Prawdopodobieństwo kolizji można obliczyć za pomocą wzoru:

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

Gdzie:

• k to liczba wygenerowanych ID
• n to liczba możliwych ID (długość alfabetu ^ długość Nano ID)

Na przykład, przy domyślnych ustawieniach (64-znakowy alfabet, długość 21 znaków), musisz wygenerować ~1.36e36 ID, aby mieć 1% prawdopodobieństwo przynajmniej jednej kolizji. Aby to zobrazować:

• Generując 1 milion ID na sekundę, zajmie to ~433 lata, aby mieć 1% szans na kolizję.
• Jest bardziej prawdopodobne, że wielokrotnie wygrasz na loterii, niż napotkasz kolizję Nano ID w większości praktycznych zastosowań.

Przykłady zastosowań

Nano ID nadaje się do wielu zastosowań, w tym:

1. ID rekordów w bazach danych
2. Skracacze URL
3. ID sesji w aplikacjach internetowych
4. Tymczasowe nazwy plików
5. Systemy rozproszone, w których koordynacja jest trudna

Porównanie z innymi metodami ID

Historia i rozwój

Nano ID został stworzony przez Andrey'a Sitnika w 2017 roku jako bardziej kompaktowa alternatywa dla UUID. Został zaprojektowany, aby być łatwym w użyciu w różnych językach programowania i środowiskach, z naciskiem na aplikacje internetowe.

Przykłady kodu

Oto przykłady generowania Nano ID w różnych językach programowania:

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

Najlepsze praktyki

1. Wybierz odpowiednią długość w zależności od wymagań dotyczących unikalności.
2. Używaj kryptograficznie bezpiecznego generatora liczb losowych.
3. Jeśli używasz niestandardowych alfabetów, upewnij się, że mają wystarczającą entropię.
4. Przechowuj Nano ID jako ciągi, a nie liczby całkowite, w bazach danych.
5. Używaj indeksów na kolumnach Nano ID dla efektywnego wyszukiwania.

Ograniczenia i rozważania

• Nano ID nie są sekwencyjne, co może wpłynąć na wydajność bazy danych w niektórych przypadkach.
• Nie są czytelne dla ludzi ani sortowalne według czasu generacji.
• Niestandardowe alfabety mogą wpływać na prawdopodobieństwo kolizji i powinny być wybierane ostrożnie.

Implementacja generatora Nano ID w aplikacjach internetowych

Aby wdrożyć generator Nano ID w aplikacji internetowej:

1. Zainstaluj bibliotekę Nano ID dla swojego języka backendowego.
2. Utwórz punkt końcowy API, który generuje i zwraca Nano ID.
3. Użyj JavaScript po stronie klienta, aby wywołać API w razie potrzeby.

Przykładowa implementacja w 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('Serwer działa na porcie 3000'));
12

Implkacje wydajności

Generowanie Nano ID jest zazwyczaj bardzo szybkie. Na typowym komputerze można generować miliony ID na sekundę. Należy jednak wziąć pod uwagę:

• Szybkość generacji może się różnić w zależności od używanego generatora liczb losowych.
• Niestandardowe alfabety lub dłuższe długości mogą nieznacznie wpłynąć na wydajność.
• W systemach o dużym obciążeniu rozważ generowanie ID w partiach.

Prawdopodobieństwo kolizji i łagodzenie

Aby złagodzić ryzyko kolizji:

1. Zwiększ długość Nano ID dla wyższych wymagań dotyczących unikalności.
2. Wprowadź kontrolę kolizji w logice aplikacji.
3. Użyj większego alfabetu, jeśli to możliwe.

Przechowywanie i indeksowanie Nano ID w bazach danych

Pracując z Nano ID w bazach danych:

1. Przechowuj je jako VARCHAR lub równoważny typ ciągu.
2. Użyj pełnej długości Nano ID, aby zapewnić unikalność.
3. Utwórz indeks na kolumnie Nano ID dla szybszych wyszukiwań.
4. Rozważ użycie unikalnego ograniczenia, aby zapobiec duplikatom na poziomie bazy danych.

Przykład SQL do tworzenia tabeli z 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

Postępując zgodnie z tymi wytycznymi i rozumiejąc cechy Nano ID, możesz skutecznie wdrożyć i używać ich w swoich aplikacjach do generowania kompaktowych, unikalnych identyfikatorów.

Źródła

1. "Nano ID." GitHub, https://github.com/ai/nanoid. Dostęp 2 sierpnia 2024.
2. "UUID." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Universally_unique_identifier. Dostęp 2 sierpnia 2024.
3. "Kalkulator prawdopodobieństwa kolizji." Kalkulator kolizji Nano ID, https://zelark.github.io/nano-id-cc/. Dostęp 2 sierpnia 2024.
4. "Specyfikacja ULID." GitHub, https://github.com/ulid/spec. Dostęp 2 sierpnia 2024.
5. "KSUID: K-sortowalne globalnie unikalne identyfikatory." GitHub, https://github.com/segmentio/ksuid. Dostęp 2 sierpnia 2024.
6. "ObjectID." Podręcznik MongoDB, https://docs.mongodb.com/manual/reference/method/ObjectId/. Dostęp 2 sierpnia 2024.