.NET 4 GUID 是如何生成的？

Question

我知道这里有很多问题这里以及雷蒙德的优秀问题（像往常一样）帖子。然而，由于创建 GUID 的算法明显发生了变化，我发现很难获得任何最新信息。 MSDN 似乎尝试提供尽可能少的信息。

关于 .NET 4 中如何生成 GUID，我们了解多少？更改了什么？它如何影响安全性（“随机性”）和完整性（“唯一性”）？

我感兴趣的一个具体方面：在 v1 中，似乎不可能在一台计算机上再次生成相同的 GUID，因为涉及时间戳和计数器。在 v4 中，情况不再如此（有人告诉我），因此在单台计算机上获得相同 GUID 的机会......增加了？

Answer 1

自 Windows 2000 起，Microsoft 使用版本 4 算法：

在 Windows 2000 中，Microsoft 切换到版本 4 GUID，因为嵌入 MAC 地址被视为安全风险。 ¹

您也可以从 .NET 中生成的 GUID 中看到这一点（来自 维基百科）：

版本 4 UUID 的格式为 xxxxxxxx-xxxx-4xxx-yxxx-xxxxxxxxxxxx，其中 x 可以是任何十六进制数字，但 yeg f47ac10b-58cc-4372-a567-0e02b2c3d479 只能是 8、9、A 或 B 之一。

版本 4 UUID 由 122 个有效位组成，提供 2^122 个不同的值，这是一个非常大的数字。给定一组 H 值，在以 50% 的概率找到第一次随机碰撞之前，我们必须选择的预期值数量可以计算如下（请参阅 维基百科上的生日攻击）：

2^122 个不同值的结果（生日范围）约为 2,89e+18。这假设生成的值是随机分布的。显然，如果值分布不均匀，则可以更快地发现随机碰撞。有关更多详细信息，请参阅冲突。

^{1_{事实上，Melissa 蠕虫病毒的作者可能是 由于使用版本 1 算法生成的 GUID 而被追踪。}}

Answer 2

是的，.NET 4.0 中发生了变化，Guid.NewGuid() 直接调用 CoCreateGuid()，UuidCreate() 的一个小包装。 .NET 的早期版本在 CLR 中调用了辅助函数 GuidNative::CompleteGuid()。其中调用 CoCreateGuid。不知道为什么要进行此更改，听起来只不过是一个小的优化。

无论如何，完全相同的 Windows 函数生成 Guid，算法在过去 10 年中一直相同，它一如既往地可靠。

Answer 3

GUID 生成算法记录在 GUID 本身中，检查变体和（可选）版本。维基百科给出了一个很好的概述：首先，GUID 变体。

变体由第 9 个八位字节的初始位指示，“固定”到 0、10、110 或 111 >。使用

string show(Guid g) => $"{g}: fam {Convert.ToString(g.ToByteArray()[8], 2)}";
show(Guid.NewGuid())

我们可能会得到“1b579ecd-b72c-4550-b10b-f8dd41699ac1：fam 10110001”。该系列固定为 10、OSF DCE UUID 或变体 2。该变体定义了一个版本，保存在第 7 个八位位组的更重要的“半字节”中。

但是，变体 2 作为 MS 格式，是 little-endian。让我们看一下另一种快速方法：

void SeeOrder(Guid g) => Console.WriteLine($"{g}\n{g:N}\n{string.Join("", g.ToByteArray().Select(b => $"{b:x2}"))}"); 

显示类似的内容

dd3f9bdf-ba47-4411-84c8-6cfcc5d39bb5
dd3f9bdfba47441184c86cfcc5d39bb5
df9b3fdd47ba114484c86cfcc5d39bb5

前三个整数组已转置 - 两个表示时间，一个保留；分别为 32、16 和 16 位。最后两组不是，因为最后 8 个八位字节是一个“字符串”：1 个保留八位字节（表示“族”）和 7 个“节点”八位字节。因此，第 7 个版本的八位字节实际上被编码为第 8 个版本（索引 7）。

展开 show 以突出显示版本：

string show(Guid g) => $"{g}: fam {Convert.ToString(g.ToByteArray()[8], 2)}, ver {g.ToByteArray()[7].ToString("x")}";

我们将得到 "154573de-d420-433b-bb25-aff50590038b: fam 10111011, ver 43"。所讨论的半字节是4，因此是版本4：伪随机生成。