基于STEP协议的证券行情分析系统（LEVEL-2）的研究与实现

摘要

中国经济高速发展，中国证券市场越来越受到国家的重视，中国证券市场变得壮大和成熟，证券市场的技术也得到了很大的发展。然而我国证券市场行情的分析还存在着很大的问题。沪深证券交易所和券商和其他机构间都采用各自设计的非标准化的接口，数据信息交换模式不统一，编码方式不统一，接口定义不统一，业务数据流程不统一，存在对业务创新的适应性较差、适应成本高，不同市场间难于有效交换信息等问题。交易系统的改革也带动了行情分析系统的改革和提高，证券市场需要一个高质量、快速、大信息量的行情分析系统。这就需要引入国际化的信息交换协议。 在国外，一些成熟的证券市场和银行系统已经有90％在使用FIX(FinancialInformationExchange金融信息交换)协议，纽约交易所、泛欧交易所(EURONEXT)、墨西哥交易所、芝加哥期权交易所(CBOE)、新加坡交易所、澳大利亚交易所等均支持FIX协议。可以说FIX协议已经相当完善、成熟、安全的。中国证监会从1998年开始就计划和讨论证券行业的电子信息交换标准化，历经8年的研究，终于推出了适合我国证券市场的一种基于FIX4.4协议的STEP协议。 STEP协议：(SecuritiesTradingExchangeProtocol)证券交易数据交换协议，该协议是在国际上通用的金融信息交换协议FIX4.4的基础上结合我国证券市场的实际情况制定出来的标准协议，是国家金融“十五”科技攻关任务。于2004年2月，STEP通过了国家金融标准化委员会专家会议审核，正式成为国家标准，并定名为《证券交易数据交换协议》。证券行情分析系统的架构目前可以分为下面三种类型： A)：基于Client/Service模式的架构C/S模式的优势是所占用的资源较少，速度快，传输质量较高。 B)：基于Brower/Service模式的架构B/S模式的优势是分布广，简单易用，可供大量的人同时使用。其劣势是对服务器端机器性能要求比较高。 C)：基于Mobile/Service模式的架构U/S模式的优势是容易普及，使用方便，但是其致命的劣势是成本太高、速度慢、信息量小。 本文采用C/S架构模式，基于国家标准STEP协议，在通信过程中采用TCP/IP、UDP协议，详细地介绍了证券行情分析系统的整体架构、系统软件体系结构、系统内部进程间通信设计、服务器端的布局和架设、客户端设计和结构及服务器端和客户端通信、功能模块的划分等，成功实现了新一代行情分析系统(LEVEL-2)。该系统已经在市场上成功的应用.本文所做的主要工作、技术难点与创新点如下： 1.对国家标准JR/T0022-2004STEP(SecuritiesTradingExchangeProtocol)协议进行了分析和研究。 2.对上证所提供的STEP引擎进行了分析和研究，并且对Fix(FinancialInformationExchange)协议的开放源代码进行研究，参考FIX协议的源代码开发出了适合自己的基于STEP协议的Leve12DCD转码机，对上证所传来的行情进行解析、存盘、发布。 3.对证券行情分析系统服务器端的架构进行了研究，服务器架设在不同的区域，如何协调认证服务器、均衡服务器和数据服务器，达到流量的最大化和通信的最优化是一个很重要的问题。 4.参与了证券行情分析系统客户端的架构设计、功能模块的划分，并编写了部分代码、对代码进行了优化。使系统具有灵活性、可配置性、可扩展性，重用性，从系统设计的角度实现设计的模块化和可扩展的开放性。 5.高效的进程池模式设计：针对系统的特点，即系统在生产过程中存在大量的数据访问请求，系统通过建立进程缓冲池，来减少创建及销毁时的资源消耗，提高系统效率。 6.网络通讯接口API的封装：基于系统体系结构设计的考虑，为了实现软件体系结构的层次化，通讯层、应用层及业务层分开，系统对基于TCP/IP协议的socket底层通讯的网络接口进行了合理封装，封装后作为系统底层库函数提供给应用层程序调用，自己对Socket包的打包和拆包的处理。 7.Win下网络编程：设计基于TCP/IP协议的通讯平台。由于系统设计过程中采用多服务模式，所以需要搭建一个专门用于各个服务之间交换信息的通讯平台，通讯方式选用异步通讯模式来实现。同时要考虑是使用长连接还是短连接。如果使用长连接，发送前需要考虑是否连接问题。根据系统不同业务的需求和性能指标的规定来确定具体采用那种连接方式。 8.心跳包的设计：证券行情服务器端和客户端要保持长时间的通信，很难判断客户端由于某种故障和服务器端断开链接，因此采用了如QQ、MSN通用的通信检测方式，服务器端以固定的频率向客户端发送一个简单的心跳包，如果长时间没有回应，就将该客户端从服务器端断开，经过长时间的试验，该系统的心跳包的频率为30秒/次。 9.消息队列及其消息队列的维护：在客户端有大量的窗口消息事件、键盘消息事件、网络消息事件，这些消息我们统一放到一个消息队列里，消息队列是为了保证多个进程之间的同步运行和对事件的有效管理。消息维护是为了优化消息队列，使其达到较高的工作效率。 10.对服务推和拉模式的研究：在通信的过程中客户端可以向服务器端请求信息，而服务器端也可以无请求的条件下推送信息。 11.系统的接口定义和设计：行情信息都是按照一定的结构体发送到客户端的，因此对于不同的行情信息需要不同的结构体，又需要一定的协议来约定这个结构体的作用和所包含的信息，我们设计了二级消息模式来达到这样的功能。 目前，本系统已经在我公司使用，系统运行稳定，成为公司新的增值点。作者在校期间，在《计算机科学数字与方程》上发表论文一篇。

目录

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声明

第一章绪论

1.1：STEP协议的制定背景

1.2：STEP协议的制定思路和原则

1.3：STEP协议的制定的意义

1.4：证券行情分析系统的发展和趋势

1.5：行情系统的架构模式

1.5.1：Client／Service模式

1.5.2：Brower／Service模式

1.5.3：Mobile／Service模式

第二章：step协议

2.1：STEP协议的简介

2.2：术语和定义

2.3 STEP协议的会话机制

2.3.1消息序号

2.3.2心跳

2.3.3缺口填补

2.3.4消息重复发送

2.3.5消息重新发送

2.3.6消息确认

2.4：STEP连接

2.4.1：登录

2.4.2：注销

2.4.3：消息恢复

2.5：数据类型

2.5.1基本数据类型

2.5.2：扩展数据类型

2.5.3：重复组

2.6：扩展方式

2.6.1：扩展分类

2.6.2：扩展规则

2.7：消息定义

2.7.1：消息头

2.7.2；消息尾

2.7.3：常用的消息类型

2.8：行情

2.8.1：证券信息请求消息(MsgType=e)

2.8.2：证券行情广播消息(MsgType=U003)

2.9：市场控制

2.9.1市场参数求情消息(MsgType=BI)

2.10：安全加密和数据完整性

2.10.1 安全加密

2.10.2：数据完整性

第三章：STEP引擎和LEVEL2DCD转码机

3.1：NGTS概述

3.2：广播概述和订阅列表

3.2.1：私有和公共广播

3.2.2：可恢复广播和非可靠广播

3.3：STEP引擎概述

3.4：STEP引擎所用到的主要配置文件及说明

3.4.1：CommonConfig.xml

3.4.2：MissInfo.xml

3.4.3：SwitchPath.xml

3.5：STEP引擎的日志文件

3.5.1：消息日志

3.5.2：系统日志

3.5.3：接口调用日志

3.6：Leve12DCD转码机

3.6.1：Leve12DCD的整体架构设计

3.6.2：Leve12DCD转码机的驱动层

3.6.3：对读写DBF文件类的封装

3.6.4：Leve12DCD转码机对STEP引擎的应用

3.6.5：Leve12转码机和服务器端的交互策略

第四章：行情分析系统用到的通信协议

4.1：TCP／IP协议和工作机制

4.1.1：多路复用数据流

4.1.2：测试数据的完整性

4.1.3：重新排序

4.1.4：流控

4.1.5：计时机制

4.1.6：应答接收

4.2：UDP／IP协议和工作机制

4.3：套接字

4.3.1：套接字模式

4.3.2：套接字I／O模型

第五章：新一代行情分析系统服务器端的设计和实现

5.1：新行情服务器端的功能模块划分

5.1.1：新行情服务器端功能、架构概述

5.1.2：新行情服务器端的模块的划分

5.2：新一代行情系统的简略架构方案及特点

5.2.1：简略架构和说明

5.2.2：该架构的特点：

5.3：行情分析系统通信数据接口的设计和封装

5.3.1：数据帧的头部格式和子类型格式

5.3.2：数据帧类型和各个帧的设计

5.3.3：用户认证类的数据接口的设计

5.3.4：请求市场基本信息和配置类(MFT_CONFIG)

5.3.5：数据资料类

5.3.6：分时走势(CFT_DATA_TREND)

5.3.7：明细资料(CFT_DATA_TICK)

5.3.8：历史数据请求(CFT_DATA_HISTORY)

5.3.9：公告新闻类数据接口的定义

5.3.10：通用数据查询资料交换方式(MFT_NORMAL_FILE)

5.4:对常用技术模块的封装

5.4.1：对线程的封装

5.4.2：对Mutex的封装

5.4.3：对通信队列的封装

5.4.4：对通信实体的封装

5.4.5：数据包的接收池的封装

5.4.6：对请求队列的封装

5.4.7：心跳包的设计

第六章：新一代行情分析系统客户端的设计与实现

6.1：总体概述

6.2：主框架的设计

6.2.1主窗口绘制

6.2.2启动过程

6.2.3结束工作

6.2.4网络消息收发

6.2.5支撑视图管理模块

6.2.6支撑智能管理系统模块

6.2.7与辅助子模块和各种命令源的交互

6.2.8：主框架用到的主要接口和函数列表

6.3：视图模块

6.3.1标题栏、工具栏、边框

6.3.2.状态栏

6.3.3视图区域

6.4：登录和初始化模块

6.4.1：登录过程

6.4.2：初始化

6.4.3：登录流程和策略

6.5：客户端功能模块的封装

6.5.1：对文件操作的封装

6.5.2：对UI控件的继承、扩展和封装

6.5.3：数据引擎和视图的设计和封装

致谢

参考文献

附录