ULID Generator

Introduction

ULID (Universally Unique Lexicographically Sortable Identifier) คือ รหัสประจำตัวที่ไม่ซ้ำกันซึ่งรวมเอาเวลาที่แน่นอนเข้ากับข้อมูลสุ่มเพื่อสร้างสตริง 26 ตัวอักษร ULID ถูกออกแบบมาให้เรียงลำดับได้ตามลำดับในขณะที่ยังคงความไม่ซ้ำกันและความสุ่มสูง

Structure of a ULID

ULID ประกอบด้วยสองส่วนหลัก:

1. Timestamp (10 ตัวอักษร): 10 ตัวอักษรแรกแสดงถึงเวลาในมิลลิวินาทีตั้งแต่ Unix Epoch (1970-01-01)
2. Randomness (16 ตัวอักษร): 16 ตัวอักษรที่เหลือถูกสร้างขึ้นโดยใช้ข้อมูลสุ่มที่ปลอดภัยทางการเข้ารหัส

สตริง 26 ตัวอักษรที่ได้จะถูกเข้ารหัสโดยใช้อักษรฐาน 32 ของ Crockford (0-9 และ A-Z โดยไม่รวม I, L, O, และ U)

Formula

ULID ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ขั้นตอนดังนี้:

1. สร้าง timestamp ขนาด 48 บิต (มิลลิวินาทีตั้งแต่ Unix Epoch)
2. สร้างข้อมูลสุ่มขนาด 80 บิต
3. เข้ารหัสข้อมูล 128 บิตที่รวมกันโดยใช้การเข้ารหัสฐาน 32 ของ Crockford

Calculation

ตัวสร้าง ULID จะทำตามขั้นตอนดังนี้:

1. รับ timestamp ปัจจุบันในมิลลิวินาที
2. สร้าง 10 ไบต์สุ่ม (80 บิต) โดยใช้ตัวสร้างหมายเลขสุ่มที่ปลอดภัยทางการเข้ารหัส
3. รวม timestamp และข้อมูลสุ่มเข้าด้วยกันเป็นจำนวนเต็ม 128 บิต
4. เข้ารหัสจำนวนเต็ม 128 บิตโดยใช้การเข้ารหัสฐาน 32 ของ Crockford

Use Cases

ULID มีประโยชน์ในหลายสถานการณ์ รวมถึง:

1. คีย์ฐานข้อมูล: ULID สามารถใช้เป็นรหัสประจำตัวที่ไม่ซ้ำกันสำหรับระเบียนในฐานข้อมูล โดยรับประกันความไม่ซ้ำกันและความสามารถในการเรียงลำดับ
2. ระบบกระจาย: ในสภาพแวดล้อมที่กระจาย ULID สามารถสร้างได้โดยไม่ต้องประสานงานระหว่างโหนด
3. การบันทึกและติดตาม: ULID สามารถใช้เพื่อแท็กรายการบันทึกหรือเหตุการณ์ โดยให้รหัสประจำตัวที่สามารถเรียงลำดับได้และไม่ซ้ำกัน
4. รหัสที่เป็นมิตรกับ URL: ULID ปลอดภัยสำหรับ URL และสามารถใช้ในแอปพลิเคชันเว็บเป็นรหัสประจำตัวใน URL

Alternatives

แม้ว่า ULID จะมีความหลากหลาย แต่ยังมีระบบรหัสประจำตัวที่ไม่ซ้ำกันอื่น ๆ ที่ควรพิจารณา:

1. UUID (Universally Unique Identifier): รหัสประจำตัวขนาด 128 บิตที่ไม่มีส่วนประกอบของ timestamp
2. KSUID (K-Sortable Unique IDentifier): คล้ายกับ ULID แต่มีการเข้ารหัส timestamp ที่แตกต่างกัน
3. Snowflake ID: ระบบการสร้าง ID ที่ไม่ซ้ำกันแบบกระจายของ Twitter ซึ่งรวมถึง timestamp และรหัสของโหนด

History

ULID ถูกนำเสนอในปี 2016 โดย Alizain Feerasta เป็นทางเลือกสำหรับ UUIDs โดยออกแบบมาเพื่อตอบสนองต่อข้อจำกัดบางประการของ UUIDs โดยเฉพาะในด้านความสามารถในการเรียงลำดับและความสามารถในการอ่าน สเปค ULID ยังคงมีเสถียรภาพตั้งแต่การนำเสนอ โดยมีการใช้งานต่าง ๆ ที่มีอยู่ในภาษาการเขียนโปรแกรมต่าง ๆ

Examples

นี่คือตัวอย่างโค้ดในการสร้าง ULID ในภาษาการเขียนโปรแกรมต่าง ๆ:

1// การทำงานใน 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## การทำงานใน 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// การทำงานใน 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        // เข้ารหัส timestamp
16        for (int i = 9; i >= 0; i--) {
17            result.append(ENCODING_CHARS[(int) (timestamp % 32)]);
18            timestamp /= 32;
19        }
20        // เข้ารหัส randomness
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

ตัวอย่างเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงวิธีการสร้าง ULID ใน JavaScript, Python และ Java คุณสามารถปรับฟังก์ชันเหล่านี้ให้เหมาะสมกับความต้องการเฉพาะของคุณหรือรวมเข้ากับระบบที่ใหญ่ขึ้นที่ต้องการรหัสประจำตัวที่ไม่ซ้ำกัน

References

1. "ULID Specification." GitHub, https://github.com/ulid/spec. Accessed 2 Aug. 2024.
2. "Crockford's Base32 Encoding." Base32 Encoding, http://www.crockford.com/base32.html. Accessed 2 Aug. 2024.
3. "UUID vs ULID." Stack Overflow, https://stackoverflow.com/questions/54222235/uuid-vs-ulid. Accessed 2 Aug. 2024.