如何生成一个较长的全局唯一标识符（GUID）？

Question

我想生成一个类似于Gmail会话密钥的长UUID。 它应该至少为256个字符，最多不超过512个字符。 它可以包含所有字母数字字符和一些特殊字符（键盘上功能键下方的字符）。 已经有类似的实现了吗？

使用C ++或C#语言

更新：GUID是不够安全的。我们已经看到碰撞的情况，需要解决。现在512是最大值，因为它将防止我们更改已经发布的内容。

更新2：对于那些坚持GUID的唯一性的人，如果有人想猜测您的下一个会话ID，他们不必计算下一个1万亿年的组合。他们只需要限制时间因素，几个小时就可以完成。

- Ron

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全球唯一不够唯一吗？ - John Rasch

@John: 你的应用程序不需要支持星际帝国吗？ - Steven Sudit

不论他所问的是否有必要，因为这是一个诚实的问题，对他进行踩票似乎毫无意义。 - Dan Tao

为什么不直接回答他的问题，不要带着讽刺和负能量呢？ - bl4ckb0l7

@Ron https://dev59.com/8HI-5IYBdhLWcg3wu7BU"这将运行的时间比小时还要长。假设它以1Ghz的速度循环（实际上不会那么快，速度要慢得多），它将运行10790283070806014188970年。这大约是宇宙存在的年龄的830亿倍。" - Andrey

Answer 1

如果您的GUID发生碰撞，我能问一下您是如何生成它们的吗？GUID基于以下内容，因此它们之间发生碰撞的概率非常小： - 60位 - 生成时的时间戳 - 48位 - 计算机标识符 - 14位 - 唯一ID - 6位是固定的

您必须在完全相同的时间内在同一台机器上运行GUID生成约50次才能有50％的碰撞几率。请注意，时间被测量到纳秒级。

更新：根据您的评论“将GUID放入哈希表中”... 碰撞不是由GUID引起的，而是由GetHashCode()方法引起的。

public override int GetHashCode()
{
    return ((this._a ^ ((this._b << 0x10) | ((ushort) this._c))) ^ ((this._f << 0x18) | this._k));
}

你可以看到它返回一个int，因此如果哈希表中有超过2 ^ 32个“GUIDs”，那么你100％会发生碰撞。

- John Rasch

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尝试在 SQL Server 2005 中插入。那是我们看到冲突的地方。 - Ron

@Ron：你可以让SQL给你生成GUID。 - Matthew Whited

这是一个很好的观点。原帖作者应该修改他的测试程序，在发生冲突时检查相等性。这样，您就可以区分具有冲突哈希码的2个GUID和2个相同的GUID。 - A. Levy

Answer 2

根据您的更新2，您对Guid的可预测性是正确的，即使MSDN也引用了这一点。这里有一个方法，它使用具有密码学强度的随机数生成器来创建ID。

static long counter; //store and load the counter from persistent storage every time the program loads or closes.

public static string CreateRandomString(int length)
{
    long count = System.Threading.Interlocked.Increment(ref counter);
    int PasswordLength = length;
    String _allowedChars = "abcdefghijkmnopqrstuvwxyzABCDEFGHJKLMNOPQRSTUVWXYZ23456789";
    Byte[] randomBytes = new Byte[PasswordLength];
    RNGCryptoServiceProvider rng = new RNGCryptoServiceProvider();
    rng.GetBytes(randomBytes);
    char[] chars = new char[PasswordLength];
    int allowedCharCount = _allowedChars.Length;
    for (int i = 0; i < PasswordLength; i++)
    {
        while(randomBytes[i] > byte.MaxValue - (byte.MaxValue % allowedCharCount))
        {
            byte[] tmp = new byte[1];
            rng.GetBytes(tmp);
            randomBytes[i] = tmp[0];
        }
        chars[i] = _allowedChars[(int)randomBytes[i] % allowedCharCount];
    }
    byte[] buf = new byte[8];
    buf[0] = (byte) count;
    buf[1] = (byte) (count >> 8);
    buf[2] = (byte) (count >> 16);
    buf[3] = (byte) (count >> 24);
    buf[4] = (byte) (count >> 32);
    buf[5] = (byte) (count >> 40);
    buf[6] = (byte) (count >> 48);
    buf[7] = (byte) (count >> 56);
    return Convert.ToBase64String(buf) + new string(chars);
}

编辑：我知道由于allowedCharCount不能被255整除，存在一些偏差，如果在余数的无人区落地，可以通过丢弃和获取新的随机数来消除偏差。

编辑2-不能保证唯一性，您可以持有一个静态的64位（如果需要更高）单调计数器，将其编码为base46，并将其作为ID的前4-5个字符。

更新-现在保证唯一性。

更新2：算法现在更慢了，但移除了偏差。

编辑：我刚进行了一项测试，我想让您知道ToBase64String可能会返回非字母数字字符（例如1编码为"AQAAAAAAAAA="），以便您知道。

新版本：

从Matt Dotson的回答中获取，如果您对键空间不是太担心，那么可以按照这种方式进行，它将运行得快得多。

public static string CreateRandomString(int length)
{
    length -= 12; //12 digits are the counter
    if (length <= 0)
        throw new ArgumentOutOfRangeException("length");
    long count = System.Threading.Interlocked.Increment(ref counter);
    Byte[] randomBytes = new Byte[length * 3 / 4];
    RNGCryptoServiceProvider rng = new RNGCryptoServiceProvider();
    rng.GetBytes(randomBytes);

    byte[] buf = new byte[8];
    buf[0] = (byte)count;
    buf[1] = (byte)(count >> 8);
    buf[2] = (byte)(count >> 16);
    buf[3] = (byte)(count >> 24);
    buf[4] = (byte)(count >> 32);
    buf[5] = (byte)(count >> 40);
    buf[6] = (byte)(count >> 48);
    buf[7] = (byte)(count >> 56);
    return Convert.ToBase64String(buf) + Convert.ToBase64String(randomBytes);
}

- Scott Chamberlain

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从技术上讲，你仍然不能保证是唯一的。当计数器位用尽并开始循环时，你将面临非常遥远的碰撞可能性。如果你要保持一个计数器，那么你可以使用System.Numerics.BigInteger并永远计数。 - Matt Dotson

如果他每秒生成11,574个新ID（每天10亿个）24小时不停歇，一年365天，那么需要5050万年才能用完这些ID。我认为64位就足够了。 - Scott Chamberlain

使用您的随机字符串生成方法，例如，用于生成唯一产品密钥是否安全？ - David Anderson

@DavidAnderson 是的，但如果产品密钥要在客户端上进行验证，而不连接到服务器以检查其是否有效，则无法工作。对于这种方法，您需要某种方式来验证密钥是否“正确”。请参见此SO问题以了解如何执行此操作。 - Scott Chamberlain

我已经编写并准备好了一个激活服务器，我只是想确保密钥生成算法足够好（我测试了生成100万个唯一密钥，并且没有冲突），所以它看起来是一个很好的方法。 :) 我曾经在Base32Encoding和其他相关事物上苦苦挣扎。 - David Anderson

请查看RubbishSoft LongGuid：http://rubbishsoft.com/libraries/longguid（是的，这只是一个玩笑）。 - Giorgi Chakhidze

Answer 3

StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < HOW_MUCH_YOU_WANT / 32; i++)
   sb.Append(Guid.NewGuid().ToString("N"));
return sb.ToString();

但是为了什么？

- Andrey

Answer 4

问题在于“为什么”，而非“如何”。会话ID比GUID更长是无用的，因为它已经足够大，可以防止暴力攻击。

如果您担心预测GUID，请不要担心。与早期的连续GUID不同，V4 GUID是基于RC4的密码学安全的。我所知道的唯一漏洞取决于完全访问生成值的进程的内部状态，因此，如果您只有GUID的部分序列，则无法实现漏洞利用。

如果您很担心，可以生成GUID，并使用诸如SHA-1之类的散列进行哈希处理。但是，这是浪费时间。如果您担心会话劫持，应该查看SSL，而不是这个。

- Steven Sudit

Answer 5

byte[] random = new Byte[384];

//RNGCryptoServiceProvider is an implementation of a random number generator.
RNGCryptoServiceProvider rng = new RNGCryptoServiceProvider();
rng.GetBytes(random);
var sessionId = Convert.ToBase64String(random);

你可以将Base64编码中的“/”和“=”替换为任何你接受的特殊字符。

Base64编码会创建一个比字节数组大4/3的字符串（因此384字节应该给你512个字符）。

这应该比使用Base16（hex）编码的guid具有更多的值，512^16与512^64相比。

另外，如果你要把它们放在SQL Server中，请确保关闭大小写不敏感。

- Matt Dotson

Answer 6

有两种非常简单的方法（C#）：

1）使用Guid.NewGuid().ToString("N")生成一堆GUID。每个GUID将是32个字符长，因此只需生成8个GUID并将它们连接起来即可获得256个字符。

2）创建一个常量字符串（const string sChars = "abcdef"），其中包含您想要在UID中使用的可接受字符。然后，在循环中，通过随机生成从0到可接受字符（sChars）字符串长度的数字来随机选择该字符串中的字符，并将它们连接在一个新字符串中（使用stringbuilder可以使其更具性能，但string也可以工作）。

- Jeremy

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后一种技术并不保证唯一性，因为它是随机的。虽然不太可能发生冲突，但也不能保证。 - Will Hartung

当然，第一种技术也不能保证唯一性，并且与第二种技术相比更容易冲突。 :) - Stephen Cleary

Answer 7

你可能想查看boost的Uuid Library。它支持多种生成器，包括一个随机生成器可能适合你的需求。

- Alan

Answer 8

我会使用std::time()的哈希值，通常是sha512。 例如（使用crypto++进行sha哈希+ base64编码）。

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <ctime>
#include <crypto++/sha.h>
#include <crypto++/base64.h>

int main() {
    std::string digest;
    std::stringstream ss("");
    ss << std::time(NULL);

    // borrowed from http://www.cryptopp.com/fom-serve/cache/50.html
    CryptoPP::SHA512 hash;
    CryptoPP::StringSource foo(ss.str(), true,
        new CryptoPP::HashFilter(hash,
           new CryptoPP::Base64Encoder(
               new CryptoPP::StringSink(digest))));
    std::cout << digest << std::endl;

    return 0;
}

- user180100

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我也是这个想法。 - Ron

Answer 9

https://github.com/bigfatsea/SUID 简单唯一标识符

虽然是用Java编写的，但可以轻松移植到任何其他语言。您可以期望在同一实例136年后出现重复的ID，对于中小型项目来说已经足够好了。

示例：

long id = SUID.id().get();

- BigFatSea