В шифрах петровской эпохи использовались только индоарабские цифры, что было, вероятно, следствием того, что именно Петром I в начале XVIII столетия была выведена из применения архаичная буквенная кириллическая нумерация, которая применялась до этого. Реформировал Петр 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, двухбуквенные, 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 дешифровки 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 шифробозначения-пустышки могли использоваться для шифрования 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 правила пользования, а также небольшой словарь, который назывался «суплементом» и содержал некоторое количество слов (имен собственных, географических наименований) или каких-то стойких словосочетаний, которые могли активно использоваться в текстах, предназначенных для шифрования с помощью данного шифра.