В теории должно быть так:
Сначала отправляющий роутер попробует выяснить какой MAC адрес у хоста с нужным destination IP, то есть попробует отправить стандартный ARP request. Если никто не ответит, то статус для такого записи будет Incomplete, соответственно, никакого MAC адреса не будет.
Чтобы другой хост ответил на ARP request, нужно чтобы у него самого был такой адрес или же включен proxy ARP.
Если два роутера подключены друг к другу, то будет MAC адрес соседнего роутера в исходящих пакетах.
Вот кто-то на практике попробовал:
supportforums.cisco.com
А тут ещё и про минусы такой затеи рассказывают:
learningnetwork.cisco.com