UUID v1 Generator

UUID v1 چیست؟

UUID v1 نسخه اصلی UUID است که در RFC 4122 (2005) استانداردسازی شده است. این نسخه شناسه‌های یکتا را با ترکیب یک تایم‌استمپ با دقت بالا با آدرس MAC میزبان تولیدکننده، به علاوه یک دنباله ساعت کوتاه برای مدیریت تداخل‌های زمانی تولید می‌کند.

از آنجا که تایم‌استمپ جاسازی شده است، مقادیر UUID v1 از همان میزبان در طول زمان به صورت یکنواخت افزایش می‌یابند — که آنها را به طور طبیعی مرتب می‌کند. این برای سیستم‌های توزیع‌شده طراحی شده بود که هر گره می‌توانست UUID‌ها را به صورت مستقل و بدون هماهنگی تولید کند.

امروزه UUID v1 عمدتاً توسط UUID v7 (قابل مرتب‌سازی، بدون افشای MAC) و UUID v4 (کاملاً تصادفی، خصوصی) جایگزین شده است. این نسخه هنوز در سیستم‌هایی مانند Apache Cassandra و پایگاه‌های داده توزیع‌شده قدیمی استفاده می‌شود.

RFC 9562 — Universally Unique IDentifiers (UUID) →

ساختار UUID v1

یک رشته UUID v1 مانند 550e8400-e29b-11d4-a716-446655440000 شش فیلد مجزا را کدگذاری می‌کند:

فیلد دنباله ساعت (clock_seq_hi_res + clock_seq_low) یک شمارنده ۱۴ بیتی است. هرگاه ساعت سیستم به عقب برگردد (مثلاً تنظیم NTP) یا سیستم بدون ذخیره آخرین تایم‌استمپ شناخته‌شده راه‌اندازی مجدد شود، افزایش می‌یابد. این از تولید UUID‌های تکراری در صورت عدم پیشروی یکنواخت ساعت جلوگیری می‌کند.

رمزگشایی تایم‌استمپ UUID v1

تایم‌استمپ ۶۰ بیتی در سه فیلد UUID پراکنده شده است. برای بازسازی زمان تولید:

1. استخراج time_low (بایت‌های ۰–۳)، time_mid (بایت‌های ۴–۵) و time_hi (بایت‌های ۶–۷ منهای nibble نسخه)
2. بازسازی: (time_hi << 48) | (time_mid << 32) | time_low
3. نتیجه یک شمارش ۶۰ بیتی از بازه‌های ۱۰۰ نانوثانیه‌ای از ۱۵ اکتبر ۱۵۸۲ (مبدأ تقویم گرگوری) است
4. تفریق افست گرگوری-به-یونیکس: ۱۲۲٬۱۹۲٬۹۲۸٬۰۰۰٬۰۰۰٬۰۰۰ (بازه‌های ۱۰۰ نانوثانیه‌ای بین ۱۵ اکتبر ۱۵۸۲ و ۱ ژانویه ۱۹۷۰)
5. تقسیم بر ۱۰٬۰۰۰ برای تبدیل بازه‌های ۱۰۰ نانوثانیه‌ای به میلی‌ثانیه
6. استفاده از نتیجه به عنوان تایم‌استمپ میلی‌ثانیه یونیکس برای ساخت یک شیء Date
7. قالب‌بندی به صورت ISO 8601 برای خروجی قابل خواندن توسط انسان

دقت تایم‌استمپ ۱۰۰ نانوثانیه است — بسیار ظریف‌تر از دقت میلی‌ثانیه UUID v7. با این حال، در عمل اکثر سیستم‌عامل‌ها وضوح ساعت زیر-میلی‌ثانیه را در دسترس نمی‌گذارند، بنابراین بیت‌های پایین‌تر اغلب صفر یا مصنوعی هستند.

نگرانی‌های حریم خصوصی

مهم‌ترین عیب UUID v1 این است که آدرس MAC میزبان تولیدکننده را در فیلد گره جاسازی می‌کند. این بدان معناست که هر UUID v1 یک اثرانگشت دائمی و منحصر به فرد جهانی از ماشینی که آن را تولید کرده است حمل می‌کند.

مهاجمی که یک UUID v1 را به دست آورد می‌تواند زمان تقریبی تولید آن و آدرس MAC میزبان تولیدکننده را بازیابی کند.

به همین دلیل، UUID v1 هرگز نباید به عنوان شناسه رو به عموم (مثلاً در URL‌ها یا پاسخ‌های API) استفاده شود، مگر اینکه با افشای این اطلاعات موافق باشید. RFC 4122 خود اشاره می‌کند که یک سیستم ممکن است از یک مقدار تصادفی ۴۸ بیتی به جای آدرس MAC استفاده کند، اما بسیاری از پیاده‌سازی‌ها این کار را نمی‌کنند.

زمانی که UUID v1 هنوز مناسب است

UUID v1 در مقابل UUID v7

UUID v7 جانشین مدرن UUID v1 برای شناسه‌های مرتب‌شده بر اساس زمان است. در اینجا یک مقایسه مستقیم آورده شده است:

برای پروژه‌های جدید، UUID v7 جایگزین مناسب UUID v1 است. ترتیب مرتب‌سازی جهانی بهتری ارائه می‌دهد — k-sortable در تمام تولیدکننده‌ها، نه فقط ترتیبی به ازای هر میزبان — بدون افشای آدرس MAC.

مثال‌های کد

UUID v1 در API‌های داخلی مرورگر موجود نیست، اما می‌توان آن را با استفاده از crypto.getRandomValues() و Date.now() ساخت. ماژول uuid پایتون آن را مستقیماً دارد؛ Go به پکیج github.com/google/uuid نیاز دارد:

// Generate a UUID v1 using the Web Crypto API
function generateUuidV1() {
  const buf = new Uint8Array(16)
  crypto.getRandomValues(buf)

  const ms = BigInt(Date.now())
  const gregorianOffset = 122192928000000000n
  const t = ms * 10000n + gregorianOffset

  const tLow   = Number(t & 0xFFFFFFFFn)
  const tMid   = Number((t >> 32n) & 0xFFFFn)
  const tHiVer = Number((t >> 48n) & 0x0FFFn) | 0x1000  // version 1

  const clockSeq    = (buf[8] & 0x3F) | 0x80  // variant 10xxxxxx
  const clockSeqLow = buf[9]

  const hex  = (n, pad) => n.toString(16).padStart(pad, '0')
  const node = [...buf.slice(10)].map(b => b.toString(16).padStart(2, '0')).join('')

  return `${hex(tLow,8)}-${hex(tMid,4)}-${hex(tHiVer,4)}-${hex(clockSeq,2)}${hex(clockSeqLow,2)}-${node}`
}

// Extract the embedded timestamp from a UUID v1
function extractTimestamp(uuid) {
  const parts = uuid.split('-')
  const tHex = parts[2].slice(1) + parts[1] + parts[0]
  const t = BigInt('0x' + tHex)
  const ms = (t - 122192928000000000n) / 10000n
  return new Date(Number(ms))
}

const id = generateUuidV1()
console.log(id)                      // e.g. "1eb5e8b0-6b4d-11ee-9c45-a1f2b3c4d5e6"
console.log(extractTimestamp(id))    // e.g. 2023-10-15T12:34:56.789Z

import uuid
from datetime import datetime, timezone

# Generate UUID v1 (uses MAC address by default)
uid = uuid.uuid1()
print(uid)

# Extract embedded timestamp
# uuid.time is 100-ns intervals since Oct 15, 1582
GREGORIAN_OFFSET = 122192928000000000  # 100-ns intervals
ts_100ns = uid.time
ts_ms = (ts_100ns - GREGORIAN_OFFSET) // 10000
dt = datetime.fromtimestamp(ts_ms / 1000, tz=timezone.utc)
print(dt.isoformat())   # e.g. "2023-10-15T12:34:56.789000+00:00"

package main

import (
    "fmt"
    "time"

    "github.com/google/uuid"  // go get github.com/google/uuid
)

func main() {
    id, _ := uuid.NewUUID()  // UUID v1
    fmt.Println(id)

    // Extract timestamp from UUID v1
    // uuid.Time is 100-ns ticks since Oct 15, 1582
    t := id.Time()
    sec  := int64(t)/1e7 - 12219292800  // convert to Unix seconds
    nsec := (int64(t) % 1e7) * 100
    ts   := time.Unix(sec, nsec).UTC()
    fmt.Println(ts.Format(time.RFC3339Nano))
}

سوالات متداول