ID生成（AUTO_INCREMENT, UUID等）

ID生成（AUTO_INCREMENT, UUID等）#

概要#

IDの生成は

RDBMSでの主キー設計
S3バケットでのファイル名設計
WEBサイトでのURL設計

などで必要になる。

主に「ソートが可能か」「分散システムで扱いやすいか」「推測されやすいか」など様々な観点で優れたアルゴリズムが考案されてきた。
RFCで標準化されているものとしてはUUIDv7（2024年）が最新。

（参考：主キーはもう「UUIDv7」一択なのか？〜 ID技術の歴史的変遷と現時点の最適解〜）

アルゴリズム	時系列ソート	分散システム	耐推測性	JSの相性
AUTO_INCREMENT	✅	❌	❌（連番で推測容易）	✅
UUIDv4	❌	✅	✅（ランダム）	✅
UUIDv7	✅	✅	⚠️（時刻が露出）	✅
ULID	✅	✅	⚠️（時刻が露出）	✅
Snowflake	✅	✅	❌（構造的に推測可能）	⚠️

主要なID生成方法#

AUTO_INCREMENT（連番）#

MySQLの AUTO_INCREMENT や PostgreSQLの SERIAL などの連番ID

値の例#

1, 2, 3, 4, ...

アルゴリズム概要#

DBが内部カウンタを持つ
INSERTごとに +1
トランザクションとロックにより一意性を保証

next_id = last_id + 1

長所#

シンプル・高速、B-Treeと相性がいい
ストレージ効率が良い（INT/BIGINT） → 64bit程度
ソート不要（順序＝時間）

短所#

分散環境と相性が悪い（単一ノード前提）：分割（シャーディング）してても、「next_idは？」の問い合わせは中央のRDBMSに問い合わせる必要
IDから件数・増加速度が推測可能（情報漏洩）

UUIDv4#

UUID（Universally Unique Identifier）は2005年にRFC 4122で提案されたID生成方法。 RFC 4122でUUIDv1~v5が提案された。

値の例#

8桁-4桁-4桁-4桁-12桁のフォーマットとなっている

4e5700a4-8775-4b81-b064-40dc1327cdf5

UUIDv1では1~3番めの項がタイムスタンプで最後の12桁がMACアドレスといった意味合いで分けられていた

UUIDv4では 乱数[8桁]-乱数[4桁]-先頭1桁がバージョン(4=v4, 7=v7) [4桁]-先頭1桁がvariant[4桁]-乱数[12桁] と、ほぼ乱数で埋められている

xxxxxxxx-xxxx-4xxx-axxx-xxxxxxxxxxxx
              ↑    ↑
           version variant

アルゴリズム概要#

UUIDv4は「ランダムな122ビット値で生成される一意識別子」

122bit：乱数
6bit：固定（version/variant）
- versionは4に固定
- variantは8~b

現在はv4やv7が主流。なお同じRFCに記載されたv1~v5は次のようになっている

UUIDv1：時間＋MACアドレスを埋め込む。マシンのMACアドレスを直接含むためセキュリティリスク（特定可能性）が高く、加えて時間のバイト並びの都合でDBでのソートにも不向き
UUIDv2：POSIXのUIDなどを埋め込んだ特殊仕様
UUIDv3 / v5：任意の入力値（文字列など）をハッシュ化（v3はMD5、v5はSHA-1）して生成する「同一入力からは常に同じIDが生成される（決定論的）」特殊な用途のUUID

長所#

分散環境と相性がいい
- 122bitのとりうる値の数は \(2^{122} \approx 5.3 \times 10^{36}\) （5.3澗）と非常に大きく、衝突確率が極めて低い
オフライン生成可能（DB不要）
連番と違い、次の値が推測困難（セキュリティ的に良い）

短所#

インデックス性能が悪い（ランダム挿入）
サイズが大きい（16byte）
可読性が低い

なお、Pythonだと標準パッケージのuuidから簡単に利用できる

from uuid import uuid4
uuid4()

UUID('2135b975-4b50-4816-87fe-bf711a56a145')

Snowflake ID（Twitter Snowflake）#

Twitter（現：X）が設計した、分散システムでソート可能な一意なIDを生成するアルゴリズム

値の例#

64bit整数で表現される

1463248576239845376

アルゴリズム概要#

64bit整数をビット分割

| 1bit | 41bit        | 10bit        | 12bit        |
| 符号 | タイムスタンプ | ノードID     | シーケンス番号 |

41bit: timestamp
- ミリ秒単位の時間 → これによりソート可能
- 約69年分使える
10bit: node ID / マシンID
- 最大1024ノード
12bit: sequence
- 同一ミリ秒内でのカウンタ
- 1ミリ秒あたり最大4096件生成可能

timestamp, node ID, sequence が完全に一致しない限りは衝突しない

長所#

分散環境で衝突しない（ノードIDのため）
整数なので高速・コンパクト
時系列ソート可能 → インデックス効率が良い（特にB-tree）

短所#

ノードID管理が必要（運用コスト）
- k8sの各インスタンスに対して0~1023の被らないノードIDを割り振り続ける、という中央集権的な管理システムが必要
クロック逆行問題（時計ずれ）
実装の複雑さ

JavaScriptと相性が悪い
- JSの整数は内部的に53bitしかないため64bit整数は扱えない（文字列にすれば扱える）

ULID#

2016年に登場したULID（Universally Unique Lexicographically Sortable Identifier）は、「一意性を保ちつつ、文字列のまま時系列順にソートできるID」

値の例#

26文字の文字列で表される。

01HZY3J8K9X5Y7Z6A1B2C3D4E5

アルゴリズム概要#

128bitの値を Crockford Base32エンコードしたものになっている。128bitの内訳は次の通り

48bit：timestamp（ms）
80bit：乱数

[ timestamp | randomness ]

Crockford Base32 Encodingとは

バイト列を5bit（\(2^5=32\)通りの値）ごとに分割し、32文字の対応する文字列

0123456789ABCDEFGHJKMNPQRSTVWXYZ

にマッピングするエンコーディング。

RFCで標準化されている通常のBase32 Encodingは

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ234567

を使うので辞書順にできるように少し改変されている

長所#

文字列としてソート可能（辞書順＝時間順）
URLセーフ
UUIDより短くて読みやすい

短所#

UUIDほどの標準化はない
同一ms内で衝突対策が実装依存

UUIDv7#

2024年にRFC 9562で標準化されたUUIDの新しいバージョン。
RFC 9562ではv6（v1の改良版）, v7, v8（独自フォーマットでカスタムするための自由枠）が記載されている。

値の例#

01890f3e-6b6c-7cc2-b1f2-8f9c2d4a9e12

UUID = 4hexOctet “-” 2hexOctet “-” 2hexOctet “-” 2hexOctet “-” 6hexOctet

アルゴリズム概要#

128ビットのうち先頭48ビットをUnixタイムスタンプ（ミリ秒単位、西暦10889年まで有効）とし、残りの約74ビットを乱数とする

48bit：Unix時間（ミリ秒）
74bit：乱数

[ timestamp | random ]

長所#

分散と相性がいい
時系列ソート可能
インデックス局所性が改善

短所#

完全な順序ではない（同一ms内はランダム）
実装がまだ統一されていないケースあり

from uuid import uuid4
uuid4()

UUID('ab68390b-714d-4df5-ab2b-7be415b8d07a')

まとめ#

アルゴリズム	時系列ソート	分散システム	耐推測性	JS安全性
AUTO_INCREMENT	✅	❌	❌（連番で推測容易）	✅
UUIDv4	❌	✅	✅（ランダム）	✅
UUIDv7	✅	✅	⚠️（時刻が露出）	✅
ULID	✅	✅	⚠️（時刻が露出）	✅
Snowflake	✅	✅	❌（構造的に推測可能）	⚠️（64bit問題）

使い分け#

単一DB → AUTO_INCREMENT
分散 or 2026年現在の無難な選択肢 → UUIDv7

ID生成（AUTO_INCREMENT, UUID等）

Contents

ID生成（AUTO_INCREMENT, UUID等）#

概要#

主要なID生成方法#

AUTO_INCREMENT（連番）#

値の例#

アルゴリズム概要#

長所#

短所#

UUIDv4#

値の例#

アルゴリズム概要#

長所#

短所#

Snowflake ID（Twitter Snowflake）#

値の例#

アルゴリズム概要#

長所#

短所#

ULID#

値の例#

アルゴリズム概要#

長所#

短所#

UUIDv7#

値の例#

アルゴリズム概要#

長所#

短所#

まとめ#

使い分け#