Gerador de Nano ID

Introdução

Um Nano ID é um gerador de ID único em forma de string, pequeno, seguro e amigável para URLs. Ele foi projetado para criar identificadores compactos, não sequenciais e resistentes a colisões para várias aplicações em sistemas distribuídos. Esta ferramenta permite gerar Nano IDs com comprimento e conjuntos de caracteres personalizáveis.

Como os Nano IDs Funcionam

Os Nano IDs são gerados usando um gerador de números aleatórios criptograficamente forte e um alfabeto personalizável. A implementação padrão usa:

• Um alfabeto de 64 caracteres (A-Za-z0-9_-) que é amigável para URLs
• 21 caracteres de comprimento

Essa combinação oferece um bom equilíbrio entre o comprimento do ID e a probabilidade de colisão.

A fórmula para gerar um Nano ID é:

1id = aleatório(alfabeto, tamanho)
2

Onde aleatório é uma função que seleciona tamanho número de caracteres do alfabeto com um gerador de números aleatórios criptograficamente seguro.

Composição de um Nano ID

Opções de Personalização

1. Comprimento: Você pode ajustar o comprimento do Nano ID gerado. O padrão é 21 caracteres, mas pode ser aumentado para maior exclusividade ou diminuído para IDs mais curtos.

2. Alfabeto: O conjunto de caracteres usado para gerar o ID pode ser personalizado. As opções incluem:

   • Alfanumérico (padrão): A-Za-z0-9_-
   • Numérico: 0-9
   • Alfabético: A-Za-z
   • Personalizado: Qualquer conjunto de caracteres que você definir

Segurança e Exclusividade

Os Nano IDs são projetados para serem:

• Imprevisíveis: Eles usam um gerador aleatório criptograficamente forte.
• Únicos: A probabilidade de colisões é extremamente baixa com o comprimento adequado.

A probabilidade de colisão depende do comprimento do ID e do número de IDs gerados. A probabilidade de uma colisão pode ser calculada usando a fórmula:

1P(colisão) = 1 - e^(-k^2 / (2n))
2

Onde:

• k é o número de IDs gerados
• n é o número de IDs possíveis (comprimento do alfabeto ^ comprimento do Nano ID)

Por exemplo, com as configurações padrão (alfabeto de 64 caracteres, comprimento de 21 caracteres), você precisa gerar ~1.36e36 IDs para ter uma probabilidade de 1% de pelo menos uma colisão. Para colocar isso em perspectiva:

• Gerando 1 milhão de IDs por segundo, levaria ~433 anos para ter uma chance de 1% de colisão.
• Você tem mais chances de ganhar na loteria várias vezes do que encontrar uma colisão de Nano ID na maioria das aplicações práticas.

Casos de Uso

Os Nano IDs são adequados para muitas aplicações, incluindo:

1. IDs de registros de banco de dados
2. Encurtadores de URL
3. IDs de sessão em aplicações web
4. Nomes de arquivos temporários
5. Sistemas distribuídos onde a coordenação é difícil

Comparação com Outros Métodos de ID

História e Desenvolvimento

O Nano ID foi criado por Andrey Sitnik em 2017 como uma alternativa mais compacta ao UUID. Ele foi projetado para ser fácil de usar em várias linguagens de programação e ambientes, com foco em aplicações web.

Exemplos de Código

Aqui estão exemplos de geração de Nano IDs em diferentes linguagens de programação:

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

Melhores Práticas

1. Escolha um comprimento apropriado com base em seus requisitos de exclusividade.
2. Use um gerador de números aleatórios criptograficamente seguro.
3. Se usar alfabetos personalizados, assegure-se de que eles tenham suficiente entropia.
4. Armazene Nano IDs como strings, não inteiros, em bancos de dados.
5. Use índices nas colunas de Nano ID para consultas eficientes.

Limitações e Considerações

• Nano IDs não são sequenciais, o que pode impactar o desempenho do banco de dados em alguns casos.
• Eles não são legíveis por humanos ou ordenáveis por tempo de geração.
• Alfabetos personalizados podem afetar a probabilidade de colisão e devem ser escolhidos com cuidado.

Implementando um Gerador de Nano ID em Aplicações Web

Para implementar um gerador de Nano ID em uma aplicação web:

1. Instale a biblioteca Nano ID para sua linguagem de backend.
2. Crie um endpoint de API que gera e retorna um Nano ID.
3. Use JavaScript do lado do cliente para chamar a API quando necessário.

Exemplo de implementação em 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('Servidor rodando na porta 3000'));
12

Implicações de Desempenho

A geração de Nano ID é geralmente muito rápida. Em um computador típico, pode gerar milhões de IDs por segundo. No entanto, considere o seguinte:

• A velocidade de geração pode variar dependendo do gerador de números aleatórios usado.
• Alfabetos personalizados ou comprimentos mais longos podem impactar ligeiramente o desempenho.
• Em sistemas de alta carga, considere gerar IDs em lotes.

Probabilidade de Colisão e Mitigação

Para mitigar riscos de colisão:

1. Aumente o comprimento do Nano ID para maiores requisitos de exclusividade.
2. Implemente uma verificação de colisão na lógica da sua aplicação.
3. Use um alfabeto maior, se possível.

Armazenando e Indexando Nano IDs em Bancos de Dados

Ao trabalhar com Nano IDs em bancos de dados:

1. Armazene-os como VARCHAR ou tipo de string equivalente.
2. Use o comprimento total do Nano ID para garantir exclusividade.
3. Crie um índice na coluna de Nano ID para buscas mais rápidas.
4. Considere usar uma restrição única para evitar duplicatas no nível do banco de dados.

Exemplo de SQL para criar uma tabela com um 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

Seguindo essas diretrizes e entendendo as características dos Nano IDs, você pode implementar e usá-los efetivamente em suas aplicações para gerar identificadores únicos e compactos.

Referências

1. "Nano ID." GitHub, https://github.com/ai/nanoid. Acessado em 2 de ago. de 2024.
2. "UUID." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Universally_unique_identifier. Acessado em 2 de ago. de 2024.
3. "Calculadora de probabilidade de colisão." Calculadora de Colisão Nano ID, https://zelark.github.io/nano-id-cc/. Acessado em 2 de ago. de 2024.
4. "Especificação ULID." GitHub, https://github.com/ulid/spec. Acessado em 2 de ago. de 2024.
5. "KSUID: IDs Globalmente Únicos Ordenáveis por Tempo." GitHub, https://github.com/segmentio/ksuid. Acessado em 2 de ago. de 2024.
6. "ObjectID." Manual do MongoDB, https://docs.mongodb.com/manual/reference/method/ObjectId/. Acessado em 2 de ago. de 2024.