Was ist UUID (Universal Unique Identifier)?

Eine UUID oder Universal Unique Identifier ist eine 128-Bit-Zahl, die zur individuellen Identifizierung von Daten in Computersystemen verwendet wird. Es ist so konzipiert, dass es weltweit einzigartig ist und das Risiko einer versehentlichen Duplizierung zwischen verschiedenen Geräten minimiert Datenbanken und Systeme, auch solche, die unabhängig voneinander arbeiten. Dieses Konzept ist entscheidend für Datenintegrität und Konsistenz, insbesondere bei groß angelegten Bereitstellungen oder verteilten Computerumgebungen.

Was ist UUID?

UUID ist eine standardisierte 128-Bit Format für String-IDs, das die Eindeutigkeit über verschiedene Systeme und Datenbanken hinweg gewährleistet. Dieses Format wird häufig verwendet in Software. Entwicklung, um eindeutige Identifikatoren zuzuweisen, ohne dass eine nennenswerte zentrale Koordination erforderlich ist. Stellen Sie sich eine riesige Bibliothek mit unzähligen Büchern vor. Jedes Buch, dem eine eindeutige UUID zugewiesen wurde, wäre leicht identifizierbar und abrufbar, unabhängig von seiner Position in einem Regal oder ob es in eine andere Bibliothek übertragen wurde.

UUID vs. OID

Während UUIDs und Object Identifiers (OIDs) eindeutige Identifikatoren bereitstellen, unterscheiden sie sich in Struktur und Verwendung.

UUIDs sind 128-Bit-Identifikatoren, die mit generiert werden Algorithmen die Einzigartigkeit ohne zentrale Verwaltung gewährleisten. Da es keine zentrale Autorität gibt, eignen sie sich ideal für Szenarien, in denen die Koordination komplex ist, wie z. B. Softwareentwicklung und verteilte Systeme, bei denen ein flaches, nicht hierarchisches Format erforderlich ist.

OIDs sind hierarchische, durch Punkte getrennte Kennungen, die von Registrierungsbehörden verwaltet werden und sich für strukturierte Umgebungen wie Netzwerkmanagement und Telekommunikation eignen, in denen eine zentrale Kontrolle über Namespaces möglich ist. OIDs folgen einem hierarchischen, zugewiesenen System, das von Organisationen verwaltet wird, was zu einer baumartigen Struktur führt. Eine OID könnte beispielsweise ein bestimmtes Unternehmen innerhalb einer größeren Branchenkategorie repräsentieren.

Wie funktioniert UUID?

Spezifische Algorithmen erstellen UUIDs, um sicherzustellen, dass jede ID eindeutig ist. Diese Algorithmen können Faktoren wie die aktuelle Uhrzeit, die Netzwerkadresse des Hosts (MAC-Adresse) und Zufallszahlen. Dieser Ansatz, insbesondere in den Versionen 1 und 4 der UUID-Spezifikation, trägt dazu bei, sicherzustellen, dass Bezeichner für alle Benutzer und Systeme eindeutig sind. UUIDs der Version 1 nutzen beispielsweise eine Kombination aus der MAC-Adresse und dem Zeitstempel der Maschine und bieten ein hohes Maß an Eindeutigkeit, offenbaren jedoch möglicherweise einige Informationen über die generierende Maschine. UUIDs der Version 4 hingegen basieren ausschließlich auf Zufallszahlen, was sie unvorhersehbar und anonym macht.

Wofür wird UUID verwendet?

Softwareentwicklung und Datenbankarchitektur nutzen UUIDs, um Informationen effizient und ohne nennenswerten Aufwand oder Koordination eindeutige Kennungen zuzuweisen. 

Diese Identifikatoren finden in verschiedenen Bereichen häufig Verwendung:

• Identifizieren von Datenbankeinträgen. Zum Beispiel Kundendatensätze auf einer E-Commerce-Plattform. Jeder Datensatz kann eine UUID haben, um sicherzustellen, dass keine Duplikate vorhanden sind.
• Systemkomponenten. Softwaremodule profitieren von eindeutigen Identifikatoren, die durch UUIDs bereitgestellt werden.
• Transaktionen. Mit UUIDs wird die Verfolgung von Finanztransaktionen oder Datenaktualisierungen einfacher.
• Synchronisierung über verteilte Systeme hinweg. Wenn Daten über mehrere repliziert werden servers, UUIDs gewährleisten Konsistenz, indem sie eine eindeutige Identifizierung garantieren.

UUIDs stellen sicher, dass jedes Element eindeutig ist und in verschiedenen Programmen oder Komponenten eindeutig referenziert werden kann. Beispielsweise könnte eine Social-Media-Plattform UUIDs verwenden, um einzelne Benutzerprofile, Beiträge und Kommentare zu identifizieren.

UUID-Varianten

UUID-Varianten spiegeln die Anpassungsfähigkeit des Systems wider und sind jeweils auf bestimmte Umgebungen und Verwendungszwecke zugeschnitten.

Hier ist eine Übersicht der UUID-Varianten:

1. DCE-Standard. Die vorherrschende Variante, festgelegt durch das Distributed Computing Environment (DCE), deckt durch den Einsatz unterschiedlicher Generierungsmethoden ein breites Anwendungsspektrum ab. Es ist auf Robustheit in verteilten Systemen ausgelegt.
2. NCS-Kompatibilität. Um die Abwärtskompatibilität mit dem älteren Network Computing System (NCS) sicherzustellen, behält eine Variante das NCS-UUID-Format bei. Dies ist von entscheidender Bedeutung für Systeme, die weiterhin mit NCS-basierten UUIDs interagieren, obwohl deren Verwendung in neuen Systemen begrenzt ist.
3. Microsoft-GUIDs. Die GUIDs von Microsoft sind ein spezieller Fall von UUIDs, die auf das Windows-Ökosystem zugeschnitten sind. GUIDs ähneln zwar DCE-Standard-UUIDs, können jedoch leicht variieren, insbesondere in älterer Microsoft-Software, um spezifischen Anforderungen in Windows-Anwendungen gerecht zu werden.
4. Zukünftige Varianten. Die UUID-Spezifikation reserviert Bits für zukünftige Erweiterungen, sodass im Zuge der technologischen Weiterentwicklung neue Varianten entstehen können. Dadurch wird sichergestellt, dass das UUID-System bestehen bleibt flexfähig und bereit, Methoden der neuen Generation zu übernehmen oder sich an neue Technologien anzupassen.

UUID-Versionen

Es gibt fünf Haupt-UUID-Versionen, die jeweils unterschiedliche Methoden verwenden, um die Eindeutigkeit zu gewährleisten:

• Version 1. Verwendet die MAC-Adresse des Host-Computers und den aktuellen Zeitstempel. Obwohl es höchst einzigartig ist, könnte es Informationen über die erzeugende Maschine preisgeben.
• Version 2. Wie Version 1 enthält es zusätzliche Informationen zur DCE-Sicherheit.
• Versionen 3 und 5. Generiert von Hashing eine Namespace-ID (denken Sie an eine Kategoriebezeichnung) und einen Namen (ein bestimmtes Element innerhalb dieser Kategorie). Version 3 verwendet MD5, während Version 5 SHA-1 (Hashing-Algorithmen) verwendet. Abhängig vom gewählten Hashing-Algorithmus bieten diese Versionen einige Anpassungsmöglichkeiten, sind jedoch möglicherweise nicht kryptografisch sicher.
• Version 4. Erstellt mit Zufalls- oder Pseudozufallszahlen. Aufgrund ihrer inhärenten Zufälligkeit und Anonymität ist dies die häufigste Version.

Vor- und Nachteile der UUID

Berücksichtigen Sie bei der Entscheidung, UUIDs in Ihren Systemen zu verwenden, sowohl deren Vorteile als auch mögliche Nachteile.

Vorteile

Hier sind die Vorteile von UUID:

• Einzigartigkeit und Dezentralisierung. Das Design von UUIDs ermöglicht die Generierung ohne zentrale Autorität, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Duplizierung erheblich verringert wird. Dies ist von entscheidender Bedeutung für verteilte Systeme oder Szenarien, in denen eine zentrale Koordination möglicherweise unpraktisch oder unerwünscht ist.
• Vielseitigkeit. UUIDs können auf verschiedene Weise eingesetzt werden Anwendungen, wodurch ihr Nutzen über verschiedene Systeme hinweg verbessert wird. Ihr standardisiertes Format gewährleistet die Kompatibilität zwischen verschiedenen Softwareumgebungen.

Nachteile

Dies sind die Nachteile von UUID:

• Größe und Lesbarkeit. Die 128-Bit-Größe von UUIDs macht sie größer und weniger benutzerfreundlich als einfachere Bezeichner wie numerische IDs. Darüber hinaus ist ihr Format (z. B. 123e4567-e89b-12d3-a456-426655440000) nicht leicht lesbar. Während dies für interne Systemvorgänge möglicherweise kein Problem darstellt, kann es für benutzerorientierte Anwendungen umständlich sein.
• Mögliche Vorhersehbarkeit. Bestimmte Versionen von UUIDs können unbeabsichtigt Informationen darüber preisgeben, wann und wo sie generiert wurden, was in manchen Kontexten ein Sicherheits- oder Datenschutzrisiko darstellt. UUIDs der Version 1 kodieren beispielsweise die MAC-Adresse, die zur Identifizierung des Netzwerks verwendet werden kann, mit dem ein Gerät verbunden ist. Für interne Systeme stellt dies möglicherweise kein großes Problem dar, könnte jedoch ein Problem für die Anonymisierung von Daten oder den Schutz der Privatsphäre der Benutzer darstellen.

Wie erstelle ich eine UUID?

Das Generieren von UUIDs ist in allen Bereichen unkompliziert Entwicklungsumgebungen Verwendung integrierter Bibliotheken oder externer Tools, die für diesen Zweck entwickelt wurden. Python bietet die UUID-Bibliothek, die eine einfache Methode zum Erstellen von UUIDs in verschiedenen Versionen bietet, die jeweils für bestimmte Anwendungen geeignet sind.

Um eine UUID zu generieren, importieren Sie normalerweise die Bibliothek, wählen die gewünschte UUID-Versionsfunktion aus (z. B. uuid4 für eine völlig zufällige UUID) und rufen sie auf, um eine eindeutige Kennung zu erhalten. Dieser Prozess ermöglicht Entwicklern die einfache Integration eindeutiger Bezeichner in ihre Anwendungen, ohne dass umfassende Kenntnisse der zugrunde liegenden Generierungsalgorithmen erforderlich sind.