美国的价格发现和整合数据源的准确性。

2015年8月11日，从04:00到20:00，每天的每一秒都有苹果股票交易。为了了解有多少资本在流通，查看图6中每秒交易的美元数可以发现一些惊人的数字。在这里，人们可以看到，苹果股票在一秒钟内交易的最高峰值为4000万美元。图6：。2015年8月11日，苹果公司从04:00到20:00的每一秒都有美元交易。从长远来看，图7中的累计交易资本显示，苹果股票单日交易额稳步攀升至约100亿美元。在如此高的比率下，上图6中所示的4000万美元峰值几乎不属于异常值。图7：。2015年8月11日，苹果股票交易的累计美元数从04:00到20:00的每秒钟总和。4.3. 按交易所和SIP组成部分对市场活动进行分解图8显示了资产如何在构成国家市场体系的多个交易所进行大量交易。每家交易所的开盘和收盘时间不同，这也是一些线路开盘晚或停得短的原因。在图8中，正常交易开始于09:30（04:00后的19800秒），这是所有市场开盘时成交量的急剧增加。图8：。2015年8月11日，交易所对苹果股票的累计交易量从04:00到20:00之间的每秒钟总和。在这里，我们开始将上述财务指标与基础通信网络的带宽容量概念联系起来，从消息的角度考虑交易量和报价批次（报价批次通常为100股）可能更直观。消息被定义为一个通信的原子单元，描述特定资产的若干股份或批次（例如，100股苹果股票）。

由于quote消息远多于交易消息（即，每个交易报告大约有10条quote消息），因此以下每天quote消息的数字代表通信网络上的流量上限。为了简单起见，在我们的分析中，我们将SIP称为单个实体。事实上，SIP由三个不同的组成部分组成：SIP A、SIP B和SIP C。SIPs通过处理和整合每个交易场所的所有受保护的买卖报价和交易，将“美国市场”连接到一个易于使用的数据馈送中SIP A和B由合并磁带协会运营，并整合SIP A在纽约证券交易所（NYSE）上市的证券和SIP B在纽约证券交易所ARCA、NYSE MKT、BATS和区域交易所上市的证券的市场活动【16】。SIP C由纳斯达克运营，用于纳斯达克上市证券【17】。在图9中，可以再次清楚地看到常规市场日的开盘和收盘。图9显示了三个SIP中每个SIP记录的消息。在市场日期间，很少有每秒打印到SIPs的消息少于1000条的情况，而有时，当消息流量超过每秒100000条时，市场会打开和关闭。图9：。SIP于2015年8月11日对苹果股票从04:00到20:00的每秒钟进行报价。4.4. 直接反馈和SIP之间的延迟表明，SIP的存在是为了通过有效发现股票价格及时统一市场。要了解交易从在交易所报告到由SIP聚合和记录所需的时间，以供所有市场参与者查看，可以查看SIP延迟。

这里的延迟是由SIP的时间戳减去报告交易所向SIP发送交易或报价信息时的时间戳定义的。图10、图11和图12显示了所有股票在三个SIP中每个SIP的交易延迟（以微秒为单位）。从这三个图中可以看出，每个SIP的延迟中值、标准偏差和范围是相似的。所有SIP和所有交换机的平均延迟在700以内彼此的s。由此可以推断，交易报告延迟是相似的。虽然延迟中值、标准偏差和范围确实存在相似之处，但这些相似之处至少有两个例外。第一个例外是芝加哥证券交易所（CHX）。其他地方首次报道称，CHX延迟是其他交易所的异常值，尽管CHX通常有助于高效的价格发现，但其在交易量中的份额有限[20]。我们在这里的发现证实了CHX潜伏期是异常值。第二个例外与NTRF有关，在NTRF中，纽交所上市股票的暗池交易被合并。图10：。SIP A报告的2015年8月11日交易的所有股票的所有交易延迟的方框图，以微秒为单位，由交易所分隔。图11：。SIP B报告的2015年8月11日交易的所有股票的所有交易延迟的方框图，以微秒为单位，由交易所分隔。图12：。SIP C报告的2015年8月11日交易的所有股票的所有交易延迟的方框图，以微秒为单位，由交易所分隔。更详细地查看延迟，图13显示了单个股票（即AAPL）的交易报告延迟。图13给出了与SIP延迟截然不同的图，可以看出，交换内部和交换之间的延迟存在显著差异。

此处的异常值报告交换是QTRF。这清楚地表明，在观察延迟时，交换很重要。图13：。2015年8月11日AAPL交易所交易的苹果股票延迟直方图（截断为105微秒）。4.5. 第一个差异突出了SIP的不精确性。图14显示了最佳出价和最佳询问之间的差异（即价差）。我们根据打印到SIP的bid和ask报价的时间戳生成了图14。这一分析表明，有相当多的实例的价差为负。负价差表明价格发现效率低下，意味着一方愿意支付的价格高于交易对手在特定时间愿意出售的价格（例如，当标价仅为0.99美元时，以1.05美元的价格购买苏打水）。这对买方来说既不可取，也不为现行市场规则所允许[18]，因此SIP可能传播不准确的报告。为了评估SIP的准确性，可以查看图15中每个交易所的价差，并看到在任何交易所，价差都不会变为负值。然而，确实会出现负利差，尤其是NBBO的负利差。此类NBBO负利差的例子描述了交叉市场，或简称交叉市场。为完整起见，称为锁定市场的零价差描述了当前市场规则排除的另一种市场状况。所有可用的最佳报价订单均应根据所有可用的最佳报价订单执行。图14：。2015年8月11日，苹果股票的美元买卖价差与发生次数之比。图15：。

2015年8月11日，交易所为苹果绘制了美元价差的方框图。如果SIP出现错误，并且交换机从未交叉，那么这种差异可能是由于消息沿通信网络从交换机传输到SIP所需的时间造成的。与时间相关的异常现象的存在表明了理解金融市场和通信基础设施之间的耦合以及这些系统如何设计的含义的重要性。许多股票（如道琼斯30指数成份股）都存在这些定价异常现象，但出于简洁和篇幅考虑，我们在此仅对表1中列出的14只股票进行简单的处理。指出了一些模式，初步证明了消息流量与明显的交叉和锁定之间的关系（市场规则也不允许相同的出价和询问）。如果这种关系成立，它将进一步强调金融和通信基础设施耦合之间的重要性。图16表明，随着quote消息数量的增加，SIP中明显的市场交叉点数量也在增加。在图16中，股票价格在右侧的彩色图表中给出。交易价格低于1美元的股票（即便士股票，图中为蓝色到蓝绿色）在不同的市场规则下运行，并且在消息数量和交叉之间遵循不同的关系。这一初步结果可能表明，市场规则也塑造了这些基础设施之间的耦合。图16：。2015年8月11日交易的所有股票的SIP交叉计数。图17显示了库存在SIP处明显锁定的次数（即0的排列）。

图17提供了额外的证据，表明不断增加的消息流量与更多锁定的股票相关。图17：。2015年8月11日交易的所有股票的SIP锁计数。现代金融体系依靠高效稳定的通信网络传播最新信息。要了解在短时间窗口内可能发生的情况，可以查看在向SIP发送交易或报价更新和SIP向SIP订阅者报告更新之间发生的股票事件（交易报告或报价消息）的数量–这里，我们将此延迟称为延迟窗口。图18显示，在苹果股票的这个延迟窗口中，通常会发生数百到数千个事件。图18：。2015年8月11日苹果股票延迟窗口中的事件数。4.6。订单簿之间的交叉提供了套利机会。明显的市场锁定和交叉数量与消息（交易报告或报价更新）量之间的关系的出现，促使我们更深入地了解延迟窗口内的事件数量。图19和图20在页面上垂直对齐，以沿x轴反映一天中的时间。在图19中，我们从方便样本中描绘了一只交易量较小的股票（即，Second-Sight Medical Products，EYES），以与图20中交易量较大的股票（即，Apple，AAPL）进行比较。在图19中，读者会注意到EYES在交易日前后的交易活动有限，而图20描述了AAPL中的重要交易时间。在图19中，我们可以看到，有时SIP和交换时间没有对齐（红色和白色圆圈没有对齐的地方）。

对于像AAPL这样的高交易量股票，我们从图20中可以看到，时间戳的差异有更多的不按顺序排列的情况。对图19和图20进行更仔细的分析可以得出更多的见解。因为我们使用精确时间协议（Precision Time Protocol）[19]按SIP时间戳排序，所以所有第一个差异都应该是正的。因此，如图19和图20所示，SIP时间戳中的所有负差异表明SIP可能经常歪曲交易的准确顺序。在表1中，我们在一系列交易量的股票中看到了类似的特征，该表显示了特定资产的交易总数以及SIP报告的无序交易百分比。交易数量和无序数量之间存在强烈的线性趋势（斜率=0.66，R平方=0.99）。虽然有必要进行额外的分析，以确定这一趋势的驱动因素，但这种深入分析可能证明是值得的，因为它们可能会说明套利机会。这些套利机会可能来自交叉市场。回想一下，交叉市场表示负价差（即显示的最佳出价超过显示的最佳出价）。如果允许，在交叉市场中进行交易可能会带来真正套利的机会。举例来说，在交叉市场中交易可能会使交易员C以每股116.00美元的价格从交易员a手中购买偶数批苹果股票，并立即以每股116.02美元的价格将相同偶数批苹果股票出售给交易员B。读者会注意到，在市场上没有交易员C的情况下，交易员a和B可能会以每股116.01美元的价格成为自然的交易对手，每个人都在经历价格上涨，这就是为什么在交叉市场中交易会停止的原因。

为了利用这一潜在的套利机会，交易员C必须预测交叉市场，并通过与市场的直接反馈连接利用延迟优势。虽然市场参与者可能有能力对这些套利机会采取行动，但它们可能只存在很小的时间窗口（例如，500微秒或更少）[2]。这些稍纵即逝的潜在套利机会清楚地表明了金融市场与连接它们的通信网络之间紧密相互依存的后果。图19：。2015年8月11日，SIP与EYES股票交换时间戳的时差。图20：。2015年8月11日，SIP与AAPL股票交易时间戳的时差。表1：。2015年8月11日，所选股票的交易顺序混乱。序列外股票百分比Total TradesListing Exchange APL66.2%482578NASDQBAC50.1%97303NYSEXOM43.0%86834NYSEGOOG56.3%69085NASDQDNR43.3%51185NYSEIBM26.4%29960NYSESHAK27.9%16349NYSEKLIC30.3%3304NASDQGBX20.6%2804NYSEWBMD29.9%2428NASDQeyES10.3%1653NASDQBRKA0.3%NYSEOHGI3.8%NASDQACU0.0%NYSEMKT5。以上结论，我们揭示了SIP准确性的明显局限性，即其无法保持交易的正确顺序。我们没有完全依赖一组基本上同质的股票（例如道琼斯30指数的组成部分），而是选择了一组异质的股票，这些股票随市值、上市交易所和交易量的不同而变化。这种异质性产生了令人信服的证据，证明SIP的不准确与贸易量有关。因此，我们可以合理地推断，SIP基础的物理基础设施具有有限的限制，某些库存通常会超过这些限制。

虽然这种SIP不准确的影响可能是广泛的，但我们最后强调了两个重要的影响。首先，当SIP无法捕捉到实际交易顺序时，这种不准确将扭曲股票回报。虽然是一个简单的衡量标准，但回报在几乎所有风险衡量标准中都起着基础性作用；因此，此处发现的SIP的不准确之处可能揭示出风险管理的广泛局限性。最后，考虑到算法交易在当今美国股市中的优势，无序交易和随后的回报扭曲可能会导致正反馈，导致市场远离高效的价格发现。虽然令人信服，但我们关于SIP准确性的发现并不详尽，因此我们鼓励研究人员考虑未来研究的其他分析维度。纵向研究可能会解决SIP随时间变化的准确性问题。另一项研究可能会比较SIP对主流市场指数（如道琼斯30指数、标准普尔500指数和罗素3000指数）组成股票的准确性。最后，我们建议对SIP交易准确性研究的直接扩展包括对更新报价的分析。致谢：作者感谢以下各方：Richard Bookstaber、Michael Foley、Christine Harvey、Eric Hunsader、Neil Johnson和Mark Paddrik的合作贡献；Anshul Anand、Chris Danforth、David Dewhurst、Peter Dodds、Jordan Feidler、Andre Frank、Bill Gibson、Frank Hatheway、John Ring、Chuck Schnitzlein、Colin Van Oort、Tom Wilk以及2016年代理计算国际大会与会者的有益见解。

作者与MITRE公司的联系仅供识别之用，并不表示或暗示MITRE同意或支持作者所表达的立场、观点或观点。参考文献【1】Brian F.Tivnan和Brendan F.Tivnan。2016年，“投资者决策周期中的市场流动性和异质性对国家市场体系的影响。”2016年SWARMFEST：第20届基于代理的建模与仿真年会上的演讲，弗吉尼亚州伯灵顿【2】Brian F.Tivnan、Matthew T.K.Koehler、David Slater、Jason Veneman和Brendan F.Tivnan。2017年，《迈向美国股票市场的模式：证券信息处理器有多重要？2017年冬季模拟会议记录（第1181-1192页）。新泽西州皮斯卡塔韦市电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers，Inc.）。[3] 詹姆斯·安吉尔。2014年，《当金融与物理学相遇：光速对金融市场及其监管的影响》。arXiv:1401.2982。[4] Benoit Mandelbrot。某些投机价格的变化。J总线36（4）：294–419。[5] Rama Cont R.2001年。资产收益的经验特性。定量金融1:223–236。[6] 尼尔·约翰逊、赵关南、埃里克·亨萨德、景蒙、阿米思·拉文达尔、斯宾塞·卡兰和布莱恩·蒂夫南。2012年，由超快机器生态驱动的金融黑天鹅。arXiv:1202.1448。[7] Neil Johnson、Gunan Zhao、Eric Hunsader、Hong Qi、Nicholas Johnson、Jing Meng和Brian Tivnan。2013年，《超越人类反应时间的新机器生态的突然崛起》。科学报告3:2627。[8]斯科特·帕特森和詹妮弗·斯特拉斯堡。2012年。交易员们在一个黑暗的新世界中航行。《华尔街日报》，2012年4月9日。[9]斯科特·帕特森。2012年。暗池。纽约，纽约：皇冠酒吧。[10]迈克尔·刘易斯。2014。闪光男孩：华尔街起义。纽约，纽约：诺顿和公司。