O que você tem aqui é basicamente uma rede Ethernet / IP (wifi não é ethernet, mas é similar o suficiente). A camada 2 é Ethernet e a camada 3 é IP.
No fio, há pacotes Ethernet com endereços Ethernet (MACs) contendo pacotes IP com endereços IP. Normalmente, a Ethernet é usada em uma única sub-rede (por exemplo, 192.168.0. *) E várias sub-redes ethernet são conectadas por meio de roteadores a redes IP maiores.
Quando o computador envia um pacote IP, ele procura em sua tabela de roteamento para escolher para onde enviá-lo. Se estiver na rede local (rota sem gateway), encontrará o endereço Ethernet (MAC) do destino (via ARP). O pacote IP com o endereço IP de origem e o endereço IP de destino será colocado em um quadro Ethernet com endereços Ethernet de origem e de destino do seu computador e do destino.
Se a tabela de roteamento especificar uma rota com um gateway (padrão ou uma rota de sub-rede), ela procurará pelo endereço Ethernet do gateway (não destino) e, mais uma vez, o pacote IP com seus IPs de origem e destino ser enviado dentro de um quadro Ethernet com fonte Ethernet IP do seu computador e endereço Ethernet de destino não do computador de destino, mas do gateway. O gateway receberá o quadro Ethernet em uma de suas interfaces, examinará os IPs no pacote IP e os enviará em outra interface, em um método semelhante ao seu computador.
Um pacote roteado por um roteador puro não terá suas informações de IP ativadas. O roteador selecionará uma rota para o pacote de maneira semelhante ao seu computador, colocará dentro de um novo quadro Ethernet, com endereço Ethernet de origem da interface de saída do gateway e endereço Ethernet de destino do destino ou de outro gateway dependendo a rota e enviá-lo.
A razão para ter endereços ethernet é porque a ethernet não é uma conexão ponto-a-ponto, mas uma rede de elementos unidos por switches, o equivalente de roteador mais simples da camada ethernet.
Agora, nem todas as redes são ethernet. Seu uplink de internet provavelmente não é ethernet, e mesmo wifi não é ethernet, mas wifi simples típico atua basicamente como ethernet, tem endereços ethernet-complatible e pode até mesmo ser conectado em uma rede híbrida de ethernet-layer 2, por ex. quando você usa "APs mudos".
Além disso, seu roteador doméstico típico não é um roteador, mas normalmente um switch (no lado da LAN) mini-roteador semelhante a um computador que além do roteamento trivial também reescreve NAT de endereços IP de origem / destino e portas em pacotes encaminha entre LAN e WAN.
Deveria ser aparente agora que, quando pingado, você não verá um pacote com seu IP de destino configurado como o do gateway, mas se você olhar para os endereços Ethernet, ele deve ser o mesmo do gateway.