У протоколах доповідей імператриці Єлізаветі можна прочитати таке: «В Санкт-Петербурге. 12 февраля 1745 г. пополудни при докладе происходило: …20. При сих же докладах Ея Императорское Величество о потребности в сделании печатей для известного открывания писем рассуждать изволила: что для лучшего содержания сего в секрете весьма надежного человека и ежели возможно было, то лучше из российских такого мастера или резчика приискать, и оного такие печати делать заставить не здесь, в Санкт-Петербурге, дабы не разгласилось, но разве в Москве или около Петербурга, где в отдаленном месте, и к нему особливый караул приставить, а по окончании того дела все инструменты и образцы печатей у того мастера обыскать и отобрать, чтоб ничего у него не осталось, и сверх того присягою его утвердить надобно, дабы никому о том не разглашал».
Петро III, вступивши на престол, одержав службу перлюстрації вже в стані повного розвалу. При відсутності перехоплених депеш таку ж оцінку варто дати й ефективності дешифрування. Потрібно сказати, що якщо Гольдбах у цей час не мав масштабних успіхів у дешифруванні, то створені ним шифри, що нараховували до 3500 цифрових груп, були одними з кращих у Європі.
20 листопада 1764 року помер Гольдбах, після чого керівник КЗС граф Микола Панін запросив на його місце математика і фізика, німця за національністю Франца Ульріха Теодора Епінуса. В обов'язки Епінуса та його підлеглих входило створення шифрів і підбір ключів до шифросистем перехопленої кореспонденції.
У 1769 році Епінус був «пожалован статским советником и определен при Коллегии иностранных дел при особливой должности». За успішну роботу на терені дешифрування у 1773 році він отримав чин дійсного статського радника. Епінус майже все своє життя провів у Росії, яка стала для вченого другою Вітчизною.
Користувачами шифрів, створених в КЗС, були: імператриця (індивідуальні шифри для листування з обраними особами), кабінет імператриці (загальні й індивідуальні шифри для листування з вищими чиновниками держави), КЗС (загальні й індивідуальні шифри для листування, приблизно з 70 дипломатичними представниками Росії за кордоном та їх між собою; для листування з іноземними дворами; спеціальні шифри для листування з таємними агентами російського уряду), армія та флот.
Перлюстрація була найважливішим поряд з повідомленнями платних закордонних агентів джерелом інформації для прийняття зовнішньополітичних рішень. Перлюструвалася вся закордонна кореспонденція незалежно від положення одержувача та відправника. У 1779 році імператриця наказала доставляти їй з Санкт-Петербурзького поштамту таємно розкриту кореспонденцію. Найчастіше Катерина II читала дешифровані листи до послів у Санкт-Петербурзі навіть раніше, ніж вони самі.
Обсяг перлюстрації був фантастично великим. У 1771 році кількість перехоплених депеш тільки прусського посла становила 150 (125 відправлених та 25 отриманих), написаних різними шифрами. У 1780 році австрійський посол використовував 8 типів шифрів, обсяги цифрових текстів досягали 15 сторінок перехоплених близько 140 депеш. Поточне дешифрування здійснювали «канцелярські служителі» за допомогою ключів, знайдених, перекуплених або викрадених Епінусом.
У кінці XVIII ст. дешифрувальна служба Росії також читала французьке дипломатичне листування. Цей результат був отриманий в результаті поєднання аналітичних методів розкриття шифрів, якими користувалася криптослужба, і роботи агентів російської розвідки, що здобували французькі шифри. Російське посольство через секретаря посольства Мешкова завербувало до себе на службу як секретного агента одного з чиновників Міністерства закордонних справ Франції.
Таким чином, російський посол у Франції барон Смолін отримував і пересилав до Петербурга шифри та ключі до них, якими користувалися у своєму листуванні міністр закордонних справ Франції граф Монморсі і французький повірений в справах в Росії Дружині. В результаті Росія отримувала розвідувальну інформацію протягом тривалого періоду, навіть після того, як Смолін вимушений був покинути революційну столицю Франції після невдалої спроби допомогти відвезти Людовика XVI з Парижа.
Крім дешифрування Епінус займався також і розробкою шифросистем. Його підлеглі готували конкретні «цифири», які тиражувалися на бланках, що друкувалися в академічній друкарні (аркуші обліковувалися). «Цифирные азбуки и разныя другия бумаги тайн подлежащие» зберігалися в КЗС в окремому від користувачів сховищі в ідеальному порядку та видавалися для шифрування й дешифрування депеш на лічені години, що були вказані у відомостях. Ці операції проводилися навченими «розбирачами», які перебували на посадах актуаріусів.
Шифрування кореспонденції імператриці й Кабінету здійснював кабінет-міністр та його штат, а у Канцлера – чотири секретарі, які працювали цілодобово. Одним з них багато років був російський письменник Денис Іванович Фонвізін. Перевезення шифрів і депеш до Канцлера або Кабінету здійснювалося кур'єрами з сержантів гвардійських полків із жорстко нормованим часом руху.
Завданням незрівнянно більш складним, ніж створення шифрів, було для Епінуса дешифрування текстів. Цією справою Епінус займався особисто зі своїм помічником, вихідцем з німців, Йоганом Георгом Кохом. Розпочавши свою кар'єру в 1762 році копіювальником в Академії Наук, він був витягнутий звідти Епінусом у КЗС.
Свою діяльність з дешифрування Епінус повинен був почати з проблеми воістину історичної – знайти ключ до «писаного в цифрах» у 1714 році і підписаних Петром I листах до Амстердама Осипу Соловйову. В указі Сенату від 4 січня 1765 року наказувалося «…если возможно отыскать той азбучной прежней ключ или другим каким по искусству в том средством оные разобрать переписать литерным письмом и взнесть в сенат…».
Результати протиборства Епінуса з петровським шифром невідомі, але є численні свідчення успішного дешифрування його службою перлюстрованої кореспонденції. За успішну діяльність він отримав звання дійсного статського радника.
Значний внесок у російську криптологію зробили Єрофей Каржавін і його племінник Федір Каржавін, які навчалися у Парижі, працювали на посадах перекладачів КЗС і займалися складанням шифрів та дешифруванням. Вони стали першими вітчизняними професійними криптологами в Росії.
З середини XVIII ст. в Росії стали використовувати нові шифри. їхні основні відмінності від попередніх шифрів були такими. По-перше, на російській мові розпочали активно використовуватися коди («номенклатори») на велику кількість букв, складів, слів, фраз тощо; їх число досягало 1200 символів. Як правило, це були алфавітні коди з цифровими шифропозначеннями. Буквам, складам тощо, що найбільш часто використовувались, надавалося декілька шифропозначень. Таким чином, застосовувався шифр гомофонної заміни, але на рівні не тільки букв, а й словосполучень. Коди мінялися регулярно, оскільки ключем такого шифру був сам код-таблиця заміни.
По-друге, збільшилась кількість пустушок, що вставлялися у шифротекст. З цього приводу в одній з інструкцій з користування шифрами вказувалося: «Пустые числа писать где сколько хочется, только чтобы на каждой строке было сих чисел не меньше трёх или четырёх». Так визначався лише нижній рівень кількості пустушок, а верхній рівень не встановлювався. Крім того, «не начинать пиесы значащими числами, но пустыми…». Тим самим початок істинного шифротексту у повідомленні маскувався пустушками, що посилювало стійкість шифру.
Крім того, у шифри вставляли «особливі числа», шифропозначення яких визначало ті частини шифротексту, що при розшифруванні необхідно було вважати пустушкою. Так, зашифрований знак «+» означав, що наступне за ним шифропозначення не мало ніякого значення. Два знаки «++» говорили дешифрувальнику, що не слід читати два наступні за ним шифропозначення тощо. Знак «=» означав, що не слід брати до уваги всі шифропозначення, що стояли за цим знаком в даному рядку шифротексту, а знак «=» знищував весь подальший шифротекст на даній сторінці. Знак «*» знищував попереднє шифропозначення, два знаки «**» знищували два попередні шифропозначення тощо.
Таким чином, текст, зашифрований в результаті застосування численних пустушок і написання нічого не значущих відрізків, виявлявся значно довшим за відкритий текст. Розрахунок розробників шифрів саме і полягав у тому, що шифротексти були величезними цифровими масивами, у яких, на їх думку, лише той, хто знав ключ, міг відокремити «зерно от плевел».
Надзвичайно істотним для шифрів цього типу було продовження в них традиції використання при зашифруванні одного повідомлення різних мов: як правило, всі шифри були двомовними. Словник їх складався з двох частин: російською та французькою (рідше німецькою). Відкритий текст депеші складався на цих двох мовах, при переході у процесі зашифрування з однієї мови на іншу ставилися особливі, заздалегідь обумовлені в правилах числа, яких для кожного шифру було декілька.
Цей прийом, коли різні частини однієї і тієї ж депеші писалися на різних мовах, приводив до того, що при зашифруванні не тільки практично удвічі збільшувалася кількість використовуваних кодових позначень, але, що найістотніше, змішувалися і певною мірою вирівнювалися статистичні характеристики шифротексту. При цьому основні правила як для російської, так і для іншомовної частини були однаковими, тобто наявність безлічі пустушок, зашифрування великих шматків псевдотексту, які при розшифруванні знищувалися, тощо.
Як мовилося у правилах до цих шифрів: «В случае нужды смешаемы быть имеют между русскими французские речи и сочинения, равно как и между французскими русские… Пустые числа употребляются в начале и в конце параграфов по строке, по полуторе, по две и более, а иногда по одному только, по два и по три числа. Иногда пиесы начинаются или оканчиваются самыми значущими. Но во всяком случае часто пишутся пустые в самой середине параграфа и вместо просодии, а иногда и вмешиваются и в середине фразисов и речений. Да сверх того ставятся между пустыми и самые значущие числа, кои не понадобятся и уничтожаются».
Катерина ІІ особисто приділяла значну увагу шифруванню повідомлень. Так, відправляючи Олексія Орлова до Європи з розвідувальним завданням, вона забезпечила його «нарочно сочинённым цифровым ключом», додавши, що «этот ключ используется для корреспонденции вашей с Нами, которая по важности предмета свого требует непроницаемой тайны». Орлову були надані також окремі шифри на російській, німецькій та французькій мовах для листування при необхідності з російськими послами «при государственных дворах». Для забезпечення шифрованого листування Орлов мав надійних і підготовлених «служителей канцелярских».
У той період у Росії з'явилися «циркулярні» шифри, тобто загальні шифри у послів і КЗС, що дозволяло оперативно передавати послам єдині вказівки, накази тощо.
Таким чином, до середини XVIII ст. в Росії була створена мережа загального шифрованого зв'язку. Загальний шифр отримав назву «генеральная цифирь». Разом із ним збереглися й «індивідуальні» шифри для зв'язку «центру» з кореспондентами мережі. Кожний кореспондент, як правило, мав декілька «індивідуальних» шифрів.
З «генеральных цифирь» XVIII ст. відомі такі:
– 1762 року на російській мові, за допомогою якої обмінювалися кореспонденцією з КЗС і між собою: Бестужев-Рюмін (Париж), Кейзерлінг (Відень), Корф (Копенгаген), Панін (Стокгольм), Голіцин (Лондон), Пушкін (Гданьськ), А. Симолін (Мітава), Д. Симолін (Регенсбург), Салтиков («закордонна армія»), Обрізків (Константинополь);
– 1762 року, що об'єднувала тих же кореспондентів, але листування по ній можна було вести відразу на 3-х мовах: російській, французькій і німецькій. Додатково цей шифр у 1764 році був даний генерал-майору князю Репніну, що прямував як повноважний міністр до прусського двору, а також генерал-аншефу князю Волконському;
– 1764 року на російській і французькій мовах, яка була розіслана російським представникам у Відні, Варшаві, Копенгагені, Лондоні, Стокгольмі, Берліні, Гаазі, Парижі, Дрездені, Мітаві, Регенсбурзі, Гданьську, Мадриді, Гамбурзі, Константинополі;
– 1768 року на російській і французькій мовах була розіслана у ті же 15 адрес;
– 1771 року на французькій і російській мовах, яка була розіслана у Мітаву, Гданьськ, Берлін, Дрезден, Париж, Мадрид, Гаагу, Лондон, Гамбург, Копенгаген, Стокгольм, Відень, Регенсбург, Варшаву, командувачу 1-ою і 2-ою арміями генерал-фельдмаршалу графу Румянцеву, генерал-аншефу князю Долгорукову. У 1779 році цей же шифр був даний відправленому до Португалії надзвичайному послу і повноважному міністру графу Нессельроде;
– 1773 року на російській мові під знаком «165», яка була розіслана, у порівнянні з попередньою, у перші 14 адрес;
– під знаком «40, 68 і 77» – найбільша з відомих цифр XVIII ст. Вона включала 2000 словникових величин і об'єднувала КЗС з 15 кореспондентами за кордоном: Стакель-бергом у Варшаві, міністром Голіциним у Відні, міністром Ассебургом у Регенсбурзі, міністром Барятінським у Парижі, міністром Зіновьєвим у Мадриді, послом Белосельським у Дрездені, послом Голіциним в Гаазі, міністром Симоліним у Стокгольмі, міністром Долгоруковим у Берліні, міністром Сакеном у Копенгагені, міністром Мусіним-Пушкіним у Лондоні, резидентом Гроссом у Лондоні, послом Стахієвим у Константинополі, резидентом Ребіндером у Гданьську, князем Репніним у Берліні.
У 1771 році була паралельно організована загальна мережа зв'язку, що охоплювала абсолютно інший регіон. Так, за допомогою «генеральной цифири» 1771 року під знаком «1631» переписувалися між собою і з КЗС 10 кореспондентів: повноважний міністр Булгаков у Константинополі, граф Воронцов у Венеції, граф Разумовський у Неаполі, повноважний міністр Мордвінов у Генуї, повноважний міністр князь Юсупов у Турині, граф Мореніго у Флоренції, Псаро – повірений у справах на Мальті, колезький радник Хемніцер у Смірні, генеральний консул у Молдавії, Валахії і Бесарабії Северін, колезький асесор Юлініц у Сицилії.
У КЗС вівся ретельний облік всіх цифр. Перелік цифр, списки осіб, кому вони були розіслані, від кого отримані назад окремі примірники, на якій мові шифри складені, та інші необхідні відомості заносилися в особливі реєстри.
Якщо примірник шифру кимось з кореспондентів втрачався або виникала підозра, що шифр виявлявся відомий ворогу, то негайно видавався імператорський указ про виведення цього шифру з дії та заміну його іншим. Цей указ відразу ж розсилався всім кореспондентам, що входили в дану мережу зв'язку.
Дотриманню таємниці шифролистування в КЗС приділялася велика увага. Міркуючи «о наилучшем содержании в секрете всех в секретной экспедиции дел», Колегія ще у 1744 році визначила наказати всім служителям цієї експедиції (і архіву) «ни с кем из посторонних людей об этих делах не говорить, не ходить на дворы к чужестранным министрам и никакого с ними обхождения и компании не иметь».