Wenn Menschen nach “Hochfrequenz-Handelsinfrastruktur” suchen, finden sie normalerweise eine von zwei Dinge: einen Engineering-Blog über FPGAs und Nanosekunden oder eine Verkaufsseite für einen Colocation-Rack. Beide sind genau. Beide geben nicht an, welche Teile dieses Systems für den Erfolg entscheidend sind. Ihr Handel, oder die Kosten dafür, “schnell genug” zu sein für eine bestimmte Strategie.
Diese Anleitung geht beide Möglichkeiten an: Zuerst wird die reale Architektur eines Low-Latency-Handelssystems Schritt für Schritt dargestellt, wie es von einem HFT-Unternehmen aufgebaut wird. Anschließend werden drei Ebenen (institutioneller HFT, kleine Prospekt-Händler und Fonds sowie ein Händler im Retail-Arbitrage) verglichen und erläutert, wo das Geld in jeder dieser Ebenen verschüttet wird. Der wichtigste Punkt: Was als gute Infrastruktur gilt, hängt davon ab, wo der Engpass liegt. Für die meisten Händler im Einzelhandel liegt dieser Engpass nicht in der eigenen Hardware.
Was “HFT-Infrastruktur” eigentlich bedeutet
Die HFT-Infrastruktur umfasst alles zwischen einem Preisschwankung am Markt und dem Erhalt Ihrer Order bei der Börse. In der Praxis gliedert sie sich in fünf Ebenen:
- Standort: wo sich Ihre Server physisch in Bezug auf die Matching-Engine des Exchanges oder den Handelsserver Ihres Brokers befinden (Colocation, Proximity Hosting, ein VPS im selben Rechenzentrum oder ein PC zu Hause).
- NetzwerkWie die Daten übertragen werden: Kreuzverbindungen im Rechenzentrum, Glasfasern oder Mikrowellen zwischen den Städten, Switches und Netzwerkkarten.
- HardwareCPU-Systeme, Speicher, Netzwerkkarte und, am oberen Ende, FPGA-Systeme (programmierbare Chips, die Handelslogik direkt in der Hardware ausführen).
- SoftwareDas Handelssystem selbst, d. h. die Futterverarbeiter, der Orderbuch-Ersteller, der Strategie-Engine, die Risikovergleiche und die Order-Gateway-Funktionalität, sowie die dazugehörige Systemoptimierung.
- Marktzugang und Daten: Das Protokoll, über das Sie handeln (native Exchange-Binary-Protokoll, FIX API, MetaTrader-Brücke, crypto WebSocket-API) sowie die Qualität des Preissignals, auf das Sie reagieren.
Eine Firma kann Millionen in die ersten vier Ebenen investieren und trotzdem gegenüber jemandem mit einer besseren fünften Ebene verlieren; und umgekehrt ist das auch der Fall. Halten Sie das im Hinterkopf, während wir jede Ebene durchgehen.
Der Tick-to-Trade-Pfad: Anatomie eines handelsunabhängigen Systems
Die Zahl der HFT-Ingenieure, die am meisten interessiert sind, ist Tick-to-Trade-Latenzzeit: Die Zeitspanne zwischen dem Moment, in dem ein Market-Data-Paket Ihre Netzwerkkarte erreicht, und dem Moment, in dem Ihr Bestellpaket diese verlässt. Sie misst nur Ihr eigenes System. Der Austausch- und Netzwerkzeitpunkt werden getrennt erfasst. Hier ist der Weg, den diese Zahl beschreibt.
1. Marktdaten-Feed-Handler
Börsen senden die Preise als Strom von kleinen Paketen. Aktien- und Futuresbörsen verwenden oft Multicast, während Krypto-Börsen und die meisten FX-Broker sie über WebSocket, FIX oder eine MetaTrader-Verbindung senden. Der Feed-Handler dekodiert diese Pakete in interne Ereignisse. Am Ende des Prozesses wird dies auf der Netzwerkkarte oder einem FPGA ausgeführt, sodass ein Paket erst vor der CPU dekodiert wird.
2. Orderbuch-Ersteller
Dezodierte Ereignisse aktualisieren eine lokale Kopie des Auftragsbuchs. Das klingt trivial, aber Sequenznummern, Lücken, Paketfehler und Neusynchronisierung sind die Punkte, an denen viele selbstgebaute Systeme Probleme haben. Ein Buch, das schnell ist, aber fehlerhaft, ist schlechter als nutzlos.
3. Strategie- oder Signaleinheit
Diese Phase entscheidet darüber, ob eine Aktion unternommen werden soll. Im Marktzufinden berechnet sie die neuen Preise. In der Latenz-Arbitrage-Phase vergleicht sie einen schnellen Referenzpreis mit einem langsameren Preis auf dem Markt. In der statistischen Arbitrage-Phase aktualisiert sie ein Spread-Modell. Seriöse Händler halten diesen Code frei von Speicherallokation, Schlössern und Systemaufrufen auf der heißen Spur, da jeder von ihnen in zufälligen Momenten kostspielige Mikrosekunden kosten kann.
4. Risikoüberprüfung vor dem Handel
Bevor eine Bestellung verschickt wird, werden bestimmte Grenzwerte hinsichtlich Position, Ordergröße, Preisrahmen und Nachrichtenrate überschritten. Regulierte Märkte verlangen diese Kontrollen zur direkten Marktzugängigkeit, weshalb sie nicht ausgelassen werden können. Die technische Herausforderung besteht darin, diese Kontrollen kostengünstig zu gestalten, anstatt sie zu streichen.
5. Bestellportal
Die Gateways kodieren die Order in der von dem jeweiligen System verwendeten Sprache: ein nativ-binäres Protokoll, FIX, eine MetaTrader-Brücke des Brokers oder eine REST-/WebSocket-API für Kryptowährungen. Das alleinige Protokoll kann das Bild um ein Vielfaches verändern. Unsere Vergleichsstudie FIX-API- und MT4-Bridge-Ausführung Dies wird von FX detailliert behandelt.
Standort: Colocation, Nearshoring und das Datenzentrum-Kartenmaterial
Das Licht in optischen Fasern bewegt sich in einem Vakuum mit etwa zwei Dritteln seiner Geschwindigkeit, etwa 200 km pro Millisekunde. Kein Software-Trick kann die Entfernung übertrumpfen, weshalb die erste Infrastrukturentscheidung immer Wo?.
- Kolokation Betrifft die Vermietung von Rack-Platz in demselben Gebäude wie der Matching-Engine des Exchanges und die Verbindung über ein kurzes Cross-Connect-Kabel. Exchanges vergleichen oft die Kabellängen so, dass jeder collocatedes Client die gleiche Distanz erhält.
- Proximity-Hosting Betrifft ein nahegelegenes Rechenzentrum, das sich nur wenige Kilometer entfernt befindet. Es ist günstiger und dennoch schnell genug für die meisten Strategien, die nicht mit den Spitzenunternehmen konkurrieren müssen.
- FX-spezifische HubsBei spot FX gibt es keine einzige Börse, weshalb die Transaktionen in mehreren Rechenzentren abgewickelt werden. Die Equinix LD4 (London), NY4 (New York-Gebiet) und TY3 (Tokyo) beherbergen viele Liquiditätsanbieter sowie ECNs und Handelsserver von Brokern. Handbuch zur Auswahl eines VPS in LD4, NY4 oder TY3 Erklärt, wie man herausfindet, welche Methode Ihr Broker verwendet.
Die Colocation wird pro Rack oder Teilrack berechnet, zuzüglich Strom und einer monatlichen Gebühr pro Cross-Connect. Die Gesamtkosten erreichen normalerweise mehrere tausend Dollar pro Monat, bevor Sie überhaupt Hardware kaufen, und dazu kommen noch die Kosten für den Austausch von Konnektivität und Marktdatenlizenzen. Deshalb ist es ein institutioneller Tool.
Netzwerk: Glasfaser, Mikrowellen und Jitter
Zwischen den Städten haben die schnellsten Unternehmen die Glasfasern für die Sichtlinie abgetanzt. Mikrowellen- und Millimeterwellen Verbindungen, da Funk über die Luft mit nahezu der Lichtgeschwindigkeit unterwegs ist, während Faserverbindungen langsamer sind und nur selten geradlinig verlaufen. Auf dem Korridor von Chicago nach New York beträgt die beste Rundreisezeit mit Faser etwa 13 Millisekunden, bei Mikrowellen etwa 8 Millisekunden. Diese Lücke hat im Netzwerkbau Hundertmillionen Dollar gekostet. Mikrowellen bieten nur wenig Bandbreite und schwächen bei starkem Regen ab, weshalb Unternehmen sie anstatt einer Faserführung stattdessen verwenden.
Im Rechenzentrum geht der Fokus auf Switches mit einer Port-zu-Port-Latenz von unter einem Mikrosekunden, Netzwerkkarten, die Kernel-Umgehung unterstützen, und Hardware-Timestamping über. Die wichtigste Kennzahl hier ist Jitter Mehr als der Durchschnitt: Ein System, das im Durchschnitt 10 Mikrosekunden dauert, aber im 99. Prozentwertbereich nur 2 Millisekunden benötigt, verliert genau die Trades, die wichtig sind. Prozentwerte tauchen wieder in unserem Beispiel auf. Abkürzung von Hop-by-Hop-Latenz bei Devisenhandel.
Hardware- und Software-Tipps und was jeder kauft
| Technik | Was es tut | Typischer Anstieg (in der Größenordnung) | Wer braucht es? |
|---|---|---|---|
| Kernel-Umgehung | Die Anwendung liest Pakete direkt von der Netzwerkkarte ab und überspringt die Netzwerk-Stack-Einrichtung des Betriebssystems. | Von Zehntausend Mikrosekunden bis hin zu wenigen | Unternehmen, die auf der Mikrosekunden-Niveau konkurrieren |
| CPU-Pinsierung und Isolation | Dedizierte Kerne für den heißen Pfad, keine Interrupts, keine anderen Prozesse | Entfernt hauptsächlich Jitter-Spikes | Wer ein ernsthaftes System auf seinem eigenen Server betreibt |
| FPGA | Futterdekodierung, einfache Signale und die Kodierung von Aufträgen werden in der Hardware implementiert. | Tick-to-trade mit einer Präzision von unter einem Mikrosekunden | Hochrangige HFT-Rennen um die Platzierung in der Warteschlange |
| Hardware-Zeiteinteilung und PTP | Genauere Uhren auf allen Maschinen, damit Sie jeden Schritt messen können | Keine Geschwindigkeitssteigerung, aber man weiß endlich, wohin die Zeit fliegt | Jeder, der die Latenz ernst nimmt |
| Leichter, bereitzustellencode | Keine Schlösser, Pausen bei der Müllabfuhr oder Systemaufrufe auf dem heißen Pfad | Beseitigt zufällige Millisekundestopps | Jeder automatisierte Händler, in jeder Rangstufe |
Jede Zeile bringt Mikrosekunden dazu, und das ist nur dann wichtig, wenn Mikrosekunden den Unterschied zwischen dem Gewinn und dem Verlust Ihrer Trades ausmachen. Für einen Börsenmakler, der um die Position in der Warteschlange konkurriert, sind das Mikrosekunden. Für einen Händler, dessen Aufträge über die Handelsabteilung eines Brokers mit einer Verzögerung von 20 ms verlaufen, sind das hingegen irrelevant. Das führt uns zu den Stufen.
Vergleich der drei Ebenen der HFT-Infrastruktur
| Institutionelle HFT | Kleines Propmaterialgeschäft / Fonds | Handelnder im Bereich des Retail Arbitrage | |
|---|---|---|---|
| Standort | Colocation an jedem Exchange | Colocation oder Proximity Hosting, oft gemeinsam genutzt | VPS im Rechenzentrum des Brokers (LD4, NY4, TY3) |
| Marktzugang | Direkt-Austausch-Mitgliedschaft, native Protokolle | Sponsorierter Zugriff, FIX | Broker-Konto über MetaTrader, cTrader oder FIX |
| Eigene Systemlatenz | Von Sub-Mikrosekunden bis zu wenigen µs | Mikroschnellen bis zu Zehntausendstel Sekunden | Von Submillisekunden bis zu wenigen Millisekunden |
| Hauptschwierigkeit | Die Geschwindigkeit der Teilnehmer | Zugang zum Netzwerk und zur Veranstaltungsstätte | Broker-Ausführung und Futterqualität |
| Runder Betriebskosten | Millionen pro Jahr | Tausende bis Hunderte von Tausendern pro Jahr | Etwa 30-150 US-Dollar pro Monat für ein VPS, plus Software und ein Feed |
Beziehen Sie die Kostenzeile eher als Größenordnung als als Preisangabe. Was sie zeigt, ist, dass die Ebenen nicht gegeneinander konkurrieren. Ein Händler, der mit Tierniveaus handelt, konkurriert nicht mit einem Exchange-Markt-Maker. Er nutzt eine Verzögerung zwischen einer schnellen Preiserhebung und einem langsameren Broker, der in Millisekunden gemessen wird, sodass seine Infrastruktur nur deutlich schneller sein muss als diesen Broker Die Ausführung muss nicht unbedingt absolut schnell sein.
KryptohFT-Infrastruktur: Was unterscheidet sie von anderen?
Die kryptogestützte Version dieses Stapels unterscheidet sich auf drei Arten:
- Cloud-Regionen statt Colocation. Viele große Börsen betreiben ihre Matching-Systeme in Public-Cloud-Regionen, weshalb “Colocation” in der Regel die Auswahl derselben Cloud-Region und der entsprechenden Verfügbarkeitszone bedeutet. Einige Veranstaltungsorte bieten zudem eine dedizierte, schnelle Verbindung für große Kunden an.
- API-Anwendungen statt nativen Feed-Systemen. Marktdaten werden über WebSockets übertragen, Bestellungen werden über REST- oder WebSocket-Order-APIs abgewickelt, wobei Geschwindigkeitslimits und Gewichtungen pro Konto berücksichtigt werden. Ihre Gestaltung wird von diesen Limits ebenso stark beeinflusst wie von der tatsächlichen Geschwindigkeit. Unsere Anleitung Verknüpfung mit API-Anwendungen von Krypto-Austauschplätzen zur Arbitrage Deckt Tarifbegrenzungen, Synchronisierung des Bestellbuchs und wichtige Sicherheitsfunktionen ab.
- Viele Veranstaltungsorte, rund um die Uhr. Cross-Exchange-Strategien müssen in mehreren Regionen gleichzeitig durchgeführt werden und Übertragungsunterbrechungen, Wartungsfenster und Teilausfälle müssen jederzeit abgewendet werden können.
Die allgemeine Regel gilt weiterhin: Finden Sie den langsameren Weg, den Sie nicht kontrollieren können, und bauen Sie dann genügend Infrastruktur auf, um diesem Schritt voraus zu sein.
Was ein Händler für Lagertransparenz tatsächlich benötigt
Wenn Ihre Strategie die Latenz-Arbitrage bei Retail-FX- oder CFD-Brokern umfasst, ist diese Checkliste von Belang, in der Reihenfolge ihrer Auswirkungen:
- Platzieren Sie den Server neben dem Broker. Ein VPS in demselben Rechenzentrum wie der Handelsserver Ihres Brokers verwandelt eine Rundreisezeit von 50 bis 150 Millisekunden von zu Hause in eine Zeit von nur wenigen Millisekunden. Kein anderer Upgrade kommt diesem nahe.
- Verwenden Sie einen wirklich schnelleren Referenzpreis. Der Rand ist der Abstand zwischen zwei Preisen. Wenn Ihr “Schnell”-Feed tatsächlich nicht schneller ist als der des Brokers, hat der Rest Ihrer Infrastruktur nichts zu tun.
- Wählen Sie die schnellste Verbindung, die Ihr Broker anbietet. Bei einigen Brokern kann eine FIX-API-Sitzung oder ein gut durchgeführter Bridge deutlich schneller ausgeführt werden als ein standardmäßiger Terminalpfad, während bei anderen der Unterschied geringer ist. Messen Sie es.
- Halten Sie den VPS sauber. Dedizierte Ressourcen, keine zusätzlichen Terminals oder Browser, die um die CPU konkurrieren, stabile Zeitsynchronisation. Hier kommt die Konsistenz wichtiger als die reine Geschwindigkeit.
- Messen Sie die Hin- und Rückreise, nicht den Ping. Loggen Sie die Zeit von der Signalübertragung bis zur Bestätigungsnachricht. Ein Ping an die IP-Adresse des Servers gibt Ihnen nur sehr wenig darüber Auskunft, wie lange eine Bestellung verarbeitet wird.
Die Software, die auf diesem VPS läuft, macht diese Komponenten zu einem funktionierenden System. Unser Latenzarbitrage-Software Es ist für diese Konfiguration entwickelt: schnelle Feed- und Broker-Sessions (MT4, MT5, cTrader, FIX) werden an einem Ort verbunden, und die Vergleichs- und Bestelllogik wird auf einem von Ihnen kontrollierten Server ausgeführt.
Gängige Infrastrukturfehler
- Die Geschwindigkeit beim Kauf erhöhen, wo der Engpass nicht liegt. Ein Gaming-PC mit einer übertakteten CPU zu Hause ist immer noch mit über 80 ms langsamer als ein Londoner Broker. Standort steht an erster Stelle, Hardware an zweiter.
- Durch die Optimierung des Durchschnitts werden die Schwächen ausgeblendet und die Stärken hervorgehoben. Eine Verbindung, die normalerweise schnell ist, aber einige Male pro Stunde für 300 Millisekunden abstürzt, wird Sie in den am stärksten besuchten Momenten sehr unzufrieden machen.
- Angenommen, der Broker befindet sich in London, da das Unternehmen dies auch tut. Handelsserver können sich in einer anderen Stadt als dem Hauptsitz des Unternehmens befinden. Prüfen Sie vor der VPS-Vermietung.
- Die Infrastruktur als dauerhaftes Gut zu betrachten. Broker migrieren Server und ändern Brücken. Nach jeder unerklärlichen Änderung der Füllstände werden die Messwerte erneut gemessen.
- Nachahmung institutioneller Vorbilder. Kernel-Bypass und FPGA-Systeme lösen ein Problem, das Sie nicht haben. Nutzen Sie dieses Budget für eine bessere Infrastruktur oder einen besser positionierten Server.
Häufig gestellte Fragen
Was ist die Hochfrequenz-Handelsinfrastruktur?
Es ist die Kombination aus Standort (Colocation oder ein nahegelegener Server), Netzwerk, Hardware, Handelssoftware und Marktzugang, die es einem Unternehmen ermöglicht, auf Preisschwankungen zu reagieren und Aufträge in Mikrosekunden bis Millisekunden zu platzieren. Ziel ist es, die Zeit zwischen einem Preisschwankungsersatz und dem Eintreten der Bestellung auf dem Markt zu minimieren und zu stabilisieren.
Wie viel kostet die HFT-Infrastruktur?
Es hängt von der Ebene ab. Institutionelle HFT mit Colocation an mehreren Börsen, Mikrowellenverbindungen und FPGA-Systemen kostet jährlich Millionen. Ein kleiner Händler könnte Zehntausende bis Hunderttausende ausgeben. Ein Händler im Kleinhandel kann mit einem gut platzierten VPS etwa 30 bis 150 Dollar pro Monat plus Software und Daten einsparen, da sein Engpass der Broker ist und nicht die Mikrosekunden.
Was ist die Tick-to-Trade-Latenzzeit?
Es ist die Zeitspanne zwischen dem Eintreffen eines Marktdatenpakets in Ihrem System und dem Abgang Ihrer Order. Es misst nur Ihr eigenes System (Feedhandler, Buch, Strategie, Risikoüberprüfung, Gateway), nicht das Netzwerk oder den Exchange. Top HFT-Systeme messen dies in Nanosekunden oder in Einzeltausendstel-Mikrosekunden.
Brauche ich eine Colocation, um Latenciatarif zu erzielen?
Bei der Latenzarbitrierung in der Retail-Handelswelt ist das in der Regel nicht der Fall. Was Sie benötigen, ist ein VPS im selben Rechenzentrum wie der Handelsserver Ihres Brokers, der Ihnen eine Rundreisezeit von nur wenigen Millisekunden ermöglicht. Die Standortkooperation zwischen Börsen ist darauf ausgelegt, mit anderen HFT-Unternehmen auf Mikrosekundenniveau zu konkurrieren – das ist eine ganz andere Liga.
Ist ein FPGA für den Hochfrequenzhandel notwendig?
Nur ganz oben, wo die Unternehmen um die Plätze an den Börsen konkurrieren und nur wenige hundert Nanosekunden entscheiden, wer belegt wird. Für die meisten automatisierten Strategien reicht gut geschriebene Software auf einem optimierten Server aus, und das Geld ist besser auf Standort und Datenqualität auszugeben.
Wie unterscheidet sich die HFT-Infrastruktur in der Krypto-Welt von der in der Devisenbranche?
Kryptowährungsbörsen werden über WebSocket- und REST-APIs mit Rate-Limits erreicht, die häufig in öffentlichen Cloud-Regionen gehostet werden. Der Handel findet 24/7 an vielen Orten statt. Die Kryptoinfrastruktur konzentriert sich daher auf die Bereitstellung von Servern in der richtigen Cloud-Region, die Synchronisierung der Auftragsbücher und die Verwaltung von Rate-Limits. Der Forex-Handel konzentriert sich auf Rechenzentren wie LD4, NY4 und TY3 sowie auf die Ausführungspipeline des Brokers.
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