Les réseaux du trading à haute-fréquence

#enquête #cartographie #finance #réseaux

8 février 2019

 

Après les ouvrages 6/5, Alexandre Laumonier continue son exploration de la finance mondiale avec 4, un nouvel épisode de ses investigations qui vient de paraître. Ce livre est entièrement dédié à l’histoire et aux techniques des récents réseaux de communication radio déployés par certains traders pour relier entre eux les marchés financiers. La raison ? Les ondes radio offrent la possibilité aux données de marché de passer d’une bourse à une autre deux fois plus rapidement qu’avec la fibre optique. Avoir une microseconde d’avance sur le concurrent garantit des gains dans ce qu’on appelle le trading à haute fréquence. Véritable enquête ethnologique et géographique, cette immersion au cœur des réseaux européens (courant principalement de Londres à Francfort) et américains (reliant le New Jersey, Washington et Chicago) se lit comme une histoire épique.
Voici un extrait du chapitre 3 de 4, consacré au tout premier réseau en micro-ondes jamais réalisé aux États-Unis à destination d’une firme de trading.

par Alexandre Laumonier

Auteur et éditeur
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Carte des réseaux micro-ondes entre Francfort et Londres, insérée dans 4
Alexandre Laumonier, 2019

Lorsqu’on interroge Alex Pilosov sur les raisons qui l’ont poussé à se lancer dans les réseaux en micro-ondes, sa première réponse est : « Ça me semblait être un bon moyen de faire de l’argent ;-). Je veux dire, convertir l’intelligence en dollars, et l’industrie du trading à haute fréquence [HFT] offre souvent la possibilité d’être directement en relation avec les bonnes personnes, sans avoir besoin d’intermédiaires, de faire du marketing, etc. » Pour autant l’histoire n’est pas aussi simple qu’il y paraît.

En 1996, Pilosov était consultant dans le milieu de la finance new-yorkaise, non pas auprès des traders mais plutôt du côté de l’administration système des banques, où il assistait les développeurs informatiques. Parallèlement, à partir de 1998, il commença à devenir fournisseur d’accès à Internet puis, en 2001, il fonda sa société Pilosoft pour (s’)investir davantage dans les technologies informatiques au cœur d’Internet. Il quitta son travail alimentaire dans le milieu de la finance et créa son propre data center à Manhattan, où il vivait à l’époque. Son appartement sur Broadway servait souvent de refuge à des geeks, artistes, écrivains et activistes de tout bord mais sans domicile fixe locaux, dont certains furent impliqués dans le mouvement Occupy Wall Street.

« Je me suis impliqué à fond dans l’ingénierie d’Internet à partir de 2005 », explique Alex, « et à un certain moment je suis devenu l’un des modérateurs du North American Network Operators’ Group (NANOG) », un forum réputé des débuts de l’Internet où les participants, plus ou moins geeks, discutaient avec exaltation des diverses techniques faisant fonctionner la toile, y compris les câbles. « Dans mon pays, il y a un problème, et ce problème, c’est la transmission d’information », déclarait Pilosov. « À l’époque, être fournisseur d’accès à Internet était une bonne voie pour faire de l’argent sans avoir un capital énorme. Celui qui comprenait parfaitement les technologies avait alors un avantage certain sur ses concurrents, et NANOG était le meilleur endroit pour échanger autour de cette industrie, et pour être imbibé ». Peering requires beering était alors l’une des devises du forum. « Du coup, j’étais relativement connu dans ce milieu-là, d’autant que je partageais des informations sans essayer de vendre quoi que ce soit sur le forum », même si, parallèlement, Pilosov rentabilisait son petit data center. « C’était vraiment le bon moment pour transformer rapidement un savoir-faire en dollars. »

Grâce au forum, il fit la connaissance d’un autre participant, Anton Kapela. Kapela travaillait comme informaticien pour 5NINES, un fournisseur de logiciels pour des entreprises commerciales, bien que Kapela se souvienne d’avoir croisé Pilosov quelques années auparavant dans un salon de mordus d’informatique, où le Russe faisait la démonstration d’une sorte d’ordinateur portable fabriqué avec des composants maison et intégré dans ses vêtements. Pilosov et Kapela sympathisèrent, échangèrent des heures durant sur les technologies des réseaux, de nuit comme de jour, et leur premier fait d’armes commun, retentissant, eut lieu le 10 août 2008 à l’occasion de la DEFCON, l’une des conventions de hackers les plus réputées, qui se déroule chaque année à Las Vegas. Ce jour-là, les deux ingénieurs firent une conférence intitulée « Stealing the Internet. An Internet-scale man in the middle attack » (PDF), dans laquelle ils prouvèrent qu’il était possible, comme le magazine Wired en rendit compte, « d’intercepter le trafic de données d’Internet à un niveau si élevé que seule la NSA était a priori en capacité de le faire ».

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À gauche, Alex Pilosov. À droite, Anton Kapela

Ils le démontrèrent, en direct, en piratant les données du réseau de la DEFCON pour les rediriger vers New York, dans le petit data center de Pilosov. L’existence d’un tel « vol de données », rendu possible grâce, entre autres, à des failles dans les protocoles de routage de la Toile, était connue de beaucoup de hackers, en théorie du moins, mais personne avant eux n’avait réussi à transformer concrètement l’essai. Cette affaire en disait long sur les capacités de la National Security Agency (NSA) à aspirer les données personnelles transitant par les infrastructures filaires d’Internet.

À peu près à la même époque, les deux hackers et d’autres compagnons de NANOG commencèrent à s’intéresser au temps de latence et à la manière d’optimiser les réseaux fibrés. Certains opérateurs se penchaient déjà sur le sujet en raccordant entre elles les diverses fibres existantes afin de trouver un chemin au plus proche d’une ligne droite entre deux points. Kapela, après s’être intéressé plus ou moins sérieusement à la physique et à l’électromagnétisme lorsqu’il était adolescent à la fin des années 1990 (il consacrait en réalité la majorité de son temps libre à jouer de la batterie et de la guitare basse tout en fumant de l’herbe), s’était spécialisé dans les ondes radio utilisées par les premiers réseaux Wi-Fi et aux protocoles de sécurité 802.11b, allant même jusqu’à créer un « réseau communautaire sans fil », le Mesh Madison, dans la ville où il vivait, tout en continuant parallèlement à donner des conférences à la DEFCON. Il travailla ensuite pour une société de Chicago qui fut l’un des premiers fournisseurs d’accès Internet sans fil, pionnier dans l’élaboration des standards de communication du WiMax, un standard qui utilise des faisceaux hertziens micro-ondes pour acheminer les données d’Internet. Kapela avait donc une vision assez précise des possibilités offertes par ce type de faisceaux.

Il réfléchit également aux liaisons troposphériques : « En 2006-2007, je disais à Alex, en rigolant, qu’il fallait faire une liaison troposphérique en réutilisant certains sites d’antennes plus ou moins abandonnés, et réactiver certains bonds le long des côtes américaines et de la frontière avec le Canada. C’était pour rire et j’étais à moitié sérieux en parlant de tout ça, d’autant plus que la quantité d’argent nécessaire et l’illégalité du projet rendaient la chose impossible (ces fréquences sont difficiles à obtenir légalement car elles sont majoritairement accaparées par les militaires). On a donc laissé tomber. » Mais Pilosov, de son côté, pensait malgré tout que les ondes radio avaient bien un avenir : « La lumière est deux fois plus rapide dans l’air que dans la fibre, donc la question c’était : “Pourquoi personne ne l’a fait ?” »

En réalité, comme Pilosov s’en aperçut, quelques décennies plus tôt, une compagnie avait déjà utilisé des faisceaux hertziens de micro-ondes, reliant entre autres la région de New York et celle de Chicago, dans le cadre d’un ambitieux projet qui consistait à créer un immense réseau de câbles et de liaisons radio de longue distance sur tout le continent américain, le projet Long Lines.

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A​T&T, 15 mars 1960.

Développé par American Telephone and Telegraph Company (AT&T) dans les années 1950, Long Lines est aujourd’hui le témoignage d’une époque où les micro-ondes étaient une technologie de pointe qui permettait aux données (téléphoniques ou télévisuelles) de parcourir des centaines de kilomètres à l’aide de stations-relais situées parfois en plein désert. Le réseau est aujourd’hui obsolète, bien que bon nombre des anciennes et imposantes paraboles utilisées par A​T&T soient encore parfois visibles dans le paysage américain car certaines ne furent jamais démontées.

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Spencer Harding, The Long Lines, 2017

Le corridor New York-Chicago utilisait 34 bonds et n’avait pas été pensé pour gagner en latence, mais il prouvait du moins qu’il était tout à fait possible d’en revenir aux micro-ondes pour recréer un réseau radio entre la côte Est et Chicago, avec des équipements plus récents et plus optimisés pour la vitesse.

Pilosov témoigne : « Mes principales interrogations tournaient autour du coût d’un tel projet, du nombre de tours dont on aurait besoin, de la difficulté d’obtenir les fréquences, du matériel radio de faible temps de latence disponible, etc. Anton connaissait bien le sans-fil, les propriétaires de pylônes, etc., et, après avoir réfléchi à tous les obstacles possibles, j’ai pensé qu’un tel réseau était réalisable. (…) Fin 2008, j’avais compris le potentiel d’un réseau en micro-ondes rapide, et j’ai commencé à me demander qui cela pourrait intéresser. » Au même moment, Kapela prit un congé sabbatique et revint régulièrement à New York où il continua de discuter avec Pilosov, le plus souvent lors de soirées agitées. En juillet 2009, ce dernier se décida à reprendre contact avec quelques connaissances rencontrées du temps où il était consultant dans la finance et finit par trouver un client, malgré les conditions singulières qu’il imposait : « En gros, je leur promettais quelque chose que personne n’avait réalisé pour eux avant, mais sans leur dire comment j’allais m’y prendre. J’ai vendu ma maison et mon data center pour financer le début des opérations, et je leur ai dit que si je n’arrivais pas à réaliser le truc ils pourraient conserver les investissements que j’avais entrepris, tout en négociant d’un autre côté un bonus si jamais j’arrivais à finaliser le projet avant la date prévue au contrat. En fin de compte, les deux points les plus importants pour moi étaient : 1) comment construire le réseau le plus rapidement possible avec un budget limité, et 2) comment y parvenir de la manière la plus discrète possible. »

Ainsi naquit Windy la société Apple Technologies, la compagnie que les deux anciens hackers fondèrent pour permettre à une société de trading à haute fréquence d’être plus rapide que toutes les autres aux États-Unis. Kapela s’installa à New York et, tout au long de l’année 2010, il assista à la construction du premier réseau radio reliant les marchés du New Jersey à ceux de Chicago. « C’était un travail de dingue », se souvient Kapela, « mon bureau était le plus souvent un SUV que je louais pour aller de tour en tour, je travaillais sur les sièges arrière. Plusieurs fois j’ai failli arrêter. Avec Alex, on a eu des engueulades, parfois personnelles. Il voulait aller vite, il était pressé. Un jour, il s’est étonné que les gars qui montaient sur les pylônes pour installer nos antennes demandent une pause après deux semaines de travail intensif : “Est-ce qu’on devrait les payer plus pour qu’ils continuent à travailler ?” se demandait Alex, comme si l’argent allait aider les muscles des gars à récupérer... Un autre jour, il m’a dit quelque chose du genre : “Ma vie entière est en jeu, là, j’ai vendu ma maison, mon data center, ce réseau doit être construit !” Avec le recul, je ne sais pas vraiment comment ça a fini par marcher, il y avait tellement de paramètres à gérer qui auraient pu nous faire échouer, et beaucoup d’emmerdements qui nous bloquaient. Cela dit, Alex est le meilleur type avec qui j’aie travaillé, et le plus drôle. Le plus intelligent, aussi. » Malgré ces emmerdements, les deux ingénieurs eurent l’ingéniosité d’utiliser les anciennes paraboles de Long Lines qui avaient survécu. « À Lynnport, en Pennsylvanie », raconte Pilosov, « on a réutilisé les grosses antennes de l’ancien réseau. Pourquoi ne pas le faire plutôt que de dépenser de l’argent dans un nouvel équipement et attendre les permis de construire, alors qu’il y avait là des antennes en parfait état de marche ? Avec un marteau et beaucoup de lubrifiant, j’ai réussi à faire pivoter les antennes pour les orienter dans la bonne direction, elles n’avaient pas bougé depuis au moins cinquante ans ! C’est la seule tour du réseau que j’aie escaladée moi-même, plus d’une fois d’ailleurs... »

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AT&T Lynnport Microwave Station
Wikimapia

AB Services, le premier réseau micro-ondes américain entre les marchés du New Jersey (soit Secaucus) et ceux de Chicago (à l’époque localisé à Cermak), devint opérationnel le 28 septembre 2010, soit deux mois seulement après la mise en service du câble le plus rapide conçu pour le HFT entre ces deux régions, celui de Spread Networks, dont la longueur d’avance en matière de temps de latence fut au final de courte durée (Spread reliait le New Jersey et Chicago en 6,55 millisecondes, là où AB ne prenait plus que 5,9 millisecondes). Dans le petit monde du HFT, l’obsolescence peut être tout aussi rapide qu’une transaction. En outre, Pilosov avait réussi à élaborer un moyen de communication plus rapide en dépensant moins de 1 % des 300 millions de dollars qu’avait coûtés la fibre de Spread.

Pour autant, le réseau d’AB Services était bien éloigné de la parfaite ligne droite entre les points A et B, ce qui en soi n’était pas, ou du moins pas encore, un véritable problème. « Ma définition du “meilleur chemin” n’était pas en rapport avec la vitesse. C’était plutôt une question de disponibilité des fréquences et de budget », explique Pilosov. C’est ainsi que, partant de Secaucus, AB, plutôt que de monter légèrement vers le nord en direction de Chicago, descend vers le sud en Pennsylvanie avant de remonter au nord vers les monts Allegheny, puis de redescendre nettement au sud de l’État pour remonter ensuite peu à peu vers le nord depuis Pittsburgh, traversant l’Ohio et l’Indiana, avant d’atteindre un dernier pylône depuis lequel le signal atteint Chicago en passant au-dessus du lac Michigan. En élaborant une route trop au nord, proche de la frontière américano-canadienne, Pilosov craignait de possibles interférences entre les fréquences allouées de part et d’autre de la frontière. Il aurait fallu demander à la Commission fédérale des communications (FCC), le régulateur américain des télécommunications, de coordonner les fréquences voulues avec celles utilisées au Canada, mais l’opération aurait prise trop de temps. Malgré son chemin sinueux, comme AB Services était le seul réseau micro-ondes destiné aux traders, et comme aucun concurrent aérien ne semblait encore pointer à l’horizon, cela assurait à la firme de trading à haute fréquence qui l’avait acheté d’être à tous les coups plus rapide que tous ceux qui utilisaient des fibres optiques.

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Carte du réseau d’AB Services
Alexandre Laumonier, adaptée de la carte des réseaux en micro-ondes reproduite dans 4.

« Mon critère était : aller vite, être discret et éviter les aléas. » En matière de discrétion, Pilosov eut l’intelligence de ne pas installer d’antennes sur le toit des data centers logeant les marchés afin que personne ne puisse découvrir l’existence de cette « nouvelle » technologie de communication. Dans le New Jersey par exemple, il offrit deux bouteilles de scotch au gestionnaire du bâtiment sur lequel il avait placé ses antennes afin que ce dernier regarde ailleurs quand Pilosov déploya en toute discrétion une fibre entre le toit du bâtiment et le trottoir. Le nom d’« AB Services » fut choisi car rien ne pouvait le relier à une société de trading, mais aussi parce que ce même nom existait déjà pour désigner des réseaux dans six autres États du pays, qui n’avaient rien à voir avec les marchés financiers, une manière de brouiller les pistes. Les administrateurs officiels d’AB étaient des prête-noms. Cinq personnes étaient réellement au courant de l’objectif véritable du réseau, Pilosov et sa compagne, son comptable, son avocat et Kapela, et seul le nom de ce dernier apparaissait dans les licences de fréquences allouées par la FCC.

Fort de cette discrétion, AB Services entra donc en service quasi incognito. Pilosov n’a jamais voulu révéler le nom du premier trader haute fréquence à avoir acheté en exclusivité son réseau, même s’il est assez plausible de penser qu’une sautillante firme de hft de Chicago ait été de la partie, à moins qu’il s’agisse d’une société canadienne... Quelques mois plus tard, alors qu’il voulait gagner 0,4 milliseconde supplémentaire, Pilosov contacta son vendeur de matériel radio, la compagnie ATH : « Je leur demandais quelques modifications mineures pour gagner quelques microsecondes au niveau des équipements, et à un moment le type me dit : “Hey Alex, on a deux sociétés qui veulent acheter notre matériel et qui nous ont contactés de ta part car ils veulent les optimiser comme toi”, alors qu’évidemment je n’avais jamais parlé à personne de quoi que ce soit. » La réalité est un peu plus complexe : « Alex est allé démarcher beaucoup de boîtes de trading avant de trouver son client », explique un bon connaisseur du milieu, « et elles ont toutes compris qu’il fallait faire du micro-ondes, et elles se sont lancées. C’est lui qui a provoqué la ruée vers l’or ! » Mi-2011, nouvel appel d’ATH : « Il se passe un truc curieux, on a maintenant cinq compagnies qui veulent faire la même chose que toi, du coup on s’est dit qu’il y avait moyen de monétiser nos équipements, mais tous ces types racontent des histoires différentes sur ce qu’ils veulent faire, tout ça est très opaque... » Pilosov leur répondit : « OK les gars, si vous me promettez de leur faire cracher trois fois plus que ce que je vous ai payé moi — et je peux vous assurer qu’ils paieront ce que vous voudrez sans poser de question —, alors je vous explique tout. » Et le Russe leur raconta que toutes ces entreprises faisaient du trading à haute fréquence, et qu’elles allaient toutes tenter d’aller plus vite les unes que les autres. À ce moment-là, il comprit qu’il était inutile de tenter d’améliorer son réseau : « Continuer à être le plus rapide n’était plus possible car je n’avais pas autant d’argent que tous ceux qui étaient en train d’arriver dans la course. On m’a bien proposé 15 millions de dollars pour construire un autre réseau, mais j’avais signé une clause de non-concurrence avec la boîte qui avait acheté AB, donc j’ai commencé à réfléchir à d’autres projets », et c’est ainsi qu’Alex Pilosov, le pionnier des réseaux micro-ondes destinés au trading, décida de viser plus haut, alors que de multiples concurrents s’apprêtaient à construire leurs propres réseaux en micro-ondes afin de supplanter AB en temps de latence. La course aux micro-ondes et aux millisecondes, puis aux microsecondes, avait commencée...