Генератор ULID

Введение

ULID (Универсальный Уникальный Лексикографически Сортируемый Идентификатор) — это уникальный идентификатор, который сочетает в себе временную метку с случайными данными для создания строки из 26 символов. ULID разработаны для того, чтобы быть лексикографически сортируемыми, сохраняя при этом высокий уровень уникальности и случайности.

Структура ULID

ULID состоит из двух основных частей:

1. Временная метка (10 символов): Первые 10 символов представляют время в миллисекундах с начала эпохи Unix (1970-01-01).
2. Случайные данные (16 символов): Оставшиеся 16 символов генерируются с использованием криптографически безопасных случайных данных.

Результирующая строка из 26 символов кодируется с использованием алфавита base32 Крокфорда (0-9 и A-Z, исключая I, L, O и U).

Формула

ULID генерируется с использованием следующих шагов:

1. Сгенерировать 48-битную временную метку (миллисекунды с начала эпохи Unix).
2. Сгенерировать 80 бит криптографически безопасных случайных данных.
3. Закодировать объединенные 128 бит с использованием кодирования base32 Крокфорда.

Расчет

Генератор ULID выполняет следующие шаги:

1. Получить текущую временную метку в миллисекундах.
2. Сгенерировать 10 случайных байтов (80 бит) с использованием криптографически безопасного генератора случайных чисел.
3. Объединить временную метку и случайные данные в 128-битное целое число.
4. Закодировать 128-битное целое число с использованием кодирования base32 Крокфорда.

Сценарии использования

ULID полезны в различных сценариях, включая:

1. Ключи базы данных: ULID можно использовать в качестве уникальных идентификаторов для записей в базе данных, обеспечивая уникальность и сортируемость.
2. Распределенные системы: В распределенных средах ULID можно генерировать без координации между узлами.
3. Логирование и отслеживание: ULID можно использовать для пометки записей журнала или отслеживания событий, предоставляя сортируемый и уникальный идентификатор.
4. Идентификаторы, безопасные для URL: ULID безопасны для URL и могут использоваться в веб-приложениях в качестве идентификаторов в URL.

Альтернативы

Хотя ULID универсальны, есть и другие системы уникальных идентификаторов, которые стоит рассмотреть:

1. UUID (Универсальный Уникальный Идентификатор): 128-битный идентификатор, который не включает компонент временной метки.
2. KSUID (K-Сортируемый Уникальный Идентификатор): Похож на ULID, но с другим кодированием временной метки.
3. Snowflake ID: Система генерации уникальных идентификаторов Twitter, которая включает временную метку и идентификатор рабочего узла.

История

ULID были представлены в 2016 году Ализаином Феерастой как альтернатива UUID. Они были разработаны для устранения некоторых ограничений UUID, особенно в отношении сортируемости и читаемости. Спецификация ULID оставалась стабильной с момента своего появления, и различные реализации доступны на разных языках программирования.

Примеры

Вот несколько примеров кода для генерации ULID на разных языках программирования:

1// Реализация на 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## Реализация на Python
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// Реализация на Java
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        // Кодировать временную метку
16        for (int i = 9; i >= 0; i--) {
17            result.append(ENCODING_CHARS[(int) (timestamp % 32)]);
18            timestamp /= 32;
19        }
20        // Кодировать случайные данные
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

Эти примеры демонстрируют, как генерировать ULID на JavaScript, Python и Java. Вы можете адаптировать эти функции под свои конкретные нужды или интегрировать их в более крупные системы, требующие уникальных идентификаторов.

Ссылки

1. "Спецификация ULID." GitHub, https://github.com/ulid/spec. Доступ 2 авг. 2024.
2. "Кодирование base32 Крокфорда." Кодирование base32, http://www.crockford.com/base32.html. Доступ 2 авг. 2024.
3. "UUID против ULID." Stack Overflow, https://stackoverflow.com/questions/54222235/uuid-vs-ulid. Доступ 2 авг. 2024.