В 1706 году «Посольский приказ» возглавил Гавриил Иванович Головкин (1660-1734), который был родственником Петра І по материнской линии. После смерти Ф.А.Головина, 23 сентября 1706 года помощником Г.И.Головкина был назначен Петр Павлович Шафиров (1669-1739), который с 1703 года работал «тайным секретарём» при «Походной канцелярии».

До 1710 года «Походная канцелярия» окончательно обосновалась в Петербурге и из временного учреждения стала постоянной, причём с 1709 года её стали называть просто «Посольской канцелярией». Именно там была сосредоточена вся работа по зашифровыванию и расшифровыванию переписки Петра І и его приближенных с разными корреспондентами, а также по созданию шифров и рекомендаций по их использованию.

В период с 1710 по 1718 годы эта Канцелярия стала главным органом внешних отношений России. Компетенция её расширилась в ущерб «Посольскому приказу», который остался в Москве. Выросла численность личного состава Канцелярии. В 1709 году Г.И.Головкин был назначен государственным канцлером, а П.П.Шафиров – вице-канцлером. Именно эти первые лица государства руководили деятельностью русской криптослужбы.

Канцлер и вице-канцлер давали указания по созданию новых шифров, замене обветшалых, обеспечению шифрами корреспондентов – дипломатов, военачальников, других государственных деятелей. Непосредственно им докладывались отчёты о создании новых шифров и добыче иностранных шифров.

Касательно русских «цифирных азбук» и ключей 1700-1720-х годов, то они были шифрами замены, где элементы, открытого текста, которые в дальнейшем будем называть шифровеличинами, заменяются условными обозначениями – шифробозначениями. Шифруемые тексты писались на русском, французском, немецком и даже греческом языках. В разных шифрах шифровеличинами выступали отдельные буквы, слова и стандартные выражения.

Как шифробозначения использовались элементы, как правило, алфавитов, специально составлявшиеся с этой целью, которые могли быть буквами кириллицы, латиницы, других азбук (например, глаголицы), цифры, особые значки. Часть из таких значков, имевших иногда причудливые контуры, были нейтральны по значению, другие же были символами, до нашего времени почти абсолютно забытыми и известными лишь узкому кругу лиц, а в ту далёкую эпоху несли определенную смысловую нагрузку. К этим последним относились и астрологические символы планет, которые одновременно были и символами металлов.

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 правила пользования, а также небольшой словарь, который назывался «суплементом» и содержал некоторое количество слов (имён собственных, географических наименований) или каких-то стойких словосочетаний, которые могли активно использоваться в текстах, предназначенных для зашифрования с помощью данного шифра.

Самым ранним шифром описанного типа была «цифирная азбука» 1700 года для переписки Коллегии иностранных дел (далее – КИД) с русским послом в Константинополе Петром Толстым. Она была шифром простой замены, в котором кириллической азбуке соответствовал специально составленный алфавит. Здесь же были две записи. Первая из них: «Список с образцовой цифирной азбуки, какова написана и послана в Турскую землю с послом и стольником с Толстым сими литеры». Второй особенно интересен: «Такову азбуку азволнил [изволил] во 1700 г. написать своею рукою Великий государь по друго диво еси же». Из этого выходит, что автором данного шифра был сам Пётр Великий.

В Государственном архиве Татарстана находится собственноручное письмо Петра І Толстому, в котором он пишет, что посылает ему шифр для корреспонденций. Этот шифр имел такие правила пользования: «Сии слова без разделения и без точек и запятых писать, а вместо точек и запятых и разделения речей вписывать из нижеподписанных букв…»:

Слово «УЖГОРОД» превращалось в шифротекст «амнюинхицахизе».

Был здесь и небольшой словарь с именами некоторых государственных деятелей и названиями нескольких воинских подразделений и географическими названиями. Это обстоятельство также нашло отражение в правилах пользования, где говорилось: «Буде же когда случится писать нижеписанных персон имяна и прочее, то оныя писать такими знаки, какия против каждой отмечено, однакож все сплош, нигде не оставливая, а между ними ставить помянутыя буквы, которыя ничего не значат».

Интересным был и блокнот с шифрами, которыми переписывался Пётр I. Это была тетрадь, листы которой были скреплены верёвкой. Размер тетради: 20х16 см. На каждой её странице было записано по одному шифру, а всего их было шесть:

1) шифр Петра I, который был ему прислан из КИД во Францию в 1720 году для переписки «от двора ко двору»;

2) шифр «для писем к графу Г. и барону П.»;

3) к князю Г.Ф.Долгорукому;

4) к князю А.И.Репнину (1715);

5) «азбука, которая была прислана от двора его царского величества при указе №…, а полученная 30 июля 1721 г.»;

6) «азбука цифирная, какову прислал Дмитрий Константинович Кантемир в 1721 г.».

Последний шифр с российским алфавитом отличался от предыдущих тем, что как шифробозначения в нём были использованы не буквы какого-нибудь алфавита, а числа. Рассмотрим ещё несколько шифров раннего типа.

«Азбука, данная из государственной коллегии иностранных дел 3 ноября 1721 г. камер-юнкеру Михаилу Бестужеву, отправленному в Швецию», предназначалась для шифрования писем Бестужева к Петру I и в КИД. Алфавит в этом шифре был русским с простой букво-цифро-значковой заменой без усложнений. Эта и много других «азбук» хранились в конвертах, на которых были надписи о том, для каких целей предназначался данный шифр.