В шифрах петровской эпохи использовались только индоарабские цифры, что было, вероятно, следствием того, что именно Петром I в начале XVIII ст. была выведена из применения архаичная буквенная кириллическая нумерация, которая применялась до этого. Реформировал Пётр и кириллическое письмо, введя новый вид шрифтов, определивших современный вид русской письменности. Однако старые графемы (минимальные единицы письменной речи) продолжали использоваться в качестве тайнописи.
Употреблялись как шифробозначения и буквенные сочетания. Таким образом в то время в России использовались однобуквенные, двубуквенные, цифровые, буквенно-составные шифрозамены. Первые государственные шифры были шифрами простой или взаимнооднозначной замены, в которых каждой шифровеличине соответствовало только одно шифробозначение, и каждому шифробозначению – одна шифровеличина.
В русские шифры этого периода, как правило, вводятся «пустышки» – шифробозначения, которым не соответствует ни один знак открытого текста. Хотя обычно как пустышки использовалось всего 5-8 шифровеличин, понятно, что введение их в шифротекст, получавшийся в результате замены элементов открытого текста шифробозначениями, отражало стремление создателей шифров осмыслить дешифрование шифропереписки.
Эти пустышки разбивали структурные лингвистические связи открытого текста и, в известной степени, изменяли статистические закономерности, то есть именно те особенности текста, которые использовали, в первую очередь, при дешифровке шифра простой замены. Кроме того, они изменяли длину открытого сообщения, которое осложняло привязку текста к шифросообщению. Поэтому, по-видимому, не случайно, по данным Д.Кана, первый такой русский шифр был дешифрован англичанами лишь в 1725 году.
Кроме того, в некоторых шифрах щифрообозначения-пустышки могли использоваться для зашифрования точек и запятых, содержавшихся в открытом тексте. Как правило, это особо оговаривалось в кратких правилах пользования шифром, которые вставлялись в этих случаях в шифры.
Внешне шифр петровской эпохи представлял собой лист бумаги, на котором от руки была написана таблица замены: под горизонтально расположенными в алфавитной последовательности буквами кириллической или другой азбуки, соответствующей языку открытого сообщения, были подписаны элементы соответствующего шифроалфавита. Ниже могли размещаться пустышки, краткие