Модуль UUID: генерация случайных идентификаторов в Python

UUID означает универсальный уникальный идентификатор — это библиотека Python, которая помогает генерировать случайные объекты из 128 бит в качестве идентификаторов. Он обеспечивает уникальность, поскольку генерирует идентификаторы на основе времени, аппаратного обеспечения компьютера (MAC и т. д.). В этом посте мы увидим, как использовать модуль Python UUID для создания универсальных уникальных идентификаторов.

Содержание

Что такое UUID?
Представления uuid1()
Компоненты uuid1()
Поля uuid1()
Генерация случайных идентификаторов, используя UUID.uuid1()
Синтаксис
Параметры
Создание уникального идентификатора для хоста, используя node и clock sequence
Недостаток uuid1()
Генерация случайных идентификаторов с помощью UUID.uuid4()
Применение uuid3() в генерации
Генерация случайных идентификаторов с помощью uuid5()
Когда и зачем использовать UUID
Заключение

Что такое UUID?

UUID — это 128-битный номер или идентификатор для уникальной идентификации конфиденциальной или нечувствительной информации, такой как файлы, пользователи, ресурсы или информация в компьютерных системах.

UUID может обеспечить уникальность идентификаторов во всем пространстве и во времени. Когда мы говорим о пространстве и времени, это означает, что UUID генерируется в соответствии со стандартом. Идентификатор не дублирует уже созданный или тот, что будет создан для идентификации чего-то другого.
Поэтому UUID выгоден там, где требуется уникальное значение.

Модуль UUID в Python реализован в соответствии с RFC 4122. RFC 4122 является стандартом и авторским правом(C) The Internet Society. Спецификация RFC 4122 включает в себя все детали и алгоритмы для создания уникальных идентификаторов всех версий. Документ RFC 4122 определяет три алгоритма для создания UUID.

Следовательно, используя модуль Python UUID, вы можете генерировать UUID версий 1, 3, 4 и 5. UUID, сгенерированный с помощью модуля uuid, неизменяем.

Модуль Python UUID предоставляет следующие версии UUID.

UUID1 генерирует UUID, используя MAC-адрес хоста, серийный (порядковый) номер и текущее время. Версия uuid1 использует MAC-адреса IEEE 802.
UUID3 и UUID5 используют криптографическое хеширование и предоставленные приложением текстовые строки для генерации UUID. UUID 3 использует хеширование MD5, а UUID 5 использует хеширование SHA-1.
UUID4 использует генераторы псевдослучайных чисел для генерации UUID. Это более безопасно.

Представления uuid1()

bytes: возвращает идентификатор в виде 16-байтовой строки.
int: возвращает идентификатор в виде 128-битного целого числа.
hex: возвращает случайный идентификатор в виде 32-символьной шестнадцатеричной строки.

Компоненты uuid1()

version: это номер версии UUID.
variant: это вариант, определяющий внутреннюю компоновку UUID.

Поля uuid1()

time_low: первые 32 бита идентификатора.
time_mid: следующие 16 бит идентификатора.
time_hi_version: следующие 16 бит идентификатора.
clock_seq_hi_variant: следующие 8 бит идентификатора.
clock_seq_low: следующие 8 бит идентификатора.
node: последние 48 бит идентификатора.
time: поле компонента времени идентификатора.
clock_seq : 14-битный порядковый номер.

Давайте извлечем и распечатаем указанную выше информацию для uuid.uuid1().

import uuid

UUID = uuid.uuid1()

print("UUID is ", UUID)
print("UUID Type is ", type(UUID))
print('UUID.bytes   :', UUID.bytes)
print('UUID.bytes_le :', UUID.bytes_le)
print('UUID.hex     :', UUID.hex)
print('UUID.int     :', UUID.int)
print('UUID.urn     :', UUID.urn)
print('UUID.variant :', UUID.variant)
print('UUID.version :', UUID.version)
print('UUID.fields  :', UUID.fields)
print("Prining each field seperately")
print('UUID.time_low            : ', UUID.time_low)
print('UUID.time_mid            : ', UUID.time_mid)
print('UUID.time_hi_version     : ', UUID.time_hi_version)
print('UUID.clock_seq_hi_variant: ', UUID.clock_seq_hi_variant)
print('UUID.clock_seq_low       : ', UUID.clock_seq_low)
print('UUID.node                : ', UUID.node)
print('UUID.time                : ', UUID.time)
print('UUID.clock_seq           : ', UUID.clock_seq)
print('UUID.SafeUUID           : ', UUID.is_safe)

import uuid

UUID = uuid.uuid1()

print("UUID is ", UUID)

print("UUID Type is ", type(UUID))

print('UUID.bytes :', UUID.bytes)

print('UUID.bytes_le :', UUID.bytes_le)

print('UUID.hex :', UUID.hex)

print('UUID.int :', UUID.int)

print('UUID.urn :', UUID.urn)

print('UUID.variant :', UUID.variant)

print('UUID.version :', UUID.version)

print('UUID.fields :', UUID.fields)

print("Prining each field seperately")

print('UUID.time_low : ', UUID.time_low)

print('UUID.time_mid : ', UUID.time_mid)

print('UUID.time_hi_version : ', UUID.time_hi_version)

print('UUID.clock_seq_hi_variant: ', UUID.clock_seq_hi_variant)

print('UUID.clock_seq_low : ', UUID.clock_seq_low)

print('UUID.node : ', UUID.node)

print('UUID.time : ', UUID.time)

print('UUID.clock_seq : ', UUID.clock_seq)

print('UUID.SafeUUID : ', UUID.is_safe)

Выход:

UUID is  a1bd0546-9b5f-11ea-899c-d0817acce8e4
UUID Type is  <class 'uuid.UUID'>
UUID.bytes   : b'\xa1\xbd\x05F\x9b_\x11\xea\x89\x9c\xd0\x81z\xcc\xe8\xe4'
UUID.bytes_le : b'F\x05\xbd\xa1_\x9b\xea\x11\x89\x9c\xd0\x81z\xcc\xe8\xe4'
UUID.hex     : a1bd05469b5f11ea899cd0817acce8e4
UUID.int     : 214987158433739041298017178985725487332
UUID.urn     : urn:uuid:a1bd0546-9b5f-11ea-899c-d0817acce8e4
UUID.variant : specified in RFC 4122
UUID.version : 1
UUID.fields  :(2713519430, 39775, 4586, 137, 156, 229254529607908)
Prining each field seperately
UUID.time_low            :  2713519430
UUID.time_mid            :  39775
UUID.time_hi_version     :  4586
UUID.clock_seq_hi_variant:  137
UUID.clock_seq_low       :  156
UUID.node                :  229254529607908
UUID.time                :  138093573625939270
UUID.clock_seq           :  2460
UUID.SafeUUID           :  SafeUUID.unknown

UUID is a1bd0546-9b5f-11ea-899c-d0817acce8e4

UUID Type is <class 'uuid.UUID'>

UUID.bytes : b'\xa1\xbd\x05F\x9b_\x11\xea\x89\x9c\xd0\x81z\xcc\xe8\xe4'

UUID.bytes_le : b'F\x05\xbd\xa1_\x9b\xea\x11\x89\x9c\xd0\x81z\xcc\xe8\xe4'

UUID.hex : a1bd05469b5f11ea899cd0817acce8e4

UUID.int : 214987158433739041298017178985725487332

UUID.urn : urn:uuid:a1bd0546-9b5f-11ea-899c-d0817acce8e4

UUID.variant : specified in RFC 4122

UUID.version : 1

UUID.fields :(2713519430, 39775, 4586, 137, 156, 229254529607908)

Prining each field seperately

UUID.time_low : 2713519430

UUID.time_mid : 39775

UUID.time_hi_version : 4586

UUID.clock_seq_hi_variant: 137

UUID.clock_seq_low : 156

UUID.node : 229254529607908

UUID.time : 138093573625939270

UUID.clock_seq : 2460

UUID.SafeUUID : SafeUUID.unknown

Генерация случайных идентификаторов, используя UUID.uuid1()

Модуль Python UUID предоставляет метод uuid1(), который генерирует случайный идентификатор, используя MAC-адрес и компонент времени.

Синтаксис

uuid.uuid1(node=None, clock_seq=None)

1	uuid.uuid1(node=None, clock_seq=None)

Параметры

node и clock_seq являются необязательными аргументами.
node — это аппаратный адрес, представляющий собой 48-битное положительное целое число. Если узел не указан, то функция uuid.getnode() используется для получения универсально администрируемых MAC-адресов текущего хоста.
Если указан clock_seq, он используется как порядковый номер. В противном случае выбирается случайный 14-битный порядковый номер.

Пример:

import uuid

print("The random <a href="https://python-lab.ru/funktsiya-id-v-python-vozvrat-identifikatora">id</a> using uuid1() is : ")
print(uuid.uuid1())

import uuid

print("The random id using uuid1() is : ")

print(uuid.uuid1())

Выход:

The random id using uuid1() is :
d8ed6420-9b50-11ea-9dad-d0817acce8e4

1 2	The random id using uuid1() is : d8ed6420-9b50-11ea-9dad-d0817acce8e4

Вы можете видеть, что мы сгенерировали случайный идентификатор. Теперь мы можем использовать этот идентификатор в любом месте нашего приложения или использовать его в криптографии для дальнейшего усиления шифрования.

Создание уникального идентификатора для хоста, используя node и clock sequence

Мы можем применить последовательность узлов и часов для явного функционирования.

import uuid

print("Use of node and clock sequence")
clock_seq = 1111
node = 0xcff7894d4a0
print(uuid.uuid1(node, clock_seq))

import uuid

print("Use of node and clock sequence")

clock_seq = 1111

node = 0xcff7894d4a0

print(uuid.uuid1(node, clock_seq))

Выход:

Use of node and clock sequence
9569ef86-9b58-11ea-8457-0cff7894d4a0

1 2	Use of node and clock sequence 9569ef86-9b58-11ea-8457-0cff7894d4a0

Метод uuid.getnode() используется для получения MAC-адреса сетевого интерфейса. Если машина имеет более одной сети с универсальным администрированием, то MAC-адреса возвращаются вместо локально администрируемых MAC-адресов.

Администрируемые MAC-адреса гарантированно будут глобально уникальными, если функция getnode() не сможет получить MAC-адрес; она возвращает случайное 48-битное число с многоадресным битом, как рекомендовано в RFC 4122.

Недостаток uuid1()

Основным недостатком метода uuid1() является то, что этот способ включает использование MAC-адреса компьютера и, следовательно, может поставить под угрозу конфиденциальность, даже если он обеспечивает уникальность. Таким образом, метод uuid1() бесполезен в приложениях, чувствительных к данным.

Генерация случайных идентификаторов с помощью UUID.uuid4()

Функция Python uuid.uuid4() возвращает случайное число. И не идет на компромисс с конфиденциальностью.

import uuid

print("The random id using uuid4() is : ")
print(uuid.uuid4())

import uuid

print("The random id using uuid4() is : ")

print(uuid.uuid4())

Выход:

The random id using uuid4() is :
2f98f4b1-81ff-4876-b0f5-a48979b04219

1 2	The random id using uuid4() is : 2f98f4b1-81ff-4876-b0f5-a48979b04219

На выходе UUID состоит из пяти компонентов, и каждый компонент имеет фиксированную длину. Символ дефиса отделяет каждый компонент. UUID представлен в формате «8-4-4-4-12». Первый компонент имеет 8 бит, второй — 4, третий — 4, четвертый — 4, а пятый — 12.

Формальное определение строкового представления UUID выглядит следующим образом.

UUID = time_low «-» time_mid «-» time_high_and_version » «clock_seq_and_reserved_And_clock_seq_low» — «Узел.

uuid4() создает случайный UUID. Вероятность столкновения мала. Когда UUID необходимо создать на отдельных машинах или вам нужно сгенерировать безопасный UUID, используйте UUID4().

Применение uuid3() в генерации

Функция uuid.uuid3 (namespace, name) генерирует UUID на основе хэша MD5 идентификатора пространства имен (который является UUID) и строки.

Модуль UUID определяет указанные ниже идентификаторы пространств имен для использования с uuid3() или uuid5().

UUID.NAMESPACE_DNS: это означает полное доменное имя. Например, google.com.
UUID.NAMESPACE_URL: когда это пространство имен определено, это означает, что это URL-адрес.
UUID.NAMESPACE_OID: когда это пространство имен определено, строка имени представляет собой OID ISO.
UUID.NAMESPACE_X500: Когда оно определено, строка имени представляет собой DN X.500 в формате DER или текстовом формате вывода.

Давайте сгенерируем случайные идентификаторы, используя uuid3().

import uuid

hosts = ['google.com', 'facebook.com', 'amazon.com']

for host in hosts:
    print('Generate uuid3')
    print(uuid.uuid3(uuid.NAMESPACE_DNS, host))

import uuid

hosts = ['google.com', 'facebook.com', 'amazon.com']

for host in hosts:

print('Generate uuid3')

print(uuid.uuid3(uuid.NAMESPACE_DNS, host))

Выход:

Generate uuid3
9a74c83e-2c09-3513-a74b-91d679be82b8
Generate uuid3
1e93767f-9f44-31f4-aa41-08c8da88a58c
Generate uuid3
c9485c47-6e77-30b4-88da-bbac9aa4ebf2

Generate uuid3

9a74c83e-2c09-3513-a74b-91d679be82b8

Generate uuid3

1e93767f-9f44-31f4-aa41-08c8da88a58c

Generate uuid3

c9485c47-6e77-30b4-88da-bbac9aa4ebf2

UUID, сгенерированные в разное время с использованием одного и того же пространства имен и одного имени, равны. Уникальные идентификаторы, сгенерированные из двух разных имен в одном и том же пространстве имен, различаются. UUID, сгенерированные из одного и того же имени в двух разных пространствах имен, отличаются.

Генерация случайных идентификаторов с помощью uuid5()

Мы можем применить ту же формулу из приведенной выше функции, но разница в том, что на этот раз мы используем функцию uuid5().

import uuid

hosts = ['google.com', 'facebook.com', 'amazon.com']

for host in hosts:
    print('Generate uuid5')
    print(uuid.uuid5(uuid.NAMESPACE_DNS, host))

import uuid

hosts = ['google.com', 'facebook.com', 'amazon.com']

for host in hosts:

print('Generate uuid5')

print(uuid.uuid5(uuid.NAMESPACE_DNS, host))

Выход:

Generate uuid5
64ee70a4-8cc1-5d25-abf2-dea6c79a09c8
Generate uuid5
03d4c789-f11c-533a-a48c-31ba2319170b
Generate uuid5
a7846505-8bcc-57b5-a555-e1f871002f46

Generate uuid5

64ee70a4-8cc1-5d25-abf2-dea6c79a09c8

Generate uuid5

03d4c789-f11c-533a-a48c-31ba2319170b

Generate uuid5

a7846505-8bcc-57b5-a555-e1f871002f46

Когда и зачем использовать UUID

В настоящее время одним из наиболее часто используемых приложений является криптография и кибербезопасность. Если вы идете в банк, то когда вы вносите деньги, создается транзакция, а затем генерируется идентификатор транзакции. Теперь мы можем использовать здесь для создания идентификатора транзакции. Мы можем использовать UUID для создания идентификатора транзакции. Так что в финансовых приложениях это может быть полезно.

UUID также полезны для создания уникального идентификатора сеанса, чтобы помочь управлению состоянием. Если вы работаете с Laravel или другим PHP Framework, то вы видели, что мы создаем идентификатор пользователя, используя технику автоинкремента. В котором каждый раз, когда создается пользователь, мы будем увеличивать его идентификатор на единицу. В этом случае мы можем легко угадать идентификатор пользователя.

Когда вы используете UUID, трудно угадать идентификатор, потому что UUID не создается в каком-либо серийном формате, поэтому трудно угадать, это серийный номер или последовательность. Таким образом, это может быть полезно и в веб-разработке. UUID имеет значительное преимущество, поскольку UUID не зависит от окружающей среды. т. е. UUID, сгенерированный на любой машине с помощью любого приложения, является универсально уникальным.

Заключение

В этом уроке, во-первых, мы поняли, что такое модуль uuid и каковы его функции, которые могут помочь нам создавать случайные идентификаторы для различных сценариев. Затем мы увидели, почему и когда мы можем использовать uuid в реальных проектах.