Генератор Nano ID

Вступ

Nano ID — це маленький, безпечний, дружній до URL генератор унікальних рядків ID. Він призначений для створення компактних, не послідовних і стійких до зіткнень ідентифікаторів для різних застосувань у розподілених системах. Цей інструмент дозволяє вам генерувати Nano ID з налаштовуваною довжиною та наборами символів.

Як працюють Nano ID

Nano ID генеруються за допомогою криптографічно сильного генератора випадкових чисел та налаштовуваного алфавіту. За замовчуванням використовується:

• 64-символьний алфавіт (A-Za-z0-9_-) який є дружнім до URL
• 21 символ у довжину

Ця комбінація забезпечує хороший баланс між довжиною ID та ймовірністю зіткнення.

Формула для генерації Nano ID:

1id = random(alphabet, size)
2

Де random — це функція, яка вибирає size кількість символів з alphabet за допомогою криптографічно безпечного генератора випадкових чисел.

Складові Nano ID

Опції налаштування

1. Довжина: Ви можете налаштувати довжину згенерованого Nano ID. За замовчуванням це 21 символ, але його можна збільшити для більшої унікальності або зменшити для коротших ID.

2. Алфавіт: Набір символів, що використовується для генерації ID, може бути налаштований. Варіанти включають:

   • Алфавітно-цифровий (за замовчуванням): A-Za-z0-9_-
   • Числовий: 0-9
   • Алфавітний: A-Za-z
   • Користувацький: Будь-який набір символів, який ви визначите

Безпека та унікальність

Nano ID призначені бути:

• Непередбачуваними: Вони використовують криптографічно сильний генератор випадкових чисел.
• Унікальними: Ймовірність зіткнень надзвичайно низька при належній довжині.

Ймовірність зіткнення залежить від довжини ID та кількості згенерованих ID. Ймовірність зіткнення можна розрахувати за формулою:

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

Де:

• k — кількість згенерованих ID
• n — кількість можливих ID (довжина алфавіту ^ довжина Nano ID)

Наприклад, за умовами за замовчуванням (64-символьний алфавіт, довжина 21 символ), вам потрібно згенерувати ~1.36e36 ID, щоб мати 1% ймовірності хоча б одного зіткнення. Щоб поставити це в перспективу:

• Генеруючи 1 мільйон ID за секунду, вам знадобиться ~433 роки, щоб мати 1% шанс на зіткнення.
• Ви більше ймовірно виграєте в лотерею кілька разів, ніж зустрінете зіткнення Nano ID у більшості практичних застосувань.

Сфери застосування

Nano ID підходять для багатьох застосувань, включаючи:

1. ID записів бази даних
2. Скорочувачі URL
3. ID сесій у веб-застосунках
4. Тимчасові імена файлів
5. Розподілені системи, де координація є складною

Порівняння з іншими методами ID

Історія та розвиток

Nano ID був створений Андрієм Сітніком у 2017 році як більш компактна альтернатива UUID. Він був розроблений для легкого використання в різних мовах програмування та середовищах, з акцентом на веб-застосунки.

Приклади коду

Ось приклади генерації Nano ID на різних мовах програмування:

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

Найкращі практики

1. Виберіть відповідну довжину на основі ваших вимог до унікальності.
2. Використовуйте криптографічно безпечний генератор випадкових чисел.
3. Якщо використовуєте користувацькі алфавіти, переконайтеся, що вони мають достатню ентропію.
4. Зберігайте Nano ID як рядки, а не цілі числа, у базах даних.
5. Використовуйте індекси на стовпцях Nano ID для ефективного запиту.

Обмеження та міркування

• Nano ID не є послідовними, що може вплинути на продуктивність бази даних у деяких випадках.
• Вони не є людсько-читаємими або сортуються за часом генерації.
• Користувацькі алфавіти можуть вплинути на ймовірність зіткнення і повинні бути обрані обережно.

Реалізація генератора Nano ID у веб-застосунках

Щоб реалізувати генератор Nano ID у веб-застосунку:

1. Встановіть бібліотеку Nano ID для вашої мови бекенду.
2. Створіть API-інтерфейс, який генерує та повертає Nano ID.
3. Використовуйте JavaScript на стороні клієнта для виклику API за потреби.

Приклад реалізації 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('Сервер працює на порту 3000'));
12

Вплив на продуктивність

Генерація Nano ID зазвичай дуже швидка. На типовому комп'ютері вона може генерувати мільйони ID за секунду. Однак врахуйте наступне:

• Швидкість генерації може варіюватися залежно від використаного генератора випадкових чисел.
• Користувацькі алфавіти або більші довжини можуть трохи вплинути на продуктивність.
• У системах з високим навантаженням розгляньте можливість генерації ID пакетами.

Ймовірність зіткнення та пом'якшення

Щоб пом'якшити ризики зіткнення:

1. Збільшіть довжину Nano ID для вищих вимог до унікальності.
2. Реалізуйте перевірку зіткнень у вашій логіці застосунку.
3. Використовуйте більший алфавіт, якщо це можливо.

Зберігання та індексація Nano ID у базах даних

При роботі з Nano ID у базах даних:

1. Зберігайте їх як VARCHAR або еквівалентний тип рядка.
2. Використовуйте повну довжину Nano ID для забезпечення унікальності.
3. Створіть індекс на стовпці Nano ID для швидших запитів.
4. Розгляньте можливість використання унікального обмеження, щоб запобігти дублікатам на рівні бази даних.

Приклад SQL для створення таблиці з 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

Дотримуючись цих рекомендацій та розуміючи характеристики Nano ID, ви можете ефективно реалізувати та використовувати їх у ваших застосунках для генерації компактних, унікальних ідентифікаторів.

Посилання

1. "Nano ID." GitHub, https://github.com/ai/nanoid. Доступно 2 серпня 2024.
2. "UUID." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Universally_unique_identifier. Доступно 2 серпня 2024.
3. "Калькулятор ймовірності зіткнень." Nano ID Collision Calculator, https://zelark.github.io/nano-id-cc/. Доступно 2 серпня 2024.
4. "ULID Spec." GitHub, https://github.com/ulid/spec. Доступно 2 серпня 2024.
5. "KSUID: K-сортовані глобально унікальні ID." GitHub, https://github.com/segmentio/ksuid. Доступно 2 серпня 2024.
6. "ObjectID." MongoDB Manual, https://docs.mongodb.com/manual/reference/method/ObjectId/. Доступно 2 серпня 2024.