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UUID

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UUID 是 通用唯一識別碼（Universally Unique Identifier）的縮寫，是一種軟件建構的標準，亦為開放軟件基金會組織在分佈式計算環境領域的一部分。其目的，是讓分佈式系統中的所有元素，都能有唯一的辨識信息，而不需要通過中央控制端來做辨識信息的指定。如此一來，每個人都可以創建不與其它人衝突的UUID。在這樣的情況下，就不需考慮數據庫創建時的名稱重複問題。最廣泛應用的UUID，是微軟公司的全局唯一標識符（GUID），而其他重要的應用，則有Linux ext2/ext3文件系統、LUKS加密分區、GNOME、KDE、Mac OS X等等。另外我們也可以在e2fsprogs包中的UUID庫找到實現。
中文名
通用唯一識別碼
外文名
Universally Unique Identifier
簡    稱
UUID
類    別
識別碼
應    用
分佈式計算環境
所屬領域
計算機科學

目錄

  1. 1 簡介
  2. ▪ 定義
  3. ▪ 組成
  4. 2 作用
  5. 3 重複機率
  1. 4 版本
  2. ▪ 基於時間的UUID
  3. ▪ DCE安全的UUID
  4. ▪ 基於名字的UUID（MD5）
  1. ▪ 隨機UUID
  2. ▪ 基於名字的UUID（SHA1）
  3. 5 編碼規則

UUID簡介

UUID定義

UUID是國際標準化組織（ISO）提出的一個概念。UUID是一個128比特的數值，這個數值可以通過一定的算法計算出來。為了提高效率，常用的UUID可縮短至16位。UUID用來識別屬性類型，在所有空間和時間上被視為唯一的標識。一般來説，可以保證這個值是真正唯一的任何地方產生的任意一個UUID都不會有相同的值。使用UUID的一個好處是可以為新的服務創建新的標識符。這樣一來，客户端在查找一個服務時，只需要在它的服務查找請求中指出與某類服務（或某個特定服務）有關的UUID，如果服務的提供者能將可用的服務與這個UUID相匹配，就返回一個響應。
UUID是基於當前時間、計數器（counter）和硬件標識（通常為無線網卡的MAC地址）等數據計算生成的。UUID可以被任何人獨立創建，並按需發佈。UUID沒有集中管理機構，因為它們是不會被複制的獨特標識符。屬性協議允許設備使用UUID識別屬性類型，從而不需要用讀/寫請求來識別它們的本地句柄。 [1] 

UUID組成

UUID是指在一台機器上生成的數字，它保證對在同一時空中的所有機器都是唯一的。通常平台會提供生成的API。按照開放軟件基金會(OSF)制定的標準計算，用到了以太網卡地址、納秒級時間、芯片ID碼和隨機數。
UUID由以下幾部分的組合：
（1）UUID的第一個部分與時間有關，如果你在生成一個UUID之後，過幾秒又生成一個UUID，則第一個部分不同，其餘相同。
（2）時鐘序列。
（3）全局唯一的IEEE機器識別號，如果有網卡，從網卡MAC地址獲得，沒有網卡以其他方式獲得。
UUID的唯一缺陷在於生成的結果串會比較長。關於UUID這個標準使用最普遍的是微軟的GUID(Globals Unique Identifiers)。在ColdFusion中可以用CreateUUID()函數很簡單地生成UUID，其格式為：xxxxxxxx-xxxx- xxxx-xxxxxxxxxxxxxxxx(8-4-4-16)，其中每個 x 是 0-9 或 a-f 範圍內的一個十六進制的數字。而標準的UUID格式為：xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx (8-4-4-4-12)，可以從cflib 下載CreateGUID() UDF進行轉換。 [2] 
（4）在 hibernate（Java orm框架）中， 採用 IP-JVM啓動時間-當前時間右移32位-當前時間-內部計數（8-8-4-8-4）來組成UUID

UUID作用

UUID 的目的是讓分佈式系統中的所有元素，都能有唯一的辨識資訊，而不需要透過中央控制端來做辨識資訊的指定。如此一來，每個人都可以建立不與其它人衝突的 UUID。在這樣的情況下，就不需考慮數據庫建立時的名稱重複問題。最廣泛應用的 UUID，即是微軟的 Microsoft's Globally Unique Identifiers (GUIDs)，而其他重要的應用，則有 Linux ext2/ext3 檔案系統、LUKS 加密分割區、GNOME、KDE、Mac OS X 等等。

UUID重複機率

隨機產生的UUID（例如説由java.util.UUID類別產生的）的128個比特中，有122個比特是隨機產生，4個比特在此版本（'Randomly generated UUID'）被使用，還有2個在其變體（'Leach-Salz'）中被使用。利用生日悖論，可計算出兩筆UUID擁有相同值的機率約為：
以下是以x=2^122計算出UUID後產生碰撞的機率：
n
機率
2^36
4 x 10^-16
2^41
4 x 10^-13
2^46
4 x 10^-10
與被隕石擊中的機率比較的話，已知一個人每年被隕石擊中的機率估計為170億分之1，也就是説機率大約是0.00000000006 (6 x 10^-11)，等同於在一年內置立數十兆筆GUID併發生一次重複。換句話説，每秒產生10億筆UUID，100年後只產生一次重複的機率是50%。如果地球上每個人都各有6億筆GUID，發生一次重複的機率是50%。
產生重複GUID並造成錯誤的情況非常低，是故大可不必考慮此問題。
機率也與隨機數產生器的質量有關。若要避免重複機率提高，必須要使用基於密碼學上的假隨機數產生器來生成值才行。

UUID版本

UUID具有多個版本，每個版本的算法不同，應用範圍也不同。首先是一個特例－－Nil UUID－－通常我們不會用到它，它是由全為0的數字組成：00000000-0000-0000-0000-000000000000

UUID基於時間的UUID

基於時間的UUID通過計算當前時間戳、隨機數和機器MAC地址得到。由於在算法中使用了MAC地址，這個版本的UUID可以保證在全球範圍的唯一性。但與此同時，使用MAC地址會帶來安全性問題，這就是這個版本UUID受到批評的地方。如果應用只是在局域網中使用，也可以使用退化的算法，以IP地址來代替MAC地址－－Java的UUID往往是這樣實現的（當然也考慮了獲取MAC的難度）。

UUIDDCE安全的UUID

DCE（Distributed Computing Environment）安全的UUID和基於時間的UUID算法相同，但會把時間戳的前4位置換為POSIX的UID或GID。這個版本的UUID在實際中較少用到。

UUID基於名字的UUID（MD5）

基於名字的UUID通過計算名字和名字空間的MD5散列值得到。這個版本的UUID保證了：相同名字空間中不同名字生成的UUID的唯一性；不同名字空間中的UUID的唯一性；相同名字空間中相同名字的UUID重複生成是相同的。

UUID隨機UUID

根據隨機數，或者偽隨機數生成UUID。這種UUID產生重複的概率是可以計算出來的，但隨機的東西就像是買彩票：你指望它發財是不可能的。

UUID基於名字的UUID（SHA1）

和基於名字的UUID算法類似，只是散列值計算使用SHA1（Secure Hash Algorithm 1）算法。 [3] 

UUID編碼規則

UUID（Universally Unique Identifier）全局唯一標識符，定義為一個字符串主鍵，採用32位數字組成，編碼採用16進制，定義了在時間和空間都完全唯一的系統信息。
UUID的編碼規則：
1）1~8位採用系統時間，在系統時間上精確到毫秒級保證時間上的唯一性；
2）9~16位採用底層的IP地址，在服務器集羣中的唯一性；
3）17~24位採用當前對象的HashCode值，在一個內部對象上的唯一性；
4）25~32位採用調用方法的一個隨機數，在一個對象內的毫秒級的唯一性。
通過以上4種策略可以保證唯一性。在系統中需要用到隨機數的地方都可以考慮採用UUID算法。 [4] 
參考資料