链路状态路由协议是层次式的，网络中的路由器并不向邻居传递“路由项”，而是通告给邻居一些链
路状态。与距离矢量路由协议相比，链路状态协议对路由的计算方法有本质的差别。距离矢量协议是平面式的，所有的路由学习完全依靠邻居，交换的是路由项。链路状态协议只是通告给邻居一些链路状态。运行该路由协议的路由器不是简单地从相邻的路由器学习路由，而是把路由器分成区域，收集区域的所有的路由器的链路状态信息，根据状态信息生成网络拓扑结构，每一个路由器再根据拓扑结构计算出路由。
每台路由器了解其自身的链路（即与其直连的网络）。这通过检测哪些接口处于工作状态（包括第3层地址）来完成。
对于链路状态路由协议来说，直连链路就是路由器上的一个接口，与距离矢量协议和静态路由一样，链路状态路由协议也需要下列条件才能了解直连链路：正确配置了接口IP地址和子网掩码并激活接口，并将接口包括在一条network语句中。
向邻居发送Hello数据包
每台路由器负责“问候”直连网络中的相邻路由器。与EIGRP路由器相似，链路状态路由器通过直连网络中的其他链路状态路由器互换Hello数据包来达到此目的。
路由器使用Hello协议来发现其链路上的所有邻居，形成一种邻接关系，这里的邻居是指启用了相同的链路状态路由协议的其他任何路由器。这些小型Hello数据包持续在两个邻接的邻居之间互换，以此实现“保持激活”功能来监控邻居的状态。如果路由器不再收到某邻居的Hello数据包，则认为该邻居已无法到达，该邻接关系破裂。
建立链路状态数据包
每台路由器创建一个链路状态数据包（LSP），其中包含与该路由器直连的每条链路的状态。这通过记录每个邻居的所有相关信息，包括邻居ID、链路类型和带宽来完成。一旦建立了邻接关系，即可创建LSP，并仅向建立邻接关系的路由器发送LSP。LSP中包含与该链路相关的链路状态信息、序列号、过期信息。
将链路状态数据包泛洪给邻居
每台路由器将LSP泛洪到所有邻居，然后邻居将收到的所有LSP存储到数据库中。接着，各个邻居将LSP泛洪给自己的邻居，直到区域中的所有路由器均收到那些LSP为止。每台路由器会在本地数据库中存储邻居发来的LSP的副本。
路由器将其链路状态信息泛洪到路由区域内的其他所有链路状态路由器，它一旦收到来自邻居的LSP，不经过中间计算，立即将这个LSP从除接收该LSP的接口以外的所有接口发出，此过程在整个路由区域内的所有路由器上形成LSP的泛洪效应。距离矢量路由协议则不同，它必须首先运行贝尔曼-福特算法来处理路由更新，然后才将它们发送给其他路由器；而链路状态路由协议则在泛洪完成后再计算SPF算法，因此达到收敛状态的速度比距离矢量路由协议快得多。LSP在路由器初始启动期间、或路由协议过程启动期间、或在每次拓扑发生更改（包括链路接通或断开）时、或是邻接关系建立、破裂时发送，并不需要定期发送。
构建链路状态数据库
每台路由器使用数据库构建一个完整的拓扑图并计算通向每个目的网络的最佳路径。就像拥有了地图一样，路由器现在拥有关于拓扑中所有目的地以及通向各个目的地的路由的详图。SPF算法用于构建该拓扑图并确定通向每个网络的最佳路径。所有的路由器将会有共同的拓扑图或拓扑树，但是每一个路由器独立确定到达拓扑内每一个网络的最佳路径。
在使用链路状态泛洪过程将自身的LSP传播出去后，每台路由器都将拥有来自整个路由区域内所有链路状态路由器的LSP，都可以使用SPF算法来构建SPF树。这些LSP存储在链路状态数据库中。有了完整的链路状态数据库，即可使用该数据库和最短路径优先（SPF）算法来计算通向每个网络的首选（即最短）路径。
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