信鴿、1毫秒和3億美元

早在1815年，英國和普魯士聯(lián)軍在滑鐵盧戰(zhàn)役中擊敗拿破侖，戰(zhàn)場(chǎng)上的硝煙還未散盡，羅斯柴爾德家族的信鴿便已起飛，穿越英吉利海峽去倫敦報(bào)信去了。內(nèi)森•羅斯柴爾德先于其他人得知了法國失利的消息，于是大幅買入英國政府債券，最終大賺了一筆。我們且不去考證其真實(shí)性，但這卻是通信電子化之前最典型的高頻交易案例之一。

如今的市場(chǎng)已經(jīng)不再需要信鴿。紐約和芝加哥是美國重要的金融中心，兩地直線距離大約700英里，光通過連接兩地的光纜單程僅需7毫秒，這意味著行情延時(shí)7毫秒，交易延時(shí)14毫秒。即使這樣，對(duì)于從事跨市交易的高頻交易者來說也太過漫長。于是，Spread Networks斥巨資(據(jù)估計(jì)為3億美元)修建一條橫穿阿巴拉契亞山脈的光纜隧道。這條光纜線路更短，可將兩地之間的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間縮短約1毫秒，因此吸引了大批的高頻交易商租用其光纖。

交易所的軍備競(jìng)賽

在美國，高頻交易占整個(gè)市場(chǎng)交易量的一半以上，在歐洲也占四成左右，為了取得信息和速度上的優(yōu)勢(shì)，高頻交易參與者、交易所以及相關(guān)的服務(wù)商都被卷入一場(chǎng)軍備競(jìng)賽。

對(duì)交易所而言，首先是對(duì)交易系統(tǒng)的升級(jí)和改造，提升系統(tǒng)的交易容量和交易速度。納斯達(dá)克—OMX 集團(tuán)于 2009 年 9 月宣布將其交易系統(tǒng)速度提高到 250 微秒以下，同時(shí)，納斯達(dá)克還將其交易網(wǎng)絡(luò)速度從每秒 10G 升級(jí)到每秒 40G。紐交所利用新交易系統(tǒng)替代了之前的 SuperDot 平臺(tái)，令其交易系統(tǒng)延時(shí)由原先的 350 毫秒縮短至 5 毫秒，每秒可處理多達(dá)30 萬筆交易。

在歐洲，倫敦證券交易所于 2009 年用基于 Linux 的交易系統(tǒng)替代了原先的 Windows 系統(tǒng)。新的交易系統(tǒng)***交易速度低至 126 微秒，相比BATS Europe 的平均延時(shí)時(shí)間 250 微秒，Chi-X 的 175 微秒，具備了更強(qiáng)的競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)。

其次，為了降低網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，交易所還為高頻交易提供多種通信接口(例如FIX)和托管(Co-Location)服務(wù)，直接把客戶的主機(jī)放在交易所的數(shù)據(jù)中心，通過減少物理距離的方法以期獲得定單到達(dá)交易所的最小延時(shí)。

典型的高頻交易網(wǎng)絡(luò)

回歸我們的主題，對(duì)高頻交易而言，交易速度是影響投資效果的最重要的因素之一。因此，系統(tǒng)的相應(yīng)速度是衡量高頻交易系統(tǒng)性能優(yōu)劣的最重要因素，亦將直接影響交易者的收益。一些高頻投資策略在系統(tǒng)沒有延時(shí)的條件下，可以獲得較為可觀的正收益，當(dāng)系統(tǒng)延時(shí)達(dá)到 200 毫秒時(shí)，投資表現(xiàn)就會(huì)出現(xiàn)大幅下降;如果是波動(dòng)較小的市場(chǎng)，當(dāng)系統(tǒng)延時(shí)超過 50 毫秒時(shí)，收益大幅下降的情況就會(huì)出現(xiàn)(Martin, Dick , 2012 )。

典型的高頻交易網(wǎng)絡(luò)(資料來源：Aldridge(2011))

由于交易策略高度依賴于超低延時(shí)性，所以為了實(shí)現(xiàn)執(zhí)行這些策略所帶來的好處，高頻交易公司必須擁有實(shí)時(shí)、與交易所托管(Co-Location)的高頻交易平臺(tái)，通過這個(gè)平臺(tái)來接受市場(chǎng)行情、生成交易指令、選擇路由并執(zhí)行指令，所有這些都是在不到1 毫秒的時(shí)間內(nèi)完成的。同時(shí)，由于許多高頻交易策略需要在一種以上的資產(chǎn)類別以及多個(gè)交易所之間進(jìn)行交易，因此，需要配備適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)設(shè)施，以便在不同的數(shù)據(jù)中心之間進(jìn)行遠(yuǎn)程連接。

高頻交易的過程

典型高頻交易的過程(資料來源：Aldridge(2011))

一個(gè)高頻交易系統(tǒng)首先從經(jīng)紀(jì)商處獲取信息，接收、處理并存儲(chǔ)大量以運(yùn)行時(shí)頻率傳輸?shù)膱?bào)價(jià)及其他市場(chǎng)數(shù)據(jù)。信息傳入運(yùn)行時(shí)處理器，處理器首先對(duì)報(bào)價(jià)信息進(jìn)行分析，然后將報(bào)價(jià)輸入核心分析引擎，進(jìn)行運(yùn)行時(shí)計(jì)量分析，之后產(chǎn)生買賣交易信號(hào)，并計(jì)算運(yùn)行時(shí)盈虧，按照預(yù)先設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理。

在實(shí)時(shí)交易后，還需進(jìn)行交易后分析，系統(tǒng)需要記錄實(shí)時(shí)交易生成的指令，將每日交易結(jié)果和基于存檔數(shù)據(jù)的模擬結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，更新收益分布、交易成本、風(fēng)險(xiǎn)管理參數(shù)等，將這部分信息反饋給模擬引擎。與此同時(shí)，交易后系統(tǒng)需要將所有接受到的報(bào)價(jià)信息進(jìn)行歸檔，再將這些信息傳入模擬引擎，模擬引擎生成和測(cè)試新策略，根據(jù)交易后分析的結(jié)果改進(jìn)當(dāng)前交易策略，之后將該部分信息反饋給運(yùn)行時(shí)處理器。

高頻交易的性能優(yōu)化

按照交易的過程，一次完整的交易路徑可分為三個(gè)環(huán)節(jié)：系統(tǒng)獲取市場(chǎng)數(shù)據(jù);策略主機(jī)執(zhí)行運(yùn)算獲得交易信號(hào)并發(fā)出交易指令;交易指令傳出到達(dá)交易所主機(jī)。其中***和第三個(gè)環(huán)節(jié)涉及網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，第二個(gè)環(huán)節(jié)由策略主機(jī)自身軟硬件系統(tǒng)決定。

依照交易時(shí)序的優(yōu)化節(jié)點(diǎn)(資料來源：Aldridge(2011))

交易所方面的優(yōu)化主要在三個(gè)方面：一是升級(jí)交易系統(tǒng)，提升交易容量和降低交易延時(shí);二是升級(jí)骨干和接入網(wǎng)絡(luò)到更低延時(shí)的40G和10G;還有就是提供托管(Co-Location)服務(wù)，將交易者的服務(wù)器直接放到交易所的托管機(jī)房。

下表是Nasdaq提供的其1G，10G連接的延遲數(shù)據(jù)：(數(shù)據(jù)基于Nasdaq的Co-Location用戶數(shù)據(jù)，延遲均為往返延遲)。

對(duì)于***的40G以太網(wǎng)連接，Nasdaq號(hào)稱下單到反饋(order-to-ack)往返延遲能在40個(gè)微秒以內(nèi)。從以上的數(shù)據(jù)中不難發(fā)現(xiàn)，高帶寬不但能帶來更低的延遲，而且還能提供一個(gè)非常重要的特性，那就是延遲的穩(wěn)定性。

對(duì)經(jīng)紀(jì)商而言，首先當(dāng)然是租用托管機(jī)房，然后是對(duì)整個(gè)交易通道進(jìn)行低延時(shí)升級(jí)。典型的高頻交易網(wǎng)絡(luò)都采用10G的萬兆網(wǎng)絡(luò)接入，內(nèi)置TOE(TCP協(xié)議卸載)UOE(UDP協(xié)議卸載)的低延時(shí)網(wǎng)卡，以減輕對(duì)服務(wù)器CPU資源的占用，從而降低服務(wù)器端的延時(shí)，業(yè)界已有延時(shí)僅76ns(納秒)的10G網(wǎng)卡。交換機(jī)方面，低延時(shí)交換機(jī)已經(jīng)可以做到端口到端口延時(shí)400ns(納秒)以內(nèi)。

高頻交易的客戶端一方面需要在交易算法和模型上下足功夫，另一方面同樣是在數(shù)據(jù)處理和傳輸環(huán)節(jié)上進(jìn)行優(yōu)化。包括低延時(shí)的10G網(wǎng)絡(luò)，高性能的服務(wù)器，GPU，甚至使用FPGA將算法固化在硬件設(shè)備中運(yùn)行。

典型的高頻交易網(wǎng)絡(luò)及其性能優(yōu)化策略

通過上述的性能優(yōu)化，整個(gè)交易通道的延時(shí)已經(jīng)被壓縮到了***，但是隨時(shí)而來的問題是：

1.經(jīng)紀(jì)商的前置機(jī)直接暴露在高頻交易客戶端面前，幾乎可以用“裸奔”來形容，潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)巨大;

2. 如何確保經(jīng)紀(jì)商的前置機(jī)的高可用性?和極低延時(shí)的要求一樣，高頻交易對(duì)業(yè)務(wù)連續(xù)性同樣有著***的要求，交易時(shí)段不能容忍任何中斷。客戶端大都直接連接到某臺(tái)前置機(jī)，如果前置機(jī)出現(xiàn)問題，將直接造成交易無法進(jìn)行，潛在的損失無法估計(jì)。

如何在保證低延時(shí)的前提下解決上述問題呢?

高頻交易的安全性

在網(wǎng)絡(luò)中加入低延時(shí)網(wǎng)絡(luò)防火墻。通常網(wǎng)絡(luò)防火墻會(huì)帶來幾百個(gè)微秒(μs)的延時(shí)，低延時(shí)防火墻可以將延時(shí)降低到幾十個(gè)微秒(μs)，通過使用FPGA技術(shù)，F(xiàn)5的低延時(shí)防火墻甚至可以做到僅僅5個(gè)微秒(μs)。

高頻交易的高可用性(HA)

為提升業(yè)務(wù)連續(xù)性的，可以使用低延時(shí)應(yīng)用交付設(shè)備(ADC)對(duì)前置機(jī)服務(wù)器進(jìn)行負(fù)載均衡，只需要提供給客戶端一個(gè)接入地址，任何前置機(jī)出現(xiàn)問題都可直接切換到其他可用的前置機(jī)，既可確保業(yè)務(wù)連續(xù)性，又能靈活擴(kuò)展處理性能。目前業(yè)界***延時(shí)的F***DC設(shè)備在集成了防火墻的功能，負(fù)載均衡功能的情況下，經(jīng)過實(shí)際測(cè)試總共才5微秒(μs)的極低延時(shí)。

增強(qiáng)型高頻交易網(wǎng)絡(luò)及其性能優(yōu)化策略

國內(nèi)高頻交易

在美國和歐洲，金融市場(chǎng)已經(jīng)非常成熟，高頻交易的盈利日趨下降，加上2010年5月6日的“閃電暴跌”等事件的影響，監(jiān)管部門加強(qiáng)了對(duì)高頻交易的監(jiān)控，使得美國的高頻交易量從2009年的61%下降到現(xiàn)在的51%左右。

與此相反，新興市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，金融市場(chǎng)日漸成熟，巴西和俄羅斯已經(jīng)逐漸為高頻交易打開了大門，上海證券交易所、香港等亞洲交易所也升級(jí)了交易系統(tǒng)，新加坡交易所甚至將系統(tǒng)升級(jí)到全球最快的90微秒。另外，新興市場(chǎng)的高頻交易者相對(duì)成熟市場(chǎng)更少，更易獲得高額的收益。這都加速了高頻交易向新興市場(chǎng)的轉(zhuǎn)移。

在國內(nèi)，高頻交易目前頗受國內(nèi)金融行業(yè)關(guān)注。起初由于國內(nèi)股票市場(chǎng)T+1交易制度的限制，大部分投資者最為關(guān)心的是以日為單位的短線、中長線投資機(jī)會(huì)，對(duì)日內(nèi)交易機(jī)會(huì)關(guān)注甚少，隨著允許T+0交易方式的商品期貨、股指期貨等創(chuàng)新產(chǎn)品的推出，以及可以通過一級(jí)市場(chǎng)申贖、信用交易等方式直接或變相的實(shí)現(xiàn)T+0交易的ETF(交易型開放式指數(shù)基金)和融資融券標(biāo)的股的存在，投資者可以攫取證券市場(chǎng)日內(nèi)交易的豐厚利潤。因此，高頻交易在國內(nèi)已經(jīng)被運(yùn)用于商品期貨、ETF及權(quán)證交易方面。

國內(nèi)多家期貨公司已經(jīng)有提供高頻交易的平臺(tái)，有些嗅覺敏感的公司也已經(jīng)開始學(xué)習(xí)國外同行的IT架構(gòu)，率先進(jìn)行了低延時(shí)改造，以吸引更多的高頻交易者。ETF市場(chǎng)上已有多款做高頻交易的ETF套利產(chǎn)品，國內(nèi)量化投資基金日益增多，如廣發(fā)、大摩華鑫、光大保德信等多家基金公司開始推出量化投資策略的基金。相信隨著證券市場(chǎng)改革的深化，高頻交易的發(fā)展將越來越迅速，成為中國金融市場(chǎng)最重要的交易策略之一。工欲善其事，必先利其器，建設(shè)快速、安全、可靠的高頻交易平臺(tái)必能幫助高頻交易者在市場(chǎng)博弈中占盡先機(jī)，尤其是在一個(gè)還不太成熟的市場(chǎng)。

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