ULIDジェネレーター

はじめに

ULID（Universally Unique Lexicographically Sortable Identifier）は、タイムスタンプとランダムデータを組み合わせて26文字の文字列を生成するユニークな識別子です。ULIDは、非常に高い一意性とランダム性を維持しながら、辞書順にソート可能であるように設計されています。

ULIDの構造

ULIDは主に2つの部分から構成されています：

1. タイムスタンプ（10文字）：最初の10文字は、Unixエポック（1970-01-01）からのミリ秒を表します。
2. ランダム性（16文字）：残りの16文字は、暗号的に安全なランダムデータを使用して生成されます。

結果として得られる26文字の文字列は、CrockfordのBase32アルファベット（0-9およびA-Z、I、L、O、Uを除く）を使用してエンコードされます。

フォーミュラ

ULIDは次のステップを使用して生成されます：

1. 48ビットのタイムスタンプ（Unixエポックからのミリ秒）を生成します。
2. 80ビットの暗号的に安全なランダムデータを生成します。
3. 結合された128ビットをCrockfordのBase32エンコーディングを使用してエンコードします。

計算

ULIDジェネレーターは次のステップを実行します：

1. 現在のミリ秒単位のタイムスタンプを取得します。
2. 暗号的に安全な乱数生成器を使用して10バイト（80ビット）のランダムデータを生成します。
3. タイムスタンプとランダムデータを128ビットの整数に結合します。
4. 128ビットの整数をCrockfordのBase32エンコーディングを使用してエンコードします。

使用例

ULIDはさまざまなシナリオで役立ちます：

1. データベースキー：ULIDはデータベースレコードのユニークな識別子として使用でき、一意性とソート可能性を保証します。
2. 分散システム：分散環境では、ノード間の調整なしにULIDを生成できます。
3. ロギングとトレーシング：ULIDはログエントリやイベントをタグ付けするために使用でき、ソート可能でユニークな識別子を提供します。
4. URLフレンドリーなID：ULIDはURLに安全であり、WebアプリケーションのURL内の識別子として使用できます。

代替案

ULIDは多用途ですが、考慮すべき他のユニーク識別子システムもあります：

1. UUID（Universally Unique Identifier）：タイムスタンプコンポーネントを含まない128ビットの識別子。
2. KSUID（K-Sortable Unique IDentifier）：ULIDに似ていますが、異なるタイムスタンプエンコーディングを使用しています。
3. Snowflake ID：Twitterの分散ユニークID生成システムで、タイムスタンプとワーカーIDを含みます。

歴史

ULIDは2016年にAlizain FeerastaによってUUIDの代替として導入されました。ULIDは、特にソート可能性と可読性の観点からUUIDのいくつかの制限に対処するために設計されました。ULID仕様は導入以来安定しており、さまざまなプログラミング言語で利用可能な実装があります。

例

以下は、異なるプログラミング言語でULIDを生成するコード例です：

1// JavaScript実装
2function generateULID() {
3  const timestamp = Date.now().toString(36).padStart(10, '0');
4  const randomness = crypto.getRandomValues(new Uint8Array(16))
5    .reduce((acc, byte) => acc + byte.toString(36).padStart(2, '0'), '');
6  return (timestamp + randomness).toUpperCase();
7}
8
9console.log(generateULID());
10

1## Python実装
2import time
3import secrets
4import base64
5
6def generate_ulid():
7    timestamp = int(time.time() * 1000).to_bytes(6, byteorder="big")
8    randomness = secrets.token_bytes(10)
9    return base64.b32encode(timestamp + randomness).decode("ascii").lower()
10
11print(generate_ulid())
12

1// Java実装
2import java.security.SecureRandom;
3import java.time.Instant;
4
5public class ULIDGenerator {
6    private static final SecureRandom random = new SecureRandom();
7    private static final char[] ENCODING_CHARS = "0123456789ABCDEFGHJKMNPQRSTVWXYZ".toCharArray();
8
9    public static String generateULID() {
10        long timestamp = Instant.now().toEpochMilli();
11        byte[] randomness = new byte[10];
12        random.nextBytes(randomness);
13
14        StringBuilder result = new StringBuilder();
15        // タイムスタンプをエンコード
16        for (int i = 9; i >= 0; i--) {
17            result.append(ENCODING_CHARS[(int) (timestamp % 32)]);
18            timestamp /= 32;
19        }
20        // ランダム性をエンコード
21        for (byte b : randomness) {
22            result.append(ENCODING_CHARS[b & 31]);
23        }
24        return result.toString();
25    }
26
27    public static void main(String[] args) {
28        System.out.println(generateULID());
29    }
30}
31

これらの例は、JavaScript、Python、およびJavaでULIDを生成する方法を示しています。これらの関数を特定のニーズに合わせて調整するか、ユニークな識別子を必要とする大規模なシステムに統合できます。

参考文献

1. "ULID仕様。" GitHub, https://github.com/ulid/spec. 2024年8月2日アクセス。
2. "CrockfordのBase32エンコーディング。" Base32エンコーディング, http://www.crockford.com/base32.html. 2024年8月2日アクセス。
3. "UUID対ULID。" Stack Overflow, https://stackoverflow.com/questions/54222235/uuid-vs-ulid. 2024年8月2日アクセス。