Conforme CCNA – Cisco Certified Network Associate-Study Guide (2005), roteadores não direcionam pacotes dentro de uma mesma rede ou sub-rede e, por essa razão, cada uma de suas interfaces – no mínimo duas – deve ter um “endereço válido de host” - já que se comportam como gateways da rede ou sub-rede à qual pertencem - diferentes entre si. Para executar essa tarefa eles constroem tabelas de roteamento, onde são armazenados os caminhos para que pacotes possam ser enviados a seus destinos finais.

Quando um pacote é recebido pelo roteador, ele analisa o endereço IP do pacote e procura a melhor correspondência entre este endereço de rede em sua tabela de roteamento.

A decisão de direcionamento é sempre tomada na camada 3 (rede) do modelo OSI, ou camada Internet no modelo TCP/IP. Assim roteadores acessam as camadas 1, 2 e 3 do modelo OSI e camadas de Acesso à Rede e Internet no modelo TCP/IP. Durante o roteamento os endereços de camada 2 (enlace) de origem e destino são das interfaces dos roteadores envolvidos no direcionamento, ou seja, a cada salto os endereços MAC de origem e destino são alterados, mas os endereços IP de origem e destino se mantém.

Isso corre porque o encapsulamento/desencapsulamento na camada 2 é refeito a cada salto, enquanto o processamento do pacote – encapsulamento/desencapsulamento na camada 3 - somente é feito para leitura do endereço IP de destino em busca da melhor rota. Quando o pacote chegar ao dispositivo de destino final, ocorrerá o processamento definitivo do pacote na camada 3.