Generator ULID

Wprowadzenie

ULID (Uniwersalny Unikalny Identyfikator Sortowalny Leksykograficznie) to unikalny identyfikator, który łączy znacznik czasu z danymi losowymi, aby stworzyć ciąg znaków o długości 26 znaków. ULID-y zostały zaprojektowane w celu zapewnienia sortowalności leksykograficznej, zachowując jednocześnie wysoki stopień unikalności i losowości.

Struktura ULID

ULID składa się z dwóch głównych części:

1. Znacznik czasu (10 znaków): Pierwsze 10 znaków reprezentuje czas w milisekundach od epoki Unix (1970-01-01).
2. Losowość (16 znaków): Pozostałe 16 znaków jest generowanych przy użyciu kryptograficznie bezpiecznych danych losowych.

Ostateczny 26-znakowy ciąg jest kodowany przy użyciu alfabetu base32 Crockforda (0-9 i A-Z, z wyłączeniem I, L, O i U).

Wzór

ULID jest generowany przy użyciu następujących kroków:

1. Wygeneruj znacznik czasu 48-bitowego (milisekundy od epoki Unix).
2. Wygeneruj 80 bitów kryptograficznie bezpiecznych danych losowych.
3. Zakoduj połączone 128 bitów przy użyciu kodowania base32 Crockforda.

Obliczenia

Generator ULID wykonuje następujące kroki:

1. Pobierz bieżący znacznik czasu w milisekundach.
2. Wygeneruj 10 losowych bajtów (80 bitów) przy użyciu kryptograficznie bezpiecznego generatora liczb losowych.
3. Połącz znacznik czasu i dane losowe w 128-bitową liczbę całkowitą.
4. Zakoduj 128-bitową liczbę całkowitą przy użyciu kodowania base32 Crockforda.

Przypadki użycia

ULID-y są przydatne w różnych scenariuszach, w tym:

1. Klucze bazy danych: ULID-y mogą być używane jako unikalne identyfikatory dla rekordów w bazie danych, zapewniając unikalność i sortowalność.
2. Systemy rozproszone: W rozproszonych środowiskach ULID-y mogą być generowane bez koordynacji między węzłami.
3. Logowanie i śledzenie: ULID-y mogą być używane do oznaczania wpisów dziennika lub śledzenia zdarzeń, zapewniając sortowalny i unikalny identyfikator.
4. Identyfikatory przyjazne dla URL: ULID-y są bezpieczne dla URL i mogą być używane w aplikacjach internetowych jako identyfikatory w URL-ach.

Alternatywy

Chociaż ULID-y są wszechstronne, istnieją inne systemy unikalnych identyfikatorów, które warto rozważyć:

1. UUID (Uniwersalny Unikalny Identyfikator): 128-bitowy identyfikator, który nie zawiera komponentu znaczników czasu.
2. KSUID (K-sortowalny Unikalny Identyfikator): Podobny do ULID, ale z innym kodowaniem znaczników czasu.
3. Snowflake ID: System generacji unikalnych identyfikatorów Twittera, który zawiera znacznik czasu i identyfikator węzła.

Historia

ULID-y zostały wprowadzone w 2016 roku przez Alizaina Feerastę jako alternatywa dla UUID. Zostały zaprojektowane w celu rozwiązania niektórych ograniczeń UUID, szczególnie pod względem sortowalności i czytelności. Specyfikacja ULID pozostaje stabilna od momentu wprowadzenia, a różne implementacje są dostępne w różnych językach programowania.

Przykłady

Oto kilka przykładów kodu do generowania ULID w różnych językach programowania:

1// Implementacja w JavaScript
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## Implementacja w Pythonie
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// Implementacja w Javie
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        // Kodowanie znacznika czasu
16        for (int i = 9; i >= 0; i--) {
17            result.append(ENCODING_CHARS[(int) (timestamp % 32)]);
18            timestamp /= 32;
19        }
20        // Kodowanie losowości
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

Te przykłady pokazują, jak generować ULID-y w JavaScript, Pythonie i Javie. Możesz dostosować te funkcje do swoich specyficznych potrzeb lub zintegrować je w większych systemach wymagających unikalnych identyfikatorów.

Źródła

1. "Specyfikacja ULID." GitHub, https://github.com/ulid/spec. Dostęp 2 sierpnia 2024.
2. "Kodowanie base32 Crockforda." Kodowanie Base32, http://www.crockford.com/base32.html. Dostęp 2 sierpnia 2024.
3. "UUID vs ULID." Stack Overflow, https://stackoverflow.com/questions/54222235/uuid-vs-ulid. Dostęp 2 sierpnia 2024.