UUID(Universally Unique Identifier)란?

UUID는 128비트 길이의 고유 식별자로, 중앙 관리 시스템 없이도 전 세계적으로 유일한 ID를 생성할 수 있도록 설계되었습니다.

RFC 4122 표준으로 정의되어 있으며, 일반적으로 다음과 같은 형태로 표현됩니다

`550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000`

8-4-4-4-12 형식의 16진수로 구성되며, 하이픈으로 구분된 5개의 그룹으로 이루어집니다.

 

UUID의 구조

UUID는 총 128비트(16바이트)로 구성되며, 다음과 같이 분해할 수 있습니다.

`xxxxxxxx-xxxx-Mxxx-Nxxx-xxxxxxxxxxxx`

• time_low (32비트): 타임스탬프의 하위 32비트
• time_mid (16비트): 타임스탬프의 중간 16비트
• time_hi_and_version (16비트): 타임스탬프의 상위 12비트와 버전 4비트
• clock_seq_and_reserved (8비트): 클럭 시퀀스 6비트와 변형 2비트
• node (48비트): 노드 식별자 (보통 MAC 주소)

여기서 M은 UUID 버전을 나타내고, N은 variant를 나타냅니다.

 

UUID 버전

UUID는 여러 버전이 있으며, 각각 다른 생성 방식을 사용합니다.

UUID v1 (타임스탬프 기반)

• 생성 방식: MAC 주소 + 타임스탬프 + 클럭 시퀀스
• 장점: 시간 순서대로 정렬 가능
• 단점: MAC 주소 노출로 인해 보안 문제, 생성 시간 유추 가능

import uuid

id_v1 = uuid.uuid1()
print(id_v1)
# 6ba7b810-9dad-11d1-80b4-00c04fd430c8

 

UUID v3 (MD5 해시 기반)

• 생성 방식: 네임스페이스 + 이름을 MD5 해싱
• 장점: 동일한 입력에 대해 동일한 UUID 생성 
• 단점: MD5의 보안 취약성

import uuid

namespace = uuid.NAMESPACE_DNS
name = "example.com"
id_v3 = uuid.uuid3(namespace, name)
print(id_v3)
# 9073926b-929f-31c2-abc9-fad77ae3e8eb

UUID v4 (랜덤 기반)

• 생성 방식: 무작위 또는 의사 난수
• 장점: 동일한 입력에 대해 동일한 UUID 생성 
• 단점: MD5의 보안 취약성

import uuid

id_v4 = uuid.uuid4()
print(id_v4)  
# 3d6f8e29-f5a2-4c3b-9e1a-7b8c9d0e1f2a

UUID v5 (SHA-1 해시 기반)

• 생성 방식: 네임스페이스 + 이름을 SHA-1 해싱
• 장점: v3보다 보안성 향상, 결정적 생성
• 단점: 시간 순서 정렬 불가

import uuid

namespace = uuid.NAMESPACE_DNS
name = "example.com"
id_v5 = uuid.uuid5(namespace, name)
print(id_v5)
# cfbff0d1-9375-5685-968c-48ce8b15ae17

UUID v7 (타임스탬프 정렬 가능)

• 생성 방식: 유닉스 타임스탬프 + 랜덤 비트
• 장점: 시간 순서 정렬 가능(데이터베이스 인덱스 성능)+ v1의 프라이버시 문제 해결
• 단점: 비교적 최신 표준 (2024년 RFC 9562)

import { randomUUID } from 'crypto';
import { v7 as uuidv7 } from 'uuid';

const id_v7 = uuidv7();
console.log(id_v7);
# 019a7c26-5633-74a8-9c96-787e35f72e22

 

버전	사용 사례
v1	레거시 시스템, 타임스탬프 필요
v3	결정적 ID 필요 (MD5 허용)
v4	범용적인 고유 ID
v5	결정적 ID 필요 (보안 중요)
v7	DB 인덱싱, 시간 순서 정렬 필요

 

UUID의 장점

1. 분산 환경 친환적- 중앙 서버 없이도 각 노드에서 독립적으로 고유 ID를 생성할 수 있습니다.
2. 충돌 확률 극소- UUID v4의 경우, 10억 개를 생성해도 충돌 확률 0.0000001% 수준입니다.
   
   
3. 이식성- 프로그래밍 언어와 플랫폼에 관계없이 동일한 형식을 사용합니다.
   
   
4. 예측 불가능성- 보안이 중요한 경우 v4 또는 v7을 사용하면 다음 ID를 예측할 수 없습니다.

UUID의 단점

1. 저장 공간- 문제: 128비트(16바이트)는 일반적인 정수형보다 큽니다.
   - 해결: 바이너리 형태로 저장하거나, 필요시 Base64 인코딩 사
2. 인덱싱 성능 (v4의 경우)- 문제: 랜덤한 값으로 인해 B-tree 인덱스에서 성능 저하
   - 해결: UUID v7 또는 ULID 사용
3. 가독성- 문제: 긴 문자열로 디버깅 시 불편
   - 해결: 로그나 UI에서는 앞 8자만 표시

function shortUuid(uuid) {
    return uuid.split('-')[0];
}

console.log(shortUuid('550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000')); 
// "550e8400"

UUID vs 다른 식별자

• vs Auto-increment ID
  • UUID 장점: 분산 환경, 병합 이용
  • Auto-increment 장점: 작은 크기, 빠른 인덱싱
• vs Snowflake ID
  • UUID 장점: 표준화, 간단한 구현
  • Snowflake 장점: 시간 순서 정렬, 더 작은 크기 (64비트)
• vs ULID (Universally Unique Lexicographically Sortable Identifier)
  • UUID v7 장점: 표준, 광범위한 지원
  • ULID 장점: 더 나은 가독성, Base32 인코딩
• 보안 고려사항
  • v1 사용 주의: MAC 주소 노출로 인한 프라이버시 문제
  • v4 권장: 예측 불가능한 랜덤 생성
  • 암호학적 안정성: 보안이 중요한 경우 암호학적으로 안전한 난수 생성기 사용 확인

import secrets
import uuid

def secure_uuid4():
    return uuid.UUID(bytes=secrets.token_bytes(16), version=4)

id = secure_uuid4()
print(id)
# a25bca53-39b3-4183-974a-e1baebb8502f

 

결론

UUID는 분산 시스템에서 고유 식별자를 생성하는 검증된 방법입니다.

각 버전의 특징을 이해하고 사용 사례에 맞게 선택한다면, 확장 가능하고 안정적인 시스템을 구축할 수 있습니다.

• 일반적인 경우: UUID v4
• 시간 순서 정렬 필요: UUID v7
• 결정적 생성 필요: UUID v5
• 래거시 호환: UUID v1