UUID - 通用唯一识别码

通用唯一识别码（英语：Universally Unique Identifier，UUID），是用于计算机体系中以识别信息数目的一个 128 位标识符，还有相关的术语：全局唯一标识符（GUID）。

根据标准方法生成，不依赖中央机构的注册和分配，UUID 具有唯一性，这与其他大多数编号方案不同。重复 UUID 码概率接近零，可以忽略不计。

其目的，是让分布式系统中的所有元素，都能有唯一的辨识信息，而不需要通过中央控制端来做辨识信息的指定。如此一来，每个人都可以创建不与其它人冲突的 UUID。在这样的情况下，就不需考虑数据库创建时的名称重复问题。

定义

UUID 是由一组 32 位数的 16 进制数字所构成，是故 UUID 理论上的总数为 1632=212816^{32} = 2^{128}1632=2128 ，约等于 3.4×10383.4 \times 10^{38}3.4×1038 。也就是说若每纳秒产生 1 兆个 UUID，要花 100 亿年才会将所有 UUID 用完。

UUID 的标准型式包含 32 个 16 进制数字，以连字号分为五段，形式为 8-4-4-4-12 的 32 个字符。示例： 376f844e-4df4-4743-8d91-60148b76b9de

UUID 数据规模对比

分类	数据量	单位	数字
一张电报	100 B	B	1
一个笑话	1 KB	KB	1,024
一页书籍	10 KB
一张低分辨率照片	100 KB
一部微型小说	1 MB	MB	1,048,576
一次胸透视	10 MB
一章百科全书	50 MB
一部广播级质量电影	1 GB	GB	1,073,741,824
一卷大型数字磁带	100 GB
五万棵树制成的纸	1 T8	TB	1,099,511,627,776
一套大型存储系统	50 TB
NASA EOS 对地观测系统三年数据	1 PB	PB	1,125,899,906,842,624
所有印刷材料	200 PB
全人类说过的所有的话	5 EB	EB	1,152,921,504,606,846,976
2020 年全球预计数据量	45 ZB	ZB	1,180,591,620,717,411,303,424
	1 YB	YB	1,208,925,819,614,629,174,706,176
	1 NB	NB	1,237,940,039,285,380,274,899,124,224
	1 DB	DB	1,267,650,600,228,229,401,496,703,205,376
GUID			340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456

格式

在其规范的文本表示中，UUID 的 16 个 8 位字节表示为 32 个十六进制（基数 16）数字，显示在由连字符分隔 ‘-’ 的五个组中，“8-4-4-4-12” 总共 36 个字符（32 个字母数字字符和 4 个连字符）。例如：

b8b6564e-2011-42aa-828f-bcc52443c4d4

xxxxxxxx-xxxx-Mxxx-Nxxx-xxxxxxxxxxxx

四位数字 M 表示 UUID 版本，数字 N 的一至三个最高有效位表示 UUID 变体。在例子中，M 是 4 而且 N 是 8 (10xx)，这意味着此 UUID 是 “变体 1”、“版本 4” UUID；

N：变体 0 （0xxx），变体 1 （10xx），变体 2 （11xx），变体 3 （111x）。目前使用变体 1，所以只能是 8，9，a，b 中的一个。

M：目前 UUID 标准只有 5 个版本，所以只会是 1，2，3，4，5

规范的 8-4-4-4-12 格式字符串基于 UUID 的 16 个字节（128 bit）的 “记录布局”：

UUID record layout

Name	Length (bytes)	Length (hex digits)	Contents
`time_low`	4	8	整数：低位 32 bits 时间
`time_mid`	2	4	整数：中间位 16 bits 时间
`version` `time_hi`	2	4	最高有效位中的 4 bits “版本”，后面是高 12 bits 的时间
`res` `clock_seq_hi` `clock_seq_low`	2	4	最高有效位为 1-3 bits “变体”，后跟 13-15 bits 时钟序列
`node`	6	12	48 bits 节点 ID

UUID 变体（Variants）

为了能兼容过去的 UUID，以及应对未来的变化，因此有了变体（Variants）这一概念。目前已知的变体有如下几种：

variant 0：0xxx。为了向后兼容预留。
variant 1：10xx。当前正在使用的。
variant 2：11xx。为早期微软 GUID 预留。
variant 3：111x。为将来扩展预留。目前暂未使用。

因此，可以认为，目前正在使用的 UUID 都是 variant1，取值是 8，9，a，b 中的一个。

UUID 版本（Version）

version 1：0001。基于时间和 MAC 地址。由于使用了 MAC 地址，因此能够确保唯一性，但是同时也暴露了 MAC 地址，私密性不够好。
version 2：0010。DCE 安全的 UUID。该版本在规范中并没有仔细说明，因此并没有具体的实现。
version 3：0011。基于名字空间 (MD5)。用户指定一个名字空间和一个字符串，通过 MD5 散列，生成 UUID。字符串本身需要是唯一的。
version 4：0100。基于随机数。虽然是基于随机数，但是重复的可能性可以忽略不计，因此该版本也是被经常使用的版本。
version 5：0101。基于名字空间 (SHA1)。跟 Version 3 类似，但是散列函数编程了 SHA1。

UUID 版本 1 （时间 + MAC 地址）

60 bit 时间戳（time_low + time_mid + time_hi） + 48 bit MAC地址（node） + 13/14 bit 时钟序列（clock_seq_hi clock_seq_low）。

60 bit 时间戳：以 1582 年 10 月 15 日午夜起协调世界时（UTC）以来的 100 纳秒间隔数，最大日期在公元 3400 年左右（RFC 4122，只用了 59 bit），所以这个 60 bit 时间戳是有符号的（最高位表示正负）。但是某些软件会将其视为无符号，最大日期为公元 5236 年。

48 bit MAC地址：来自生成 UUID 的计算机。但是依赖于计算机设备，且暴露了 MAC 地址不安全。

13/14 bit 时钟序列：扩展了时间戳，尽可能避免短时间内生成两组相同 UUID 的风险（主要是网络多设备生成 UUID 碰撞），与 60 bit 时间戳能够组成 74 bit 的时间信息。

UUID 版本 2 （时间 + MAC 地址，DCE 安全版本）

RFC 4122 保留了 “DCE security” UUID 的 “版本 2” ; 但它没有提供任何细节。因此，许多 UUID 实现省略了 “版本 2” 。

这里不做介绍。

UUID 版本 3 （名字空间 MD5 散列）

用户指定一个名字空间和一个字符串，通过 MD5 散列生成 UUID。

这个版本的 UUID 保证了：相同名字空间中不同名字生成的 UUID 的唯一性；不同名字空间中的 UUID 的唯一性；相同名字空间中相同名字的 UUID 重复生成是相同的。

MD5 算法能够生成 128 bit 的数据，然后将其中的 4 bit 改为固定的版本号（version），1-3 bit 改为变体（Variants）。

UUID 版本 4 （随机）

4 bit 为固定的版本号（version），1-3 bit 改为变体（Variants），其它为随机生成。

理论上各个设备生成的随机数，重复的可能性很低。

但是由于一些伪随机数发生器缺少必要的熵来产生足够的伪随机数。如果不能很好的保证随机性，建议采用版本 3 或版本 5 生成 UUID。

UUID 版本 5 （名字空间 SHA1 散列）

与版本 3 类似，用户指定一个名字空间和一个字符串，通过 SHA1 生成 UUID。（其中使用的字符串必须唯一）

只是 SHA1 生成 160 bit 的散列，需要截断为 128 bit。