O Cache de Rota e as Tabelas Vizinhas são um pouco semelhantes, pois ambos ajudam a decidir para onde enviar um pacote.
A diferença é que a tabela vizinha armazena entradas no nível da camada 2 (ethernet); ajuda a traduzir endereços IP em endereços MAC. O protocolo ARP é usado para consultar novas entradas no cache.
Um Cache de Rota funciona na camada 3 (IP). A forma mais simples mapeia os endereços IP de destino para os "próximos saltos" (ou seja, para onde enviar um pacote desse nó). Geralmente, os não-roteadores têm um cache completamente estático, que mapeia todo o tráfego para uma única "rota padrão".
Existem políticas de cache mais complicadas, que implementam restrições de qualidade de serviço, endereços de origem e de destino, etc. O guia de roteamento IP fornece uma boa visão geral.