При своем назначении Ф. А. Головин получил звание «начального президента государственной посольской канцелярии». Как генерал-адмирал Ф. А. Головин одновременно управлял флотом, возглавлял оружейную палату, монетный двор, малороссийский приказ. Кроме личного участия в переговорах с иностранными государствами и заключения договоров с ними Головин руководил деятельностью русских послов за рубежом, оказывал большое влияние на внешнюю политику России в период Северной войны. Под непосредственным наблюдением Ф. А. Головина работало «цифирное» отделение.
Уже в самом начале XVIII века Петром I была создана «Походная посольская канцелярия», что сосредоточила в своем ведении важнейшую политическую переписку. Создание ее было вызвано частыми поездками Петра I. «Походная канцелярия» была преимущественно личной канцелярией императора, откуда выходили его важнейшие распоряжения по всем отраслям управления. Сюда стекались на его решение дела из всех ведомств. Но главной ее функцией было ведение дипломатических дел, почему к ее названию добавлялось слово «посольская».
Первое упоминание в документах о «Походной канцелярии» относится к 1702 году. В это время царь отправился «в поход» на Архангельск. В поездке его сопровождал начальник «Посольского приказа», первый министр Ф. А. Головин. Несмотря на то, что все государственные дела продолжали проходить через «Посольский приказ», а «печатанье государственной печатью грамот» должно было в дальнейшем находиться под контролем бояр, наиболее важные дела решались Петром I уже в Архангельске.
В 1706 году «Посольский приказ» возглавил Гавриил Иванович Головкин (1660–1734), который был родственником Петра I 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 секретарем» при «Походной канцелярии».
До 1710 года «Походная канцелярия» окончательно обосновалась в Петербурге и из временного учреждения стала постоянной, причем с 1709 года ее стали называть просто «Посольской канцелярией». Именно там была сосредоточена вся работа по зашифровыванию и расшифровыванию переписки Петра I и его приближенных с разными корреспондентами, а также по созданию шифров и рекомендаций по их использованию.
В период с 1710-го по 1718 годы эта канцелярия стала главным органом внешних отношений России. Компетенция ее 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 отчеты о создании новых шифров и добыче иностранных шифров.
Касательно русских «цифирных азбук» и ключей 1700–1720-х годов, 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 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 далекую эпоху несшими 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 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.