Данные собираются на отправителе (возьмем TCP, к примеру) и упаковываются в следующем порядке: TCP-IP-Ethernet, дальше превращаются в набор бит и идут по сети. В твоей схеме этот набор бит летит сразу на роутер. Что делает роутер:
Принимает набор бит, собирает из него пока кадр, затем проверяет, ему ли предназначен кадр (будем считать, что да), далее проверяет правильность кадра (FCS). Так как маршрутизатор не занимается "перекладыванием" кадров, и его функция совсем другая, то ему нужно знать, что дальше делать с тем, что внутри. И он начинает смотреть, что внутри и кому оно, выкидывая заголовок и жопу кадра, смотря в IP-пакет. В пакете он видит того, кто его отправил, и того, кому назначен этот пакет. Если получатель пакета НЕ этот маршрутизатор, то он смотрит свою таблицу маршрутизации и пытается найти в ней совпадение. Если находит - упаковывает этот пакет в новый кадр, где в качестве мака отправителя указывает себя, а в качестве мака получаетя следующее устройство, передает этот кадр в виде набора бит через следующий интерфейс.
То, что лежит уже внутри IP пакета, в обычных условиях маршрутизатор не смотрит