三层CS结构分析及在金融服务中的应用.doc

西北大学学报(自然科学网络版) 2004 年 4 月，第 2 卷，第 4 期Science Journal of Northwest University Online Apr. 2004，Vol.2，No. 4 _ 收稿日期：2003-10-24 基金项目：陕西省自然科学基金资助项目（2002A11） 审 稿 人：房鼎益，男，西北大学计算机科学系教授，博士生导师。基于三层 C/S 模型的金融衍生工具研究平台兰 蓉，张爱莉（西安交通大学 经济与金融学院，陕西 西安，710064） 摘 要：以股票期权为例，采用三层 C/ S 模型，建立具有各种股票价格均值、方差统计及 4 种期权定价算法的平台系统，形成一个基于实时、实证数据基础上的研究环境。目前，该平台系统已用于金融工程教学实践环节，较好地解决了金融定性与定量分析相结合的问题，取得良好的教学效果。关 键 词：C/S 结构；CGI；金融衍生工具；股票期权中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：1000-274X(2004)0061-05一个完善的金融体系必须提供多样的风险分散、规避机制，金融衍生工具作为基础金融资产的保险手段，其理论和实践长期以来受到国内外经济学家的广泛重视。衍生工具的核心问题是资产定价1。现代金融理论在充分的市场经济、无套利、均衡等前提下建立了衍生证券定价理论及定价模型2，而这些假设条件在我国目前的金融环境中不能完全成立，这需要经济学家对相关理论及方法在我国的可用性及可发展性方面做出自己的研究。这对我们认识开放衍生工具市场带来的风险，同时更好地规范基础资产市场都有重要的意义。衍生工具的研究是建立在对标资产价格预期的基础上。因此，对标资产的风险（价格标准差） 、收益率（价格均值）的预测成为影响衍生证券定价结果的关键。由于标资产价格变化的均值、方差及分布函数等状态属性的获取主要来自对标资产历史数据的统计分析，因此，建立大型金融历史数据库系统，方便提取不同历史时段标资产价格发展特性参数，是实现衍生工具定价的基础。以金融市场为主体的美、英金融体系，由于建立有可相互共享的金融数据库及金融投资分析、决策支持系统，同时将这些系统的使用通过互连网络发布，为金融机构、企业、个人及研究部门提供了方便的研究平台。1990 年，我国股票市场正式开放，十多年来为市场的完善建立了多种股票数据实时发布、分析系统，然而这些系统建立的目的在于为基础资产投资服务，要进行衍生工具研究需要对标资产基础数据进一步分析挖掘。因此，我们选择股票期权定价研究平台建设这个主题， 采用 TCP/IP 及 Web 技术，利用三层 C/S 模型建立包括各种股票历史数据，同时具有各种时段股票价格方差、均值、收益率统计功能以及股票期权定价模型的金融服务信息系统，为更深入的金融研究提供基于实时、实证数据基础上的、能够满足各种计算精度要求的信息查询、计算平台。1 三层 C/S 结构建立研究平台的宗旨是使用方便、界面统一，同时系统应具有良好的可维护性及可扩展性。由于金融2市场以及期权定价理论的不断发展，要方便平台系统升级和使用，必须有良好的系统结构的支持。三层C/S 结构能够满足上述目标。C/S 结构是目前主要的应用软件设计模型，在网络及分布计算环境中尤其如此。客户机向服务器提出服务请求，服务器响应请求并返回应答结果,它们的对应形式可以是：11 或 1N。在 11 形式中，一个客户机对应一个服务器，当用户需要访问多种应用时，需要非常清楚地启动该服务对应的客户端软件，并随时负责系统维护、升级工作，因此系统透明性差。1N 是指将不同服务的客户软件加以集成，通过统一的应用接口标准，由系统负责区分不同的服务请求。一个典型的 1N 系统是 Web browser/Web server 系统，在此系统中客户机为主流浏览器 Netscape 或 IE Explore。它集成了 Web server, FTP server, Mail server 等服务的客户端软件，通过定义 URL 标准，终端用户可以提出不同服务请求，由浏览器根据URL 给出的协议规程，唤醒不同服务的客户机执行相应的协议与服务器通信。然而，由于不同服务有不同的返回结果形式，导致用户界面的多样化。一种简化的改进是设置中间代理，将二层 C/S 结构转化为三层结构模型，如图 1 所示。browserWeb serverFTP serverMail serverDB serverhttpftpSQLSMTP图1 B/W/A三层C/S结构模型Fig.1 B/W/A three-layers C/S modelclientagentApplication server客户机可能访问的各种应用服务器并不直接和终端用户界面相连，而是通过中间代理。代理与客户机之间采用统一协议和界面（一般为图形界面） ，由代理区分不同的服务请求，利用不同协议与具体应用服务器连接，响应结果转换为标准文件格式并通过代理返回用户，而请求响应过程、响应服务器、执行协议等问题对用户透明。一种典型的三层 C/S 结构是利用 HTTP 协议和 HTML 语言实现的：以 Web sever 为代理的、以超文本页面为统一用户界面、各种不同应用服务与代理相连的三层 C/S 服务系统，即 Browser/Web server/Application servers（B/W/A）结构。在这种结构中，Agent 充当不同应用的网关，对用户提出的不同服务请求转化为采用不同协议的数据传给相应的服务器。在此，Client 为 Web 浏览器；Agent 为 Web server; 应用服务器可以包括数据库服务、FTP 服务、计算服务、设备服务等任何一种能够提供不同应用服务的系统。在 Client 与 Agent 之间利用统一的 HTTP 协议，界面为统一的由 HTML 语言标注的超文本文件。由 Web sever 根据用户请求，具体实现对不同应用服务器的访问，返回结果为超文本页面。2 B/W/A 结构主要编程技术分析C/S 结构包括客户机及服务器两部分的设计。在 B/W/A 三层结构中，由于 Browser 为通用的浏览器，Agent 为 Web server,因此不需要重新设计客户机及服务器，需要完成的是 Agent 与不同应用服务器之间这3层 C/S 结构中的 Client、Server。从程序设计角度分析，客户机与服务器之间的主要应用形式为远程过程调用（RPC）3,4。实现 RPC的关键在于对远程过程，即各应用服务器的调用，包括参数的正确传递和解析，响应结果的正确返回和读取。由于真正的客户请求来自于终端用户，不同过程的调用、过程参数的赋值、过程执行的结果的接收都是终端用户，因此，如何通过页面为用户提供完成上述功能的方法是组织应用的关键。同时，将不同请求正确传递给各种应用服务器，从而响应请求是另一个主要问题。解决上述问题分别采用 HTML 中的表单技术及表单数据处理标准 CGI（公共网关接口）技术5,6,7。2.1 远程过程参数赋值的实现服务请求的提出是通过在网页中设置链接不同服务器的超级链接给出的，通过链接中的 URL，由Web Server 采用相应的协议执行由 URL 协议标准规定的服务。对于需要进行参数设置的应用服务，通过在页面上设置表单并建立表单数据处理的 CGI 程序完成服务请求。是 HTML 中的一种标签，包括两个属性：一是 action，用于给出请求所对应的服务程序的URL；一是 method，用于给出调用服务请求参数的传递是通过字节流(get)还是文件流(post)方式进行传递。中的元素包括两类：域和按钮。域可以包括许多属性，主要有域类型（type） 、域变量名（name） 、变量值（value） 、变量取值范围（size）等。所有变量的值都以字符串的形式对待，因此 size 为允许的串长。必须包括一个 submit 按钮，当用户点击 submit 时，Browser 自动将中各域的值按照URL 编码5规则转换为由& 连接的 name=value 对，传递给由 action 指出的 CGI 程序所在 Web server，通过 Web server 与 CGI 程序之间的环境变量 QUERY_STRING（method=get）或标准输出流STDOUT(method=post)，将上述 URL 编码串作为应用服务程序入口参数传递给 CGI 程序，如图 2 所示。2.2 CGI 程序设计CGI 是联接外部应用服务器与 Web server 的接口标准，遵循 CGI 标准编写的可执行程序为 CGI 程序。CGI 程序的主要功能包括 3 个方面： 实现 URL 编码的解码，并将解码数据作为应用服务程序入口参数，完成字符串类型到实际数据类型转换； 实现对具体应用程序的调用，可以是本地调用（应用服务器与 Web server 在同一物理机）或远程过程调用（应用服务器是独立物理主机） ； 将响应结果以HTML 文件格式输出给 Web server,并返回给用户。X=5&y=6X=5 Y=656htmlWeb ServerCGISUBMITXYQUERY-STRING图2 RPC参数传递过程 Fig. 2 RPC parameter passing processform4CGI 程序放在 Web server 的 /inetpub/cgi-bin 目录下，表单与 CGI 程序一一对应。Browser/Web server /CGI 程序及应用服务程序之间关系及处理过程如图 3。CGI 程序与具体应用服务器之间建立数据流，将由表单提供的参数通过 CGI 转换后调用具体的服务功能, 服务结果以超文本格式通过数据流返回给 Web server，并由 Web server 以页面形式返回给终端用户。CGI 程序设计语言包括了 C，Fortran, Perl，PHP，ASP 等，其中 PHP 和 ASP 为 HTML 嵌入式脚本语言。以 PHP（Hypertexts preprocess）语言为例，通过调用 PHP.exe 完成对嵌入在 HTML 页面中的 PHP 程序语句的解释执行，其结果为执行了 CGI 及应用服务后的 Web 页，并返回给 Web server。借助 PHP 语言环境 中设置的内部环境变量（$_GET,$_POST 等） ，可以在 PHP 应用程序设计中完成对 form 传入的外部参数的直接编程引用。同时，通过对 PHP 内建函数的加载，可以方便地实现对外部数据库的查询、统计，从而简化了 CGI 及应用服务程序设计难度，大大提高编程效率，成为目前 CGI 编程的主流技术而被广泛使用。在我们设计实现的期权定价系统中，利用 PHP 编程及 MySQL 数据库技术，建立股票期权研究平台，提供的应用服务包括国内各种股票数据查询服务，不同时期股票价格、风险值、收益率统计服务及能实现各种精度要求的期权定价的二叉树、三叉树、有限差分及 Monte Carlo 模型的计算服务器，实现了实时、高速定价过程。3 结 语可以利用 B/W/A 三层结构模型建立多功能的、界面统一、资源丰富的金融研究平台，为基于实时、实证数据基础上的金融分析及金融预决策建立良好的研究环境。由于系统采用 B/W/A 系统结构，后台服务系统升级或功能扩展由系统管理员完成，对用户透明，因此系统具有良好的可用性和可维护性。同时，系统具有良好的可扩展性，可以将三级 C/S 结构扩展为多级（N >3）结构。随着金融服务系统的增多，可以将各服务系统的 Agent 组织在一起，形成一个资源代理层，为用户提供一个包括更多资源的金融研究网络，这就是目前正在发展的计算网格技术。参考文献：1BODIE Z, ROBERT C M. Finance M. Beijing: Higher Education Press, 2002.2JOHN C H. Options, Futures, and Other Derivations M. Beijing: Tsinghua University Press, 2001.3ANDREW S T. Distributed Operating System M. Beijing: Tsinghua University Press, 1999.4MREVETT I B, STEPHENS C. Network computing: a tutorial review J. Electronics & Communication BWebCGIserverclientagentApplicationserver (1) html（4） 参数（5） 结果(html)（3）URL 编码（6）（7）（2）图3 B/W/A结构中服务请求响应过程Fig.3 Server responding process in B/W/A model5Engineering Journal, 2001(2): 12-21.5程向前基于开放平台的网页设计与编程 M北京：清华大学出版社，2002.6吴志刚，方滨兴基于 Web 的计算资源发布：概念、模型与实践J. 小型微型计算机系统，2001, 21(6): 657-659.7孙辨华WWW 与大型数据库连接的网关设计J情报学报，1997, 16 (5): 326-334.（编辑 曹大刚）To establish financial derivative instruments research platform based on three-layers C/S modelLAN Rong, ZHANG Ai-li（School of Economic and Finance, Xian Jiaotong University, Xian 710064，China）Abstract: Taking stock option as an example and using three-layers C/ S model, we have set up a derivative instruments researching platform, which is based on real-time and real market data. The main functions include: different stock price mean and standard deviation statistic, four kinds of option pricing models. We have used the researching platform in the teaching process of Financial Engineering. It has better resolved financial quality analysis and quantity ananlysis problem, and have obtained a evident effect. Keywords: C/S structure, CGI, financial derivative instruments, stock option作作 者者 简简 介介兰 蓉 ，女，陕西西安人，生于 1963 年 12 月。1988 年毕业于西北大学计算机软件专业并获硕士学位。现为西安交通大学经济与金融学院副教授。主要从事分布并行计算、金融工程等方面的教学及研究工作。近期在计算机科学、 计算机应用研究、 中国金融电脑等期刊上发表有“高性能计算的重要应用领域计算金融”、 “计算技术的发展及其在金融中的应用”、 “计算机辅助期权定价过程”等学术论文。