Маршрутизация

1. Получив пакет, роутер сверяет IP адрес назначения со своей таблицей маршрутизации и определяет маршрут
2. Определив маршрут, роутер передает пакет на свой интерфейс, соответствующий выбранному маршруту
3. Если Gateway маршрута указан в виде IP адреса (NextHop), то роутер определяет его MAC адрес через arp запрос и передает IP пакет без изменений на NextHop
4. Если Gateway указан в виде интерфейса, то NextHop не известен, тем не менее он все равно отправляет arp запрос на IP адрес назначения через выбранный интерфейс, даже если этот IP не принадлежит подсети интерфейса. Все роутеры, получив такой arp-запрос, отвечают своим MAC адресом. Пакет вероятно улетает первому ответившиму роутеру.
5. Все полученные ответы на arp-запросы попадают в arp-кеш роутера, даже если это ответы роутеров на IP адреса удаленных подсетей. Пока IP адрес назначения есть в arp кеше, новые arp-запросы не отправляются.

Необходима корректировка, все происходит не совсем так. Дело в том, что на Cisco по умолчанию на всех интерфейсах включен (arp proxy). В этом режиме, роутер принимает arp запросы на любые адреса и возвращает свой MAC. Сетевой трафик направляется на роутер по MAC адресу, далее роутер пересылает его на интерфейс в соответствии с таблицей маршрутизации.