Besonderes Feature: Online Trading Infrastruktur Eine erfolgreiche Handelsarchitektur Online-Börsen ermöglichen schnellere Transaktionen durch die Bereitstellung von Online-Handelsportalen und Brokerhäusern einfach und flexibel. Heres einen Blick auf die Kern-Infrastruktur von NSE, BSE, und einige Handelsportale. Von Soutiman Das Gupta Wie im vergangenen Jahrzehnt von Technologie-Visionären und Prognose-Gruppen versprochen, hat das Internet tatsächlich neue Wege für die Geschäftsabwicklung eröffnet. Börsen weltweit führen nun einen Großteil ihres Geschäfts online durch ihre Broker und Partner, eine bedeutende Verschiebung von der traditionellen Methode. In den entwickelten Ländern werden fast alle Devisentransaktionen online durchgeführt. Der Trend hat sich in Indien langsam angezogen und zwei der größten Börsen, die National Stock Exchange (NSE) und die Bombay Stock Exchange (BSE) führen Online-Handel erfolgreich für einige Zeit jetzt. Warum verspätete indische Börsen und Maklerhäuser waren langsam, um ihre Transaktionen online zu verschieben. Dies ist vor allem auf die Regierungsvorschriften zurückzuführen. Es gab eine anfängliche Verzögerung bei der Festlegung von Spezifikationen für die Erstellung von geschlossenen Benutzergruppen (CUGs). Das Problem wurde zwischen dem DoT und dem Finanzministerium um 1998 gelöst und bald Handelsportale wie ICICIDirect, motilaloswal und smartjones entstanden. Konnektivität war vielleicht der wichtigste technologische Faktor. Die Kosten für Mietleitungen und VSAT-Verbindungen waren traditionell sehr hoch und die Zuverlässigkeit der Links war gering. Es dauerte auch eine lange Zeit, um die Verknüpfungen in Auftrag zu geben, da man einen Antrag stellen musste und einige Wochen auf die Verbindung warten musste. Andere Probleme wie Sicherheit, und Backup-und Recovery-Verfahrenskosten waren auch Abschreckungsmittel. Glücklicherweise hat Indien mit der Lösung von regulatorischen Fragen keine dringende Konnektivität und Bandbreite mehr. Mit dem Eintritt privater Akteure in das Breitband-Szenario und der Regierung, die den Telekommunikationssektor eröffnet, sind diese Fragen fast nicht vorhanden. Sicherheitslösungen und - dienste, die auf dem Markt verfügbar sind, haben gereift und es kostet kein hübsches Paket mehr, um eine einfache Sicherungslösung an Ort und Stelle zu setzen. Anatomie einer Online-Börse Online-Handel beinhaltet große Mengen an Daten, die täglich durchgeführt werden. Als Beispiel wurde bei BSE der durchschnittliche Tagesumsatz in den Jahren 2001-2002 (April-März) Rs 1244.10 crore und die Anzahl der durchschnittlichen täglichen Trades betrug Rs 5,17 lakh. Hinzu kommen strenge RBI-Vorschriften, die es zwingend erforderlich machen, dass Unternehmen mindestens sieben Jahre Transaktions - und Finanzdaten speichern. Design Muss immer einsatzbereit, sicher, redundant sein und über ausreichende Sicherungs - und Wiederherstellungsprozesse verfügen. Storage Für solche hohen Mengen an kritischen Daten seine natürliche Bereitstellung von Netzwerk-basierten Speicher wie NAS oder SAN. Sicherheit Sicherheit ist ein wesentlicher und integraler Bestandteil der Designarchitektur. Die Hardware - und Software-Elemente sollten um eine mehrschichtige Sicherheitsarchitektur herum aufgebaut werden und sollten mit einer gut dokumentierten Sicherheitsrichtlinie eingerichtet werden. Verfügbarkeit Idealerweise sollten Online-Börsen eine Fünf-Neun-Verfügbarkeit haben. Anwendungen Es ist schwer zu implementieren, out-of-the-box-Anwendungen an Börsen, da jeder hat eine einzigartige Architektur auf Faktoren wie Betriebsablauf, Handelsvolumen, Anzahl der Mitglieder, Anzahl der Benutzer und Anzahl der Standorte. Architekturen NSE hat NIBIS (NSEs Internet Based Information System) für die Echtzeit-Verbreitung von Handelsinformationen über das Internet und NEAT eine Client-Server-basierte Anwendung bereitgestellt, um ihre Operationen zu unterstützen. BSE hat ein OnLine-Handelssystem (BOLT) auf einer Tandem-Plattform implementiert, die über eine zweistufige Architektur verfügt. Sie behauptet, bis zu 2 Millionen Trades pro Tag zu unterstützen. Indische Börsen Die NSE und BSE gehören zu den größten Börsen des Landes. Sie handhaben sehr große tägliche Handelsvolumina, unterstützen große Mengen an Datenverkehr und haben ein sehr großes bundesweites Netzwerk. Die Handelsvolumina in beiden Börsen sind riesig. Der durchschnittliche Tagesumsatz im Kapitalmarktsegment bei NSE liegt bei Rs 2300 crore und im Derivatsegment bei rs 1300 crore. Das durchschnittliche tägliche Verkehrsvolumen liegt bei rund einer Million Trades pro Tag im Kapitalmarktsegment und rund 50.000 Trades pro Tag im Derivate-Segment. Es gibt rund 13.000 registrierte Benutzer in beiden Segmenten und durchschnittlich rund 9500 Nutzer sind zu einem Zeitpunkt angemeldet. Bei BSE betrug der durchschnittliche Tagesumsatz im Zeitraum 2001-2002 (April-März) Rs 1244.10 crore und die durchschnittliche tägliche Trades betrug Rs 5,17 l. Netzwerk-Design Unnötig zu sagen, jeder Online-Austausch muss immer-on, sicher, redundant und haben ausreichende Backup-und Recovery-Prozesse. G. M Shenoy, VP, NSE-IT, spricht über die Designphilosophie seines Online-Austauschs. "Das grundlegende Designziel bestand darin, einen fairen, gleichberechtigten und transparenten Zugang über alle unsere Standorte zu gewährleisten. Ein wichtiger Aspekt war, so schnell wie möglich eine Verbindung zu unseren Handelsteilnehmern zu schaffen. "Der Telekommunikationssektor ist heute ziemlich liberal. Bereits 1993 wurde die Technologie reif und war teuer. Mietleitungen kosten fast zehnmal so viel wie heute. Satelliten-Technologie war ein Segen, da es schnellere Bereitstellung als Standleitungen erlaubt. NSE verfügt nun über das landesweit größte VSAT-Netzwerk mit über 3000 VSATs und rechnet damit, bis bald mehr als 4000 VSATs zu wachsen. Quote Netzelemente Ein Blick auf die massiven Handelsvolumina und die Verkehrslast sind genügend Beweis für die kritische Natur der Systeme. Es macht einen schaudern, um die erwarteten Verluste im Falle einer zehnminütigen Ausfallzeiten zu denken, wenn der tägliche Handel kreuzt Rs 3000 crore. Netzwerkelemente wie Speicher, Sicherheit, Sicherungs - und Wiederherstellungsprozesse, Verfügbarkeit und die verschiedenen Anwendungen müssen sorgfältig geplant und in Betrieb genommen werden. Dann muss man strengen Regeln des RBI folgen, um mindestens 7 Jahre Transaktions - und Finanzdaten zu speichern. Storage Für solche hohen Mengen an kritischen Daten seine natürliche Bereitstellung von Netzwerk-basierten Speicher wie NAS oder SAN. NSE implementiert ein SAN, da es glaubt, dass seine Datenmengen phänomenal gewachsen sind. Sicherheit Dies sollte ein wesentlicher und integraler Bestandteil der Designarchitektur sein. Die Hardware - und Software-Elemente sollten um eine mehrschichtige Sicherheitsarchitektur herum aufgebaut sein. Und es sollte stattfinden, mit einer gut dokumentierten Sicherheitspolitik. Shenoy sagt, die Sicherheit ist das wichtigste Element im Netzwerk. Alle Anwendungen wurden mit einem bewussten Ansatz in Richtung Sicherheit. Die Sicherheitsrichtlinien sind eng integriert und werden regelmäßig überprüft, um keinen Kompromiss zu schließen. Alle Anwendungen und Betriebssysteme werden regelmäßig für security. quot gehärtet Sicherung und Wiederherstellung Dies hat sich als einer der wichtigsten Aspekte der Business Continuity entpuppt. Wenn Online-Austausch vor ein paar Jahren entworfen wurde, wurde vielleicht nicht viel Wert auf diesen Aspekt gelegt, wie er heute ist. Allerdings ist es nicht schwer, Business Continuity-Prozesse zu einem bestehenden Netzwerk hinzuzufügen. Shenoy sagt, quotAs ein Backup für unser VSAT-Netzwerk, ein terrestrisch-basiertes Handelsnetz wurde Mitte 2000 eingesetzt. Wir haben mehr als 850 Standleitungen verbindet unsere bundesweit Standorte. Wir sind die einzige Börse im Land, um eine voll-redundant Business Continuity-Website in Chennai. quot Verfügbarkeit Idealer Online-Austausch sollte Fünf-Neun Verfügbarkeit haben. Börsen bevorzugen es, ihre Infrastruktur im eigenen Haus zu hosten und nicht die Dienste eines externen Rechenzentrums zu nutzen. NSE behauptet, eine Betriebszeit von mehr als 99,9 zu erreichen. "Dies ist vor allem auf intern formulierte Verfahren und die kontinuierliche Überprüfung von SLAs mit Hardware-Anbietern, sagt Shenoy. Anwendungen Es ist schwer zu implementieren, out-of-the-box-Anwendungen an Börsen, da jeder hat eine einzigartige Architektur auf Faktoren wie Betriebsablauf, Handelsvolumen, Anzahl der Mitglieder, Anzahl der Benutzer und Anzahl der Standorte. Die Anwendungen wie Handel, Clearing, Risikomanagement, Überwachung, Indexberechnung, Listing, Mitgliedschaft und Konten können im eigenen Haus oder durch externe Softwareentwickler entwickelt werden. Die großen beiden Architekturen NSE und BSE, die großen zwei Börsen glauben an die Aktualisierung und Modernisierung ihrer Technologie-Systeme zu halten liefern nach Verpflichtungen und Versprechen an ihre Mitglieder, Partner und Kunden. NSE-Architektur - NEAT NSE hat NIBIS (NSEs Internet Based Information System) für die Echtzeit-Verbreitung von Handelsinformationen über das Internet und NEAT eine Client-Server-basierte Anwendung bereitgestellt, um ihren Betrieb zu unterstützen. NEAT speichert alle Handelsinformationen in einer In-Memory-Datenbank am Server-Ende, um eine minimale Reaktionszeit und maximale Systemverfügbarkeit für Benutzer zu erzielen. Die Handelsserver-Software läuft auf einem fehlertoleranten STRATUS-Mainframe und die Client-Software läuft auf Windows-PCs. Das Telekommunikationsnetz nutzt das X.25-Protokoll und ist das Rückgrat des automatisierten Handelssystems. Jeder Handelsteilnehmer tauscht auf dem NSE mit anderen Mitgliedern durch einen PC, der in der Handelsmitgliedsbüro gelegen ist. Die Handelsteilnehmer im Segment Wholesale Debt Market sind über eigene 64-Kbps-Mietleitungen und VSAT-Terminals mit dem zentralen Computer der NSE verbunden. Diese Standleitungen werden unter Verwendung von dedizierten 2 MB optischen Faserverbindungen multiplexiert. Die WDM-Teilnehmer werden über DFÜ-Verbindungen mit dem Handelssystem verbunden. Für die Backoffice-Verarbeitung werden RISC-basierte Unix-Server von Digital und HP verwendet. Anwendungen wie Oracle 7 und SQLOracle Forms 4.5 Frontends werden für die Exchange-Funktionen verwendet. BSE-Architektur - BOLT BSE hat am 14. März 1995 ein OnLine-Handelssystem (BOLT) eingesetzt. Es arbeitet auf einer Tandem S74016-Plattform mit 16 CPUs. Die Tandem Himalaya S74016 Maschinen dienen als Backend zu mehr als 8000 Trader Workstations, die auf Ethernet, VSAT und Managed Leased Data Network (MLDN) vernetzt sind. Die Systeme behaupten, bis zu zwei Millionen Trades pro Tag zu behandeln. BOLT hat eine zweistufige Architektur. Die Trader-Workstations sind direkt mit dem Backend-Server verbunden, der als Kommunikationsserver und Central Trading Engine (CTE) fungiert. Andere Dienste wie Informationsverbreitung, Indexberechnung und Positionsüberwachung werden ebenfalls vom System bereitgestellt. Eine Transaktionsüberwachungseinrichtung in der Tandemarchitektur unterstützt die Datenintegrität durch Non-Stop-SQL. Mit Hilfe von MTNL hat BSE ein MLDN-Netzwerk eingerichtet, das 300 Mbps-Linien und 1500-Kbps-Linien umfasst, die alle regionalen Börsen und Büros in Mumbai verbinden. Der Zugang zu marktbezogenen Informationen über die Trader-Workstations ist für die Marktteilnehmer unverzichtbar, um auf Echtzeitbasis zu handeln und sofortige Entscheidungen zu treffen. BOLT wurde mit verschiedenen Informationsanbietern wie Bloomberg, Bridge und Reuters verbunden. Marktinformationen werden Nachrichtenagenturen in Echtzeit zugeführt. Die Austauschpläne zur Verbesserung der Fähigkeiten weiter zu einem integrierten Zwei-Wege-Informationsfluss haben. Online-Handelsportale Online-Handel ist die Investitionstätigkeit, die über das Internet stattfindet, ohne physische Einbeziehung des Brokers. Ein Endbenutzer (Investor) muss sich mit einem Online-Handelsportal wie ICICdirect, motilaloswal, smartjones und sharekhan registrieren. Der Investor erhält damit eine Vereinbarung mit dem Unternehmen über den Handel mit verschiedenen Wertpapieren gemäß den in der Vereinbarung aufgeführten Bedingungen. Da die Server des Online-Handelsportals ständig an die Börsen und benannten Banken angeschlossen sind, erfolgt die Auftragsbearbeitung in Echtzeit. Investoren können auch Updates über den Handel und überprüfen Sie den Status ihrer Aufträge entweder per E-Mail oder über die Schnittstelle. Portal Design Harish Malhotra, Chief Technology Officer, Motilal Oswal Securities Limited, sagt quotthe Portal sollte einfach zu navigieren, voll von nützlichen und relevanten Informationen, die mit der geringsten Anzahl von Klicks zur Verfügung steht und sollte personalisiert werden. quot Allerdings ein sehr wichtiger Aspekt Ist, dass die Systeme in der Lage sein sollten, sich direkt mit denen des Online-Austauschs ohne Inkompatibilitätsprobleme zu verbinden. ICICIdirect verwendet 128-Bit-verschlüsselte SSL (Secure Socket Layer), um sicherzustellen, dass die über das Internet übertragenen Informationen sicher sind und von Dritten nicht zugegriffen werden können. Benutzer sind in der Regel Optionen, um ihre Bankkonten, Demat Konten und Brokerage-Konten zu einer einzigen Schnittstelle zu verknüpfen. Es gibt auch ein einziges Fenster für alle Börsen und einen einzigen Bildschirm für den gesamten Order-Routing-Mechanismus. Die verwendete Hardware umfasst Web - und Anwendungsserver, Switches, Router, Firewalls und Sicherheitsgeräte sowie spezialisierte Appliances. Motilaloswal nutzt Compaq Server für Applikationen und Datenbanken, Cisco Router und Checkpoint Firewalls. Die Systeme wurden von ihrem eigenen Team angepasst. Die Handelsanwendungen werden ausgelagert. "Wir haben auch einen Offline-Speicher, der regelmäßig an verschiedenen Standorten gesichert wird", sagt Harish. Portal-Erfolg Der Erfolg eines Handels-Portals wird auf jeden Fall von seinem Bouquet von Dienstleistungen für einen Endbenutzer abhängen. Die meisten Portale berechnen eine kleine Anmeldegebühr und Vermittlung auf der Grundlage verschiedener Bedingungen. Allerdings ist es wichtig für die Organisation, sich auf kundenorientierte Dienstleistungen und Bereitstellungsmodelle zu konzentrieren, um tatsächlich die meisten Aufmerksamkeit zu genießen. Traderbodenarchitektur Trading Floor Architecture Executive Übersicht Erhöhte Konkurrenz, ein höheres Marktdatenvolumen und neue regulatorische Anforderungen sind einige der treibenden Kräfte Hinter Industrieveränderungen. Unternehmen versuchen, ihre Wettbewerbsfähigkeit durch eine ständige Änderung ihrer Handelsstrategien und die Erhöhung der Geschwindigkeit des Handels. Eine tragfähige Architektur muss die neuesten Technologien aus Netzwerk - und Anwendungsdomänen beinhalten. Es muss modular sein, um einen überschaubaren Weg zu schaffen, um jede Komponente mit minimaler Unterbrechung des Gesamtsystems zu entwickeln. Die von diesem Papier vorgeschlagene Architektur basiert daher auf einem Dienstleistungsrahmen. Wir untersuchen Dienste wie Ultra-Latenz-Messaging, Latenzüberwachung, Multicast, Computing, Speicherung, Daten - und Anwendungsvirtualisierung, Trading-Resiliency, Handelsmobilität und Thin Client. Die Lösung für die komplexen Anforderungen der Handelsplattform der nächsten Generation muss mit einer ganzheitlichen Denkweise aufgebaut werden, die die Grenzen traditioneller Silos wie Business und Technologie oder Anwendungen und Vernetzung überschreitet. Ziel dieses Dokuments ist es, Leitlinien für den Aufbau einer Handelsplattform mit extrem niedriger Latenzzeit zur Verfügung zu stellen, während der Rohdurchsatz und die Nachrichtenrate sowohl für Marktdaten als auch für FIX-Handelsaufträge optimiert werden. Um dies zu erreichen, schlagen wir die folgenden Latenzreduktionstechnologien vor: High-Speed InterconnectInfiniBand oder 10 Gbit / s-Konnektivität für das Handels-Cluster Hochgeschwindigkeits-Messaging-Bus Anwendungsbeschleunigung über RDMA ohne Applikations-Recoder Echtzeit-Latenzüberwachung und Re-Richtung von Trading Traffic auf den Pfad mit minimaler Latenz Branchentrends und Herausforderungen Trading-Architekturen der nächsten Generation müssen auf erhöhte Anforderungen an Geschwindigkeit, Volumen und Effizienz reagieren. Zum Beispiel wird das Volumen der Optionen Marktdaten voraussichtlich verdoppeln, nachdem die Einführung von Optionen Penny-Handel im Jahr 2007. Es gibt auch regulatorische Anforderungen für die beste Ausführung, die Handhabung Preisaktualisierungen mit Raten, die 1M msgsec Ansatz. Für den Austausch. Sie benötigen auch Sichtbarkeit in die Frische der Daten und Beweis, dass der Client die bestmögliche Ausführung erhalten hat. Kurzfristig sind Geschwindigkeit von Handel und Innovation die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale. Eine zunehmende Anzahl von Trades werden durch algorithmische Handelsanwendungen behandelt, die so nah wie möglich an den Handelsausführungsort platziert werden. Eine Herausforderung mit diesen quotblack-boxquot Handelsmotoren ist, dass sie die Volumenzunahme erhöhen, indem sie Aufträge nur annullieren und sie zurücksenden. Die Ursache für dieses Verhalten ist mangelnde Transparenz in die Veranstaltungsort bietet die beste Ausführung. Der menschliche Händler ist jetzt ein quotfinancial Ingenieur, ein quotquantquot (quantitativer Analytiker) mit Programmierungfähigkeiten, die handelnmodelle on the fly einstellen können. Unternehmen entwickeln neue Finanzinstrumente wie Wetterderivate oder Cross-Asset-Klassenhandel und müssen die neuen Applikationen schnell und skalierbar einsetzen. Langfristig sollte die Konkurrenzdifferenzierung nicht nur aus der Analyse, sondern auch aus der Analyse resultieren. Die Star-Händler von morgen übernehmen das Risiko, erreichen wahre Kundeneinblicke und konsequent den Markt (Quelle IBM: www-935.ibmservicesusimcpdfge510-6270-trader. pdf). Die Business-Resilienz ist seit dem 11. September 2001 ein wichtiges Anliegen von Handelsunternehmen. Lösungen in diesem Bereich reichen von redundanten Rechenzentren, die sich in verschiedenen Regionen befinden und an mehrere Handelsplätze angeschlossen sind, an virtuelle Händlerlösungen, die Power Traders die meisten Funktionalitäten eines Handelsraums anbieten An einem entfernten Ort. Die Finanzdienstleistungsbranche zählt zu den anspruchsvollsten IT-Anforderungen. Die Branche erlebt einen architektonischen Wandel hin zu Services-Oriented Architecture (SOA), Web Services und Virtualisierung von IT-Ressourcen. SOA nutzt die Erhöhung der Netzwerkgeschwindigkeit, um eine dynamische Bindung und Virtualisierung von Softwarekomponenten zu ermöglichen. Dies ermöglicht die Erstellung neuer Anwendungen, ohne die Investitionen in bestehende Systeme und Infrastrukturen zu verlieren. Das Konzept hat das Potenzial, die Integrationsfähigkeit zu revolutionieren, was die Komplexität und die Kosten einer solchen Integration erheblich reduziert (gigaspacesdownloadMerrilLynchGigaSpacesWP. pdf). Ein weiterer Trend ist die Konsolidierung von Servern in Rechenzentrums-Serverfarmen, während Händler-Desks nur KVM-Erweiterungen und ultradünne Clients (z. B. SunRay - und HP-Blade-Lösungen) haben. Hochgeschwindigkeits-Metro Area Networks ermöglichen es, Marktdaten zwischen verschiedenen Standorten zu multicastieren und so die Virtualisierung des Handelsraums zu ermöglichen. High-Level-Architektur Abbildung 1 zeigt die Architektur einer Handelsumgebung auf hohem Niveau. Die Ticker-Anlage und die algorithmischen Trading Engines befinden sich im Hochleistungs-Trading-Cluster im Rechenzentrum der Firma oder an der Börse. Die menschlichen Händler befinden sich im Bereich der Endbenutzeranwendungen. Funktionell gibt es zwei Anwendungskomponenten im Enterprise-Trading-Umfeld, Verleger und Abonnenten. Der Messaging-Bus stellt den Kommunikationsweg zwischen Publishern und Abonnenten zur Verfügung. Es gibt zwei Arten von Traffic, die für ein Handelsumfeld spezifisch sind: Market DataCarries-Preisinformationen für Finanzinstrumente, Nachrichten und andere wertschöpfende Informationen wie Analytics. Es ist unidirektional und sehr Latenz empfindlich, in der Regel über UDP Multicast geliefert. Es wird in updatessec gemessen. Und in Mbps. Marktdatenströme von einem oder mehreren externen Feeds, die von Marktdatenanbietern wie Börsen, Datenaggregatoren und ECNs kommen. Jeder Anbieter hat sein eigenes Marktdatenformat. Die Daten werden von Feed-Handlern, spezialisierten Anwendungen, die die Daten normalisieren und reinigen, empfangen und dann an Datenkonsumenten, wie z. B. Preismodule, algorithmische Handelsanwendungen oder menschliche Händler, gesendet. Sell-Side-Unternehmen senden auch die Marktdaten an ihre Kunden, Buy-Side-Firmen wie Investmentfonds, Hedgefonds und andere Vermögensverwalter. Einige Buy-Side-Unternehmen können entscheiden, Direkt-Feeds von den Austausch, Reduzierung der Latenz zu erhalten. Abbildung 1 Trading-Architektur für einen Buy SideSell Side Firm Es gibt keine Industrie-Standard für Markt-Daten-Formate. Jeder Austausch hat ihr eigenes Format. Finanzdienstleister wie Reuters und Bloomberg aggregieren verschiedene Quellen von Marktdaten, normalisieren sie und fügen Neuigkeiten oder Analysen hinzu. Beispiele für konsolidierte Feeds sind RDF (Reuters Data Feed), RWF (Reuters Wire Format) und Bloomberg Professional Services Data. Um Marktdaten mit geringerer Latenz zu liefern, haben beide Anbieter Echtzeit-Marktdaten-Feeds veröffentlicht, die weniger verarbeitet und weniger analytisch sind: Bloomberg B-PipeWith B-Pipe, Bloomberg dekoppelt ihre Marktdaten-Feeds von ihrer Vertriebsplattform aus Ist nicht erforderlich für get B-Pipe. Wombat und Reuters Feed-Handler haben angekündigt, Unterstützung für B-Pipe. Ein Unternehmen kann entscheiden, Feeds direkt von einem Austausch zu empfangen, um die Latenz zu reduzieren. Die Verstärkung der Übertragungsgeschwindigkeit kann zwischen 150 Millisekunden bis 500 Millisekunden liegen. Diese Feeds sind komplexer und teurer und die Firma muss ihre eigene Ticker-Anlage aufbauen und pflegen (financetechfeaturedshowArticle. jhtmlarticleID60404306). Trading OrdersThis Art von Traffic trägt die tatsächlichen Trades. Es ist bidirektional und sehr latenzempfindlich. Es wird in messagessec gemessen. Und Mbps. Die Aufträge stammen von einer Kaufseite oder Verkaufsseite Firma und werden an Handelsplätze wie eine Börse oder ECN zur Ausführung gesendet. Das häufigste Format für den Auftragstransport ist FIX (Financial Information eXchangefixprotocol. org). Die Applikationen, die FIX-Meldungen verarbeiten, heißen FIX-Engines und operieren mit Order Management Systemen (OMS). Eine Optimierung für FIX heißt FAST (Fix Adapted for Streaming), das ein Komprimierungsschema verwendet, um die Nachrichtenlänge zu reduzieren und die Latenz zu reduzieren. FAST ist mehr auf die Bereitstellung von Marktdaten ausgerichtet und hat das Potenzial, ein Standard zu werden. FAST kann auch als Komprimierungsschema für proprietäre Marktdatenformate verwendet werden. Um die Latenz zu reduzieren, können sich Unternehmen entscheiden, Direct Market Access (DMA) zu errichten. DMA ist der automatisierte Prozess, um einen Wertpapierauftrag direkt an einen Ausführungsort zu leiten und so die Intervention durch einen Dritten zu vermeiden (towergroupresearchcontentglossary. jsppage1ampglossaryId383). DMA erfordert eine direkte Verbindung zum Ausführungsort. Der Messaging-Bus ist Middleware-Software von Anbietern wie Tibco, 29West, Reuters RMDS oder einer Open-Source-Plattform wie AMQP. Der Messaging-Bus verwendet einen zuverlässigen Mechanismus, um Nachrichten zu übermitteln. Der Transport kann über TCPIP (TibcoEMS, 29West, RMDS und AMQP) oder UDPmulticast (TibcoRV, 29West und RMDS) erfolgen. Ein wichtiges Konzept in der Nachrichtenverteilung ist der quottopische Stream, der eine Teilmenge von Marktdaten ist, die durch Kriterien wie Ticker-Symbol, Industrie oder einen bestimmten Korb von Finanzinstrumenten definiert sind. Abonnenten werden Themengruppen zugeordnet, die einem oder mehreren Unterthemen zugeordnet sind, um nur die relevanten Informationen zu erhalten. In der Vergangenheit erhielten alle Händler alle Marktdaten. Bei den derzeitigen Verkehrsmengen wäre dies suboptimal. Das Netzwerk spielt eine wichtige Rolle im Handelsumfeld. Die Marktdaten werden zum Handelsplatz getragen, wo sich die menschlichen Händler über ein Hochgeschwindigkeitsnetzwerk des Campus oder Metro Area befinden. Hohe Verfügbarkeit und niedrige Latenzzeiten sowie hoher Durchsatz sind die wichtigsten Kennzahlen. Die leistungsstarke Handelsumgebung verfügt über die meisten Komponenten in der Data Center-Serverfarm. Um die Latenz zu minimieren, müssen sich die algorithmischen Trading-Engines in der Nähe von Feed-Handlern, FIX-Engines und Order-Management-Systemen befinden. Ein alternatives Bereitstellungsmodell weist die algorithmischen Handelssysteme auf, die sich an einer Vermittlungsstelle oder einem Dienstanbieter mit schneller Konnektivität zu mehreren Vermittlungsstellen befinden. Bereitstellungsmodelle Es gibt zwei Bereitstellungsmodelle für eine leistungsfähige Handelsplattform. Die Unternehmen haben die Wahl zwischen einem Rechenzentrum der Handelsgesellschaft (Abbildung 2) Dies ist das traditionelle Modell, in dem eine vollwertige Handelsplattform von der Firma entwickelt und betrieben wird, die über Kommunikationsverbindungen zu allen Handelsplätzen verfügt. Latenz variiert mit der Geschwindigkeit der Links und die Anzahl der Hops zwischen der Firma und den Veranstaltungsorten. Abbildung 2 Traditionelles Bereitstellungsmodell Koordination am Handelsplatz (Börsen, Finanzdienstleister (FSP)) (Abbildung 3) Das Handelsunternehmen setzt seine automatisierte Handelsplattform so nah wie möglich an die Ausführungsorte, um die Latenz zu minimieren. Abbildung 3 Verteilungsmodell-Services-orientierte Trading-Architektur Wir schlagen ein dienstleistungsorientiertes Framework für den Aufbau der Handelsarchitektur der nächsten Generation vor. Dieser Ansatz bietet einen konzeptionellen Rahmen und einen Implementierungspfad, der auf Modularisierung und Minimierung von Abhängigkeiten beruht. Dieses Framework stellt Unternehmen eine Methodologie zur Verfügung, um ihren gegenwärtigen Zustand in Bezug auf Dienstleistungen zu bewerten Priorisierung der Dienste basierend auf ihrem Wert für das Unternehmen Entwickeln Sie die Handelsplattform in den gewünschten Zustand mit einem modularen Ansatz Die Hochleistungs-Handelsarchitektur setzt auf die folgenden Dienstleistungen, wie Definiert durch das in Abbildung 4 dargestellte Service-Architektur-Framework. Abbildung 4 Service Architektur Framework für High Performance Trading Ultra-Low Latency Messaging Service Dieser Service wird durch den Messaging-Bus, ein Software-System, das das Problem der Verbindung viel-zu - Viele Anwendungen. Das System besteht aus: Ein Satz von vordefinierten Nachrichtenschemata Ein Satz von gemeinsamen Befehlsnachrichten Eine gemeinsame Anwendungsinfrastruktur zum Senden der Nachrichten an Empfänger. Die gemeinsame Infrastruktur kann auf einem Message-Broker oder einem publishsubscribe-Modell basieren. Die wichtigsten Anforderungen für den Messaging-Bus der nächsten Generation (Quelle 29West): Niedrigstmögliche Latenzzeit (zB weniger als 100 Mikrosekunden) Stabilität bei hoher Last (zB mehr als 1,4 Millionen msg.) Kontrolle und Flexibilität (Ratensteuerung und konfigurierbare Transporte) Sind Bemühungen in der Industrie, den Messaging-Bus zu standardisieren. Advanced Message Queuing Protocol (AMQP) ist ein Beispiel für einen offenen Standard, der von J. P. Morgan Chase unterstützt wird und von einer Gruppe von Anbietern wie Cisco, Envoy Technologies, Red Hat, TWIST Process Innovations, Iona, 29West und iMatix unterstützt wird. Zwei der Hauptziele sind, einen einfacheren Weg zur Interoperabilität für Anwendungen bereitzustellen, die auf verschiedenen Plattformen und Modularität geschrieben sind, so dass die Middleware einfach entwickelt werden kann. Ganz allgemein ist ein AMQP-Server analog zu einem E-Mail-Server, wobei jede Vermittlungsstelle als Nachrichtenübertragungsagent und jede Nachrichtenwarteschlange als Mailbox fungiert. Die Bindungen definieren die Routingtabellen in jedem Transferagent. Publisher senden Nachrichten an einzelne Übertragungsagenten, die dann die Nachrichten in Postfächer weiterleiten. Verbraucher nehmen Nachrichten aus Postfächern, die ein leistungsfähiges und flexibles Modell schafft, das einfach ist (Quelle: amqp. careikiwikitiki-index. phppageOpenApproachWhyAMQP). Latency Monitoring Service Die wichtigsten Voraussetzungen für diesen Service sind: Granularität der Messungen in Millisekunden Echtzeit-Sichtbarkeit ohne Hinzufügung von Latenzzeiten für den Traffic Traffic Fähigkeit, die Latenz der Anwendungsverarbeitung von der Netzwerk-Transit-Latenz zu unterscheiden Fähigkeit, hohe Nachrichtenraten zu bewältigen Bieten Sie eine programmgesteuerte Schnittstelle für Um Latenzdaten zu empfangen, so dass sich algorithmische Trading Engines an sich ändernde Bedingungen anpassen können. Korrelieren von Netzwerkereignissen mit Anwendungsereignissen für Fehlerbehandlungszwecke Latenzzeit kann als das Zeitintervall definiert werden, zwischen dem eine Trade Order gesendet wird, und wenn dieselbe Reihenfolge quittiert und gehandelt wird Von der empfangenden Partei. Die Lösung der Latenzproblematik ist ein komplexes Problem, das einen ganzheitlichen Ansatz erfordert, der alle Latenzquellen identifiziert und verschiedene Technologien auf verschiedenen Ebenen des Systems anwendet. Fig. 5 zeigt die Vielfalt der Komponenten, die Latenzzeiten an jeder Schicht des OSI-Stapels einbringen können. Es bildet auch jede Quelle der Latenz mit einer möglichen Lösung und einer Überwachungslösung ab. Dieser mehrschichtige Ansatz bietet Unternehmen eine strukturierte Möglichkeit, das Latenzproblem anzugreifen, wobei jede Komponente als Dienstleistung betrachtet und konsequent über das Unternehmen hinweg behandelt werden kann. Eine genaue Messung des dynamischen Zustands dieses Zeitintervalls über alternative Routen und Ziele kann bei taktischen Handelsentscheidungen eine große Hilfe sein. Die Fähigkeit, die genaue Lage der Verzögerungen zu identifizieren, sei es im Kundennetznetz, auf dem zentralen Verarbeitungsknoten oder auf der Transaktionsanwendungsebene, bestimmt entscheidend die Fähigkeit von Dienstanbietern, ihre vertraglichen Vereinbarungen auf Handelsniveau (SLAs) zu erfüllen. Für Buy-Side - und Sell-Side-Formulare sowie für Marktdaten-Syndikatoren erfolgt die schnelle Identifikation und Beseitigung von Engpässen direkt in verbesserte Handels - und Ertragsmöglichkeiten. Abbildung 5 Latenzmanagement-Architektur Cisco Low-Latency-Monitoring-Tools Traditionelle Netzwerk-Monitoring-Tools arbeiten mit Minuten oder Sekunden Granularität. Handelsplattformen der nächsten Generation, insbesondere solche, die den algorithmischen Handel unterstützen, erfordern Latenzen von weniger als 5 ms und extrem niedrige Paketverluste. Auf einem Gigabit-LAN kann ein 100-ms-Microburst verursachen, dass 10.000 Transaktionen verloren gehen oder übermäßig verzögert werden. Cisco bietet seinen Kunden eine Auswahl an Tools, um die Latenzzeiten in einer Handelsumgebung zu messen: Bandbreiten-Qualitätsmanager (BQM) (OEM von Corvil) Cisco AON-basierte Finanzdienstleistungs-Latenzüberwachungslösung (FSMS) Bandbreiten-Qualitätsmanager Bandwidth Quality Manager (BQM) 4.0 ist Ein Netzwerk-Performance-Management-Produkt der nächsten Generation, das es Kunden ermöglicht, ihr Netzwerk auf kontrollierte Latenz - und Verlustleistung zu überwachen und bereitzustellen. Während BQM nicht ausschließlich auf Handelsnetze ausgerichtet ist, ist die Mikrosekundenvisibilität in Kombination mit intelligenten Funktionen zur Bandbreitenoptimierung ideal für diese anspruchsvollen Umgebungen. Cisco BQM 4.0 implementiert eine breite Palette von patentierten und zum Patent angemeldeten Verkehrs - und Netzwerkanalysetechnologien, die dem Anwender eine noch nie dagewesene Sichtbarkeit und ein besseres Verständnis der Optimierung des Netzwerks für maximale Anwendungsleistung bieten. Cisco BQM wird nun auf der Produktfamilie der Cisco Application Deployment Engine (ADE) unterstützt. Die Cisco ADE-Produktfamilie ist die Plattform für Cisco Network Management-Anwendungen. BQM-Vorteile Die Cisco BQM-Mikrosichtbarkeit ist die Fähigkeit, Latenz, Jitter und Verluste, die Verkehrsereignisse verursachen, zu detektieren, zu messen und zu analysieren, bis hin zu Mikrosekunden-Ebenen der Granularität pro Paketauflösung. Dadurch kann Cisco BQM die Auswirkungen von Verkehrsereignissen auf Netzwerklatenz, Jitter und Verlust erkennen und bestimmen. Kritisch für Handelsumgebungen ist, dass BQM Latenz-, Verlust - und Jitter-Messungen einseitig für TCP - und UDP - (Multicast-) Datenverkehr unterstützen kann. Das bedeutet, dass sie nahtlos sowohl für Trading - als auch für Marktdaten-Feeds berichtet. BQM erlaubt es dem Benutzer, einen umfassenden Satz von Schwellenwerten (gegen Microburst-Aktivität, Latenz, Verlust, Jitter, Auslastung usw.) auf allen Schnittstellen festzulegen. BQM betreibt dann eine Hintergrundwalzenpaketaufnahme. Wenn eine Schwellenverletzung oder ein anderes potentielles Leistungsverschlechterungsereignis auftritt, löst sie Cisco BQM aus, um die Paketaufnahme zur späteren Analyse auf dem Datenträger zu speichern. Dies ermöglicht dem Benutzer, den Anwendungsverkehr, der von der Leistungsverschlechterung betroffen war, zu untersuchen (quiethe victimsquot) und den Verkehr, der die Leistungsverschlechterung verursacht hat (quich der culpritsquot). Dies kann die Zeit für die Diagnose und Behebung von Netzwerkleistungsproblemen erheblich verkürzen. BQM ist auch in der Lage, detaillierte Empfehlungen für die Bereitstellung von Empfehlungen für die Bandbreite und Qualität der Dienste (QoS) zu liefern, die der Benutzer direkt anwenden kann, um die gewünschte Netzwerkleistung zu erreichen. BQM Measurements Illustrated To understand the difference between some of the more conventional measurement techniques and the visibility provided by BQM, we can look at some comparison graphs. In the first set of graphs (Figure 6 and Figure 7 ), we see the difference between the latency measured by BQMs Passive Network Quality Monitor (PNQM) and the latency measured by injecting ping packets every 1 second into the traffic stream. In Figure 6. we see the latency reported by 1-second ICMP ping packets for real network traffic (it is divided by 2 to give an estimate for the one-way delay). It shows the delay comfortably below about 5ms for almost all of the time. Figure 6 Latency Reported by 1-Second ICMP Ping Packets for Real Network Traffic In Figure 7. we see the latency reported by PNQM for the same traffic at the same time. Here we see that by measuring the one-way latency of the actual application packets, we get a radically different picture. Here the latency is seen to be hovering around 20 ms, with occasional bursts far higher. The explanation is that because ping is sending packets only every second, it is completely missing most of the application traffic latency. In fact, ping results typically only indicate round trip propagation delay rather than realistic application latency across the network. Figure 7 Latency Reported by PNQM for Real Network Traffic In the second example (Figure 8 ), we see the difference in reported link load or saturation levels between a 5-minute average view and a 5 ms microburst view (BQM can report on microbursts down to about 10-100 nanosecond accuracy). The green line shows the average utilization at 5-minute averages to be low, maybe up to 5 Mbitss. The dark blue plot shows the 5ms microburst activity reaching between 75 Mbitss and 100 Mbitss, the LAN speed effectively. BQM shows this level of granularity for all applications and it also gives clear provisioning rules to enable the user to control or neutralize these microbursts. Figure 8 Difference in Reported Link Load Between a 5-Minute Average View and a 5 ms Microburst View BQM Deployment in the Trading Network Figure 9 shows a typical BQM deployment in a trading network. Figure 9 Typical BQM Deployment in a Trading Network BQM can then be used to answer these types of questions: Are any of my Gigabit LAN core links saturated for more than X milliseconds Is this causing loss Which links would most benefit from an upgrade to Etherchannel or 10 Gigabit speeds What application traffic is causing the saturation of my 1 Gigabit links Is any of the market data experiencing end-to-end loss How much additional latency does the failover data center experience Is this link sized correctly to deal with microbursts Are my traders getting low latency updates from the market data distribution layer Are they seeing any delays greater than X milliseconds Being able to answer these questions simply and effectively saves time and money in running the trading network. BQM is an essential tool for gaining visibility in market data and trading environments. It provides granular end-to-end latency measurements in complex infrastructures that experience high-volume data movement. Effectively detecting microbursts in sub-millisecond levels and receiving expert analysis on a particular event is invaluable to trading floor architects. Smart bandwidth provisioning recommendations, such as sizing and what-if analysis, provide greater agility to respond to volatile market conditions. As the explosion of algorithmic trading and increasing message rates continues, BQM, combined with its QoS tool, provides the capability of implementing QoS policies that can protect critical trading applications. Cisco Financial Services Latency Monitoring Solution Cisco and Trading Metrics have collaborated on latency monitoring solutions for FIX order flow and market data monitoring. Cisco AON technology is the foundation for a new class of network-embedded products and solutions that help merge intelligent networks with application infrastructure, based on either service-oriented or traditional architectures. Trading Metrics is a leading provider of analytics software for network infrastructure and application latency monitoring purposes (tradingmetrics ). The Cisco AON Financial Services Latency Monitoring Solution (FSMS) correlated two kinds of events at the point of observation: Network events correlated directly with coincident application message handling Trade order flow and matching market update events Using time stamps asserted at the point of capture in the network, real-time analysis of these correlated data streams permits precise identification of bottlenecks across the infrastructure while a trade is being executed or market data is being distributed. By monitoring and measuring latency early in the cycle, financial companies can make better decisions about which network serviceand which intermediary, market, or counterpartyto select for routing trade orders. Likewise, this knowledge allows more streamlined access to updated market data (stock quotes, economic news, etc.), which is an important basis for initiating, withdrawing from, or pursuing market opportunities. The components of the solution are: AON hardware in three form factors: AON Network Module for Cisco 2600280037003800 routers AON Blade for the Cisco Catalyst 6500 series AON 8340 Appliance Trading Metrics MampA 2.0 software, which provides the monitoring and alerting application, displays latency graphs on a dashboard, and issues alerts when slowdowns occur (tradingmetricsTMbrochure. pdf ). Figure 10 AON-Based FIX Latency Monitoring Cisco IP SLA Cisco IP SLA is an embedded network management tool in Cisco IOS which allows routers and switches to generate synthetic traffic streams which can be measured for latency, jitter, packet loss, and other criteria (ciscogoipsla ). Two key concepts are the source of the generated traffic and the target. Both of these run an IP SLA quotresponder, quot which has the responsibility to timestamp the control traffic before it is sourced and returned by the target (for a round trip measurement). Various traffic types can be sourced within IP SLA and they are aimed at different metrics and target different services and applications. The UDP jitter operation is used to measure one-way and round-trip delay and report variations. As the traffic is time stamped on both sending and target devices using the responder capability, the round trip delay is characterized as the delta between the two timestamps. A new feature was introduced in IOS 12.3(14)T, IP SLA Sub Millisecond Reporting, which allows for timestamps to be displayed with a resolution in microseconds, thus providing a level of granularity not previously available. This new feature has now made IP SLA relevant to campus networks where network latency is typically in the range of 300-800 microseconds and the ability to detect trends and spikes (brief trends) based on microsecond granularity counters is a requirement for customers engaged in time-sensitive electronic trading environments. As a result, IP SLA is now being considered by significant numbers of financial organizations as they are all faced with requirements to: Report baseline latency to their users Trend baseline latency over time Respond quickly to traffic bursts that cause changes in the reported latency Sub-millisecond reporting is necessary for these customers, since many campus and backbones are currently delivering under a second of latency across several switch hops. Electronic trading environments have generally worked to eliminate or minimize all areas of device and network latency to deliver rapid order fulfillment to the business. Reporting that network response times are quotjust under one millisecondquot is no longer sufficient the granularity of latency measurements reported across a network segment or backbone need to be closer to 300-800 micro-seconds with a degree of resolution of 100 igrave seconds. IP SLA recently added support for IP multicast test streams, which can measure market data latency. A typical network topology is shown in Figure 11 with the IP SLA shadow routers, sources, and responders. Figure 11 IP SLA Deployment Computing Services Computing services cover a wide range of technologies with the goal of eliminating memory and CPU bottlenecks created by the processing of network packets. Trading applications consume high volumes of market data and the servers have to dedicate resources to processing network traffic instead of application processing. Transport processingAt high speeds, network packet processing can consume a significant amount of server CPU cycles and memory. An established rule of thumb states that 1Gbps of network bandwidth requires 1 GHz of processor capacity (source Intel white paper on IO acceleration inteltechnologyioacceleration306517.pdf ). Intermediate buffer copyingIn a conventional network stack implementation, data needs to be copied by the CPU between network buffers and application buffers. This overhead is worsened by the fact that memory speeds have not kept up with increases in CPU speeds. For example, processors like the Intel Xeon are approaching 4 GHz, while RAM chips hover around 400MHz (for DDR 3200 memory) (source Intel inteltechnologyioacceleration306517.pdf ). Context switchingEvery time an individual packet needs to be processed, the CPU performs a context switch from application context to network traffic context. This overhead could be reduced if the switch would occur only when the whole application buffer is complete. Figure 12 Sources of Overhead in Data Center Servers TCP Offload Engine (TOE)Offloads transport processor cycles to the NIC. Moves TCPIP protocol stack buffer copies from system memory to NIC memory. Remote Direct Memory Access (RDMA)Enables a network adapter to transfer data directly from application to application without involving the operating system. Eliminates intermediate and application buffer copies (memory bandwidth consumption). Kernel bypass Direct user-level access to hardware. Dramatically reduces application context switches. Figure 13 RDMA and Kernel Bypass InfiniBand is a point-to-point (switched fabric) bidirectional serial communication link which implements RDMA, among other features. Cisco offers an InfiniBand switch, the Server Fabric Switch (SFS): ciscoapplicationpdfenusguestnetsolns500c643cdccont0900aecd804c35cb. pdf. Figure 14 Typical SFS Deployment Trading applications benefit from the reduction in latency and latency variability, as proved by a test performed with the Cisco SFS and Wombat Feed Handlers by Stac Research: Application Virtualization Service De-coupling the application from the underlying OS and server hardware enables them to run as network services. One application can be run in parallel on multiple servers, or multiple applications can be run on the same server, as the best resource allocation dictates. This decoupling enables better load balancing and disaster recovery for business continuance strategies. The process of re-allocating computing resources to an application is dynamic. Using an application virtualization system like Data Synapses GridServer, applications can migrate, using pre-configured policies, to under-utilized servers in a supply-matches-demand process (networkworldsupp2005ndc1022105virtual. htmlpage2 ). There are many business advantages for financial firms who adopt application virtualization: Faster time to market for new products and services Faster integration of firms following merger and acquisition activity Increased application availability Better workload distribution, which creates more quothead roomquot for processing spikes in trading volume Operational efficiency and control Reduction in IT complexity Currently, application virtualization is not used in the trading front-office. One use-case is risk modeling, like Monte Carlo simulations. As the technology evolves, it is conceivable that some the trading platforms will adopt it. Data Virtualization Service To effectively share resources across distributed enterprise applications, firms must be able to leverage data across multiple sources in real-time while ensuring data integrity. With solutions from data virtualization software vendors such as Gemstone or Tangosol (now Oracle), financial firms can access heterogeneous sources of data as a single system image that enables connectivity between business processes and unrestrained application access to distributed caching. The net result is that all users have instant access to these data resources across a distributed network (gridtoday030210101061.html ). This is called a data grid and is the first step in the process of creating what Gartner calls Extreme Transaction Processing (XTP) (gartnerDisplayDocumentrefgsearchampid500947 ). Technologies such as data and applications virtualization enable financial firms to perform real-time complex analytics, event-driven applications, and dynamic resource allocation. One example of data virtualization in action is a global order book application. An order book is the repository of active orders that is published by the exchange or other market makers. A global order book aggregates orders from around the world from markets that operate independently. The biggest challenge for the application is scalability over WAN connectivity because it has to maintain state. Todays data grids are localized in data centers connected by Metro Area Networks (MAN). This is mainly because the applications themselves have limitsthey have been developed without the WAN in mind. Figure 15 GemStone GemFire Distributed Caching Before data virtualization, applications used database clustering for failover and scalability. This solution is limited by the performance of the underlying database. Failover is slower because the data is committed to disc. With data grids, the data which is part of the active state is cached in memory, which reduces drastically the failover time. Scaling the data grid means just adding more distributed resources, providing a more deterministic performance compared to a database cluster. Multicast Service Market data delivery is a perfect example of an application that needs to deliver the same data stream to hundreds and potentially thousands of end users. Market data services have been implemented with TCP or UDP broadcast as the network layer, but those implementations have limited scalability. Using TCP requires a separate socket and sliding window on the server for each recipient. UDP broadcast requires a separate copy of the stream for each destination subnet. Both of these methods exhaust the resources of the servers and the network. The server side must transmit and service each of the streams individually, which requires larger and larger server farms. On the network side, the required bandwidth for the application increases in a linear fashion. For example, to send a 1 Mbps stream to 1000recipients using TCP requires 1 Gbps of bandwidth. IP multicast is the only way to scale market data delivery. To deliver a 1 Mbps stream to 1000 recipients, IP multicast would require 1 Mbps. The stream can be delivered by as few as two serversone primary and one backup for redundancy. There are two main phases of market data delivery to the end user. In the first phase, the data stream must be brought from the exchange into the brokerages network. Typically the feeds are terminated in a data center on the customer premise. The feeds are then processed by a feed handler, which may normalize the data stream into a common format and then republish into the application messaging servers in the data center. The second phase involves injecting the data stream into the application messaging bus which feeds the core infrastructure of the trading applications. The large brokerage houses have thousands of applications that use the market data streams for various purposes, such as live trades, long term trending, arbitrage, etc. Many of these applications listen to the feeds and then republish their own analytical and derivative information. For example, a brokerage may compare the prices of CSCO to the option prices of CSCO on another exchange and then publish ratings which a different application may monitor to determine how much they are out of synchronization. Figure 16 Market Data Distribution Players The delivery of these data streams is typically over a reliable multicast transport protocol, traditionally Tibco Rendezvous. Tibco RV operates in a publish and subscribe environment. Each financial instrument is given a subject name, such as CSCO. last. Each application server can request the individual instruments of interest by their subject name and receive just a that subset of the information. This is called subject-based forwarding or filtering. Subject-based filtering is patented by Tibco. A distinction should be made between the first and second phases of market data delivery. The delivery of market data from the exchange to the brokerage is mostly a one-to-many application. The only exception to the unidirectional nature of market data may be retransmission requests, which are usually sent using unicast. The trading applications, however, are definitely many-to-many applications and may interact with the exchanges to place orders. Figure 17 Market Data Architecture Design Issues Number of GroupsChannels to Use Many application developers consider using thousand of multicast groups to give them the ability to divide up products or instruments into small buckets. Normally these applications send many small messages as part of their information bus. Usually several messages are sent in each packet that are received by many users. Sending fewer messages in each packet increases the overhead necessary for each message. In the extreme case, sending only one message in each packet quickly reaches the point of diminishing returnsthere is more overhead sent than actual data. Application developers must find a reasonable compromise between the number of groups and breaking up their products into logical buckets. Consider, for example, the Nasdaq Quotation Dissemination Service (NQDS). The instruments are broken up alphabetically: This approach allows for straight forward networkapplication management, but does not necessarily allow for optimized bandwidth utilization for most users. A user of NQDS that is interested in technology stocks, and would like to subscribe to just CSCO and INTL, would have to pull down all the data for the first two groups of NQDS. Understanding the way users pull down the data and then organize it into appropriate logical groups optimizes the bandwidth for each user. In many market data applications, optimizing the data organization would be of limited value. Typically customers bring in all data into a few machines and filter the instruments. Using more groups is just more overhead for the stack and does not help the customers conserve bandwidth. Another approach might be to keep the groups down to a minimum level and use UDP port numbers to further differentiate if necessary. The other extreme would be to use just one multicast group for the entire application and then have the end user filter the data. In some situations this may be sufficient. Intermittent Sources A common issue with market data applications are servers that send data to a multicast group and then go silent for more than 3.5 minutes. These intermittent sources may cause trashing of state on the network and can introduce packet loss during the window of time when soft state and then hardware shorts are being created. PIM-Bidir or PIM-SSM The first and best solution for intermittent sources is to use PIM-Bidir for many-to-many applications and PIM-SSM for one-to-many applications. Both of these optimizations of the PIM protocol do not have any data-driven events in creating forwarding state. That means that as long as the receivers are subscribed to the streams, the network has the forwarding state created in the hardware switching path. Intermittent sources are not an issue with PIM-Bidir and PIM-SSM. Null Packets In PIM-SM environments a common method to make sure forwarding state is created is to send a burst of null packets to the multicast group before the actual data stream. The application must efficiently ignore these null data packets to ensure it does not affect performance. The sources must only send the burst of packets if they have been silent for more than 3 minutes. A good practice is to send the burst if the source is silent for more than a minute. Many financials send out an initial burst of traffic in the morning and then all well-behaved sources do not have problems. Periodic Keepalives or Heartbeats An alternative approach for PIM-SM environments is for sources to send periodic heartbeat messages to the multicast groups. This is a similar approach to the null packets, but the packets can be sent on a regular timer so that the forwarding state never expires. S, G Expiry Timer Finally, Cisco has made a modification to the operation of the S, G expiry timer in IOS. There is now a CLI knob to allow the state for a S, G to stay alive for hours without any traffic being sent. The (S, G) expiry timer is configurable. This approach should be considered a workaround until PIM-Bidir or PIM-SSM is deployed or the application is fixed. RTCP Feedback A common issue with real time voice and video applications that use RTP is the use of RTCP feedback traffic. Unnecessary use of the feedback option can create excessive multicast state in the network. If the RTCP traffic is not required by the application it should be avoided. Fast Producers and Slow Consumers Today many servers providing market data are attached at Gigabit speeds, while the receivers are attached at different speeds, usually 100Mbps. This creates the potential for receivers to drop packets and request re-transmissions, which creates more traffic that the slowest consumers cannot handle, continuing the vicious circle. The solution needs to be some type of access control in the application that limits the amount of data that one host can request. QoS and other network functions can mitigate the problem, but ultimately the subscriptions need to be managed in the application. Tibco Heartbeats TibcoRV has had the ability to use IP multicast for the heartbeat between the TICs for many years. However, there are some brokerage houses that are still using very old versions of TibcoRV that use UDP broadcast support for the resiliency. This limitation is often cited as a reason to maintain a Layer 2 infrastructure between TICs located in different data centers. These older versions of TibcoRV should be phased out in favor of the IP multicast supported versions. Multicast Forwarding Options PIM Sparse Mode The standard IP multicast forwarding protocol used today for market data delivery is PIM Sparse Mode. It is supported on all Cisco routers and switches and is well understood. PIM-SM can be used in all the network components from the exchange, FSP, and brokerage. There are, however, some long-standing issues and unnecessary complexity associated with a PIM-SM deployment that could be avoided by using PIM-Bidir and PIM-SSM. These are covered in the next sections. The main components of the PIM-SM implementation are: PIM Sparse Mode v2 Shared Tree (spt-threshold infinity) A design option in the brokerage or in the exchange. DECIDE is a state-of-the-art trading and order management system built by pdv Financial Software GmbH in Germany. Serisys provides DECIDE Software as a Service (SaaS), co-located at a Stock Exchanges data centre, for institutional and retail trading. A complete institutional and retail brokerage solution with rich functionality on a single, flexible and resilient platform OMS-EMS: the heart of DECIDE - integrates all order flows, regardless of channel, for superior multi-venue trading control Highly scalable and resilient, low latency architecture supporting very high volume, in-memory trading Automated trading: fully integrated module provides the lowest possible latency through tight coupling with the OMS-EMS and in-memory risk data Risk management: real time, integrated, market and credit, derivatives and cash Decision support: what if simulations for worst case loss limits stress tests Powerful Best Execution Smart Order Routing Interfaces: standard FIX 4.4 5.0, FIX-FAST and native European and Asian trading venues Delivered by Application Service Provision (ASP) or Enterprise implementation Can implement a single platform for best in class trading, risk management, decision support across multiple instruments Can be implemented module by module as required Rules-based workflows allow easy fit with your firms business model and risk structures as they evolve productpdvDECIDEbrochureen20131115.pdf
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