作为安全问题的市场操纵

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英文标题：
《Market Manipulation as a Security Problem》
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作者：
Vasilios Mavroudis
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最新提交年份：
2019
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英文摘要：
  Order matching systems form the backbone of modern equity exchanges, used by millions of investors daily. Thus, their operation is strictly controlled through numerous regulatory directives to ensure that markets are fair and transparent. Despite these efforts, market manipulation remains an open problem.   In this work, we focus on a class of market manipulation techniques that exploit technical details and glitches in the operation of the exchanges (i.e., mechanical arbitrage). Such techniques are used by predatory traders with deep knowledge of the exchange\'s structure to gain an advantage over the other market participants. We argue that technical solutions to the problem of mechanical arbitrage have the potential to significantly thwart these practices. Our work provides the first overview of the threat landscape, models fair markets and their security assumptions, and discusses various mitigation measures.
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中文摘要：
订单匹配系统是现代股票交易所的支柱，每天有数百万投资者使用。因此，它们的运作受到众多监管指令的严格控制，以确保市场公平和透明。尽管做出了这些努力，市场操纵仍然是一个悬而未决的问题。在这项工作中，我们重点关注一类利用交易所运营中的技术细节和故障的市场操纵技术（即机械套利）。这些技术被对交易所结构有深入了解的掠夺性交易者所使用，以获得相对于其他市场参与者的优势。我们认为，机械套利问题的技术解决方案有可能严重阻碍这些做法。我们的工作首先概述了威胁形势，对公平市场及其安全假设进行了建模，并讨论了各种缓解措施。
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分类信息：

一级分类：Quantitative Finance        数量金融学
二级分类：Trading and Market Microstructure        交易与市场微观结构
分类描述：Market microstructure, liquidity, exchange and auction design, automated trading, agent-based modeling and market-making
市场微观结构，流动性，交易和拍卖设计，自动化交易，基于代理的建模和做市
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一级分类：Computer Science        计算机科学
二级分类：Cryptography and Security        密码学与安全
分类描述：Covers all areas of cryptography and security including authentication, public key cryptosytems, proof-carrying code, etc. Roughly includes material in ACM Subject Classes D.4.6 and E.3.
涵盖密码学和安全的所有领域，包括认证、公钥密码系统、携带证明的代码等。大致包括ACM主题课程D.4.6和E.3中的材料。
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PDF下载：
--> Market_Manipulation_as_a_Security_Problem.pdf (302.45 KB)

2022-6-14 09:29:10 上传

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关键词：安全问题 manipulation Cryptography Quantitative Participants

作为安全问题的市场操纵Vasilios MavroudisUniversity College Londonv。mavroudis@cs.ucl.ac.ukAbstract.订单匹配系统是现代股票交易所的支柱，每天有数百万投资者使用。因此，它们的运营受到众多监管指令的严格控制，以确保市场的公平和透明。尽管有这些影响，市场操纵仍然是一个悬而未决的问题。在这项工作中，我们关注一类利用交易所运营中的技术细节和故障的市场操纵技术（即机械套利）。这些技术被对交易所结构有深入了解的掠夺性交易者所使用，以获得相对于其他市场参与者的优势。我们认为，机械套利问题的技术解决方案有可能严重阻碍这些做法。我们的工作首次概述了威胁形势，对公平市场及其安全假设进行了建模，并讨论了各种缓解措施。1简介从喊价坑到电子交易所，交易一直是一个竞争非常激烈的领域，即使是最微小的“优势”也可以用来获得超过其他市场参与者的优势。然而，电子交易产生了一种以前从未见过的套利方式，利用交易所基础设施中的微小技术细节和故障进行套利。交易员使用这些技术时，对交易所的操作（例如，匹配系统的流程、订单处理规则）有很好的了解，通常对交易所引擎的访问延迟较低（毫秒或更短）。例如，交易员被发现利用订单处理规则的极端案例，不公平地获得了比其他市场参与者更高的执行优先级【14】。

此外，掠夺性交易者使用微小的指令来发现投资者，他们为大量股权提交了隐藏的指令【18,17】。回顾过去，这一发展是意料之中的，但这种技术的普及引起了市场的警惕，并导致研究人员和监管机构进行了各种分析和提出各种建议[11]。我们的工作补充了这些（法律和金融）研究成果，并认为如果不检查这些现象的技术组成部分，就无法对其进行有效研究。我们将操纵技术的研究与它们的法律地位相结合，并根据证券性质和从MavroudisEU诉MavroudisEU案和美国市场法规中得出的假设建立公平交易模型。在此基础上，我们研究了六种已知的机械操作技术，并研究它们如何违反上述一个或多个特性。该分析的见解有助于制定有效的对策，对市场运作的影响最小。为了更好地了解现有缓解方案及其有效性，我们还讨论和比较了各种技术和监管提案。我们的结论是，技术对策不能完全取代监管机构，但可以显著减少操纵的机会。这一点也可以从一小部分作品中看出，这些作品引入了替代性市场设计，而这些市场设计对某些形式的机械套利的影响较小[36,20,18]。贡献。总而言之，本文做出了以下贡献：–我们定义了公平交易所应该满足的安全属性，并引入了大多数现代股票交易所假设的对抗性模型我们研究了六种已知的操纵技术，介绍了它们的技术细节，并调查了它们是如何违反exchange的安全属性的。

据我们所知，这是第一次在“系统安全”背景下研究市场操纵技术我们调查了现有的对策，并讨论了它们在解决基于机械套利的操纵技术方面的有效性。本文的其余部分组织如下：首先，我们详细介绍了订单匹配系统的操作，并讨论了不同的订单类型（第2节）。随后，我们列出了公平交换应该提供的基本安全属性，并介绍了一个智能对手的现实模型（第3节）。第4节研究了机械套利技术的技术细节，第5节讨论了技术和监管对策。第6节总结全文。2背景现在概述了电子交换机的基本子系统及其操作。图1说明了电子交易系统的不同组件和参与者之间的相互作用。最初，交易员（ti）向其经纪人的订单管理系统（OMS）提交指令（即发送、取消、修改）。OMS捕获每个传入指令的详细信息，确定最佳执行地点，并将其路由到该交换机。然后将收到的订单放入交易所的订单簿中，匹配引擎将其与其他卖出或买入订单进行排序、配对和填充。如果订单的全部未结数量已执行，则订单将完全匹配并从账簿中清除，而部分匹配的订单将更新为仅列出剩余的未结数量。

在大多数实践中，订单路由更为复杂，在volatilemarket中的最优执行也非常重要[25]。市场操纵作为一个安全问题3股票和加密货币交易所运营着连续的市场，在这些市场中，订单是连续匹配的，价格由最高出价和最低出价决定。交易员通过股票信息提供商（SIP）或通过订阅交易所提供的交易数据源，保持这些价格的最新信息。此类提要有两种类型：第1层仅提供基本信息，如交易所证券交易的实时最佳买入/卖出价格；第2层提供订单簿中所有订单的报价（或达到一定深度）。就延迟而言，SIP平均为0.09毫秒，而专有数据馈送速度要快好几倍[30]。最后，为了确保交易员、经纪人和交易所在法律范围内运作，监管机构（如美国证券交易委员会）不断监督市场，调查市场操纵和内幕交易等滥用行为。此外，交易所经常监控和审查交易员头寸和交易（即自我监管），以避免助长非法交易[5,6,7]。暗池是保护交易员隐私的交易场所，不在其账簿中公布未结订单。交易前隐私对于机构投资者来说非常重要，因为它使他们能够提交大额订单，而不会对市场价格产生不利影响。除此之外，它们的运作与标准交易所（即照明市场）类似。

暗池最初用于外汇交易，但最近的加密货币爆发引发了各种新的暗池交易场所【40】。2.1指令类型指令是交易者/投资者发出的在某一场所进行买卖的指令，可以通过经纪人发送，也可以直接发送给交易所（当交易者有直接的市场准入权时）。现在，我们概述了现代交易所支持的数百种类型（和变体）中的一些。市场订单。此订单类型指定要出售或购买的数量，但不指定价格。交易所负责以最优惠的价格完成订单。虽然市场指令通常用于快速卸载“头寸”，但交易员更喜欢其他类型的指令，以便更好地控制执行价格。限制订单。限价令规定了购买或出售多股股票的最高或最低价格。与市场订单不同，如果无法达到设定的价格，则可能不会执行限价订单。一些变体允许投资者设定执行订单的时间限制，然后取消订单。保留订单。此类订单由显示和保留（即未显示）组件（也称为冰山订单）组成。一旦显示的数量减少到少于一个整批（即允许的最小订单量），股票信息提供者就是一个集中的、整合的流和聚合体，显示最低价的买卖报价和每个交易所的交易活动。4 V.MavroudisFig。参与电子交易系统的主要参与者的说明。交易员（ti）通过其经纪人的订单管理系统（OMSs）提交指令，然后以最佳价格将指令转发给交易所。或者，直接进入市场的交易员可以直接向交易所提交订单。

在这两种情况下，交易所配对的匹配引擎都会买卖订单，并用剩余数量更新订单簿。所有这些过程都由监管机构监控，以确保市场的公平性和透明度。作为安全问题的市场操纵5保留组件用于补充。有几种变体实现不同的补货策略（例如，固定数量、随机补货）。全权委托订单。此类订单既有显示的价格，也有未显示的任意执行范围。交易所首先尝试以显示的价格填充订单，但如果这不可能，它会在隐藏的可自由支配范围内寻找填充。匿名订单。这些指令供选择不在特定交易中披露其身份的投资者使用。匿名订单显示一个通用id来代替唯一参与者的id。监管机构和市场监管机构保留对订单完整细节的访问权。黑暗/隐藏订单。这类订单提供了不同程度的交易前隐私，在订单执行之前隐藏了订单的部分或全部细节。它们在黑暗和光明的市场都可用，投资者希望在不影响市场方向或情绪的情况下买卖大量股票、期权或加密货币。应该注意的是，他们不提供任何交易后隐私，因为这是欧盟和美国市场法规所禁止的。2.2订单匹配算法订单匹配是交换成对兼容的买卖指令的过程。为此，每个匹配系统都使用一种算法，该算法考虑多个优先标准，以确定在任何给定时间必须填写哪些订单。

当同一个价格上有多个相同安全性（或加密货币）的开放订单时，这种排名过程变得尤为重要。这里，我们概述了两种最常见的匹配算法，而更全面的分析可以在[29]中找到。价格-时间优先级。大多数股票和加密货币市场使用基于时间的DFFO排名。先进先出（FIFO）是一种直观的排名策略，首先根据订单的实际价格（即，首先是愿意支付更多价格的买家），然后根据订单的相对提交时间（如果订单价格相同）对订单进行优先排序。例如，如果一份价格为X、价格为200股的购买订单a在同样价格、价格为50股的订单B之前到达，系统将首先完全填充a，然后继续查找B的匹配项。条件订单类型进一步使排名过程复杂化，因为排名算法还需要考虑其他几个订单优先规则。例如，displayedorders（如限价订单）优先于所有隐藏订单类型（如darkorders）。同样，使用其他排名标准对不同的hiddenorder变体进行排名。按比例。与价格-时间优先级一样，按比例算法优先考虑提供最佳价格的第一批理论，但不考虑其相对提交时间。相反，他们以相同的价格水平将卖出的数量在购买订单之间进行分割，即分配给每个购买订单的股票数量与当前该价格下可用的股票数量成比例。在我们的6诉Mavroudisprevious案中，两份A（200股）和B（50股）的买单价格相同，一份200股的卖出订单将与A的160股和B的40股（即各占80%）匹配。

换言之，如果theo ffer无法满足需求，所有订单将部分完成【12,27】。除了这个按比例算法的基本版本外，还有其他几个具有附加约束的变体，如最大容量上限和最小容量阈值。3安全考虑我们现在研究市场监管，以得出现代交易所的安全属性及其运作所依据的威胁模型。我们的分析主要基于美国和欧盟市场的文献，但我们的模型仍与全球交易所相关。3.1安全资产2005年，美国证券交易委员会（SEC）将所有现有的股票市场法规整合到国家市场监管体系中，旨在简化市场监管并加强投资者保护。在欧盟，“金融工具市场指令”（MiFID II）为投资服务提供了监管框架[2]。根据这两项规定，我们推出了一系列房地产，我们认为这些房地产为公平和透明的市场提供了全面的定义。美国监管格局的综合概述见[36,14]。-交易诚信。市场参与者输入的所有订单应表达诚实的交易意图，不得用于影响交易量、价格或任何其他市场活动指数运营透明度。所有市场参与者都应了解交易所运营的所有细节和规则公平的市场准入。在发送、修改和取消订单时，所有市场参与者都应享有平等的交易所访问权对称信息访问。所有市场参与者都应该能够平等地获得有关交易所订单簿活动的最新数据订单队列完整性。

订单应始终按照交易所的公共订单匹配规则进行排名和执行参与者匿名。非授权方不得使用匿名订单访问贸易商的身份数据一致性。非授权方不得访问暗订单的交易前数据。在暗池的情况下，其他贸易商不得访问与交易相关的任何信息（买方和卖方的单独信息）。美国和欧洲的市场法规假设大多数贸易商和交易所运营商都遵守这些法规，但偶尔可能会违反市场操纵作为安全问题的规定7上述一项或多项财产，即使法律明确禁止。此外，投资者认为其他交易员和交易所运营商可能以合法但不道德的方式进行交易（例如掠夺性交易）。3.2对抗性模型虽然理论上所有交易者都有相同的市场准入权，但现代交易所的复杂性为获得竞争优势提供了各种机会。我们现在概述了智能交易者的主要特征，即在不超越任何法律界限的情况下优化利用其资源的能力【18,10,34,28,31,35】：-高计算能力。他们不断大量投资于计算机硬件和软件，以便尽快处理市场数据和执行订单延迟非常低。他们通过建立自己的高带宽线路，将计算机安置在离匹配引擎非常近的exchange设备中（例如，托管），将传输延迟降至最低。所有这些都可以将传输延迟降低到一毫秒以下[28,32]。-知识渊博且具有战略眼光。