Como configurar o Ubuntu 14.04 como um gateway usando 1 NIC com 2 endereços IP em diferentes sub-redes?

Question

Eu tenho um servidor Ubuntu 14.04 com um NIC. O endereço MAC nessa NIC é atribuído (pelo gateway) a um IP (XXX100) em uma sub-rede (XXX0 / 24), com o gateway na mesma sub-rede (XXX1) e um intervalo de IPs a partir de um endereço completamente diferente. sub-rede (YYY0 / 28).

Configurei o servidor com X.X.X.100 e Y.Y.Y.1 na mesma interface (eth0), e o servidor pode entrar em contato e ser contatado pelo restante da Internet

Eu tenho algumas máquinas virtuais que usam os endereços IP da segunda sub-rede. Eles podem entrar em contato com o host em seus dois endereços IP, mas nada mais. Eu suponho que eles devem usar o segundo endereço IP do host Y.Y.Y.1 como um gateway, mas como eu configuro o host para que todos os pedidos para ou da sub-rede Y.Y.Y.0 / 28 sejam roteados através do gateway X.X.X.1?

Tanto quanto sei, não posso simplesmente expandir a máscara de rede, pois isso pode levar a não conseguir entrar em contato com outros servidores na rede.

Aqui está o /etc/network/interfaces

do servidor

auto lo
iface lo inet loopback

auto  eth0

iface eth0 inet static
  address   X.X.X.100
  netmask   255.255.255.0
  gateway   X.X.X.1
  dns-nameservers 8.8.8.8 8.8.4.4

iface eth0 inet static
  address   Y.Y.Y.1
  netmask   255.255.255.240

Em /etc/sysctl.conf , ativei esta linha:

net.ipv4.ip_forward=1

As VMs usam Y.Y.Y.n (onde n > 1) como endereço IP e Y.Y.Y.1 como gateway.

ATUALIZAÇÃO:

Acho que as VMs não conseguem encontrar o endereço MAC do gateway X.X.X.1 do provedor:

$ arp -an
? (Y.Y.Y.1) at c8:60:00:5e:bd:e0 [ether] on eth0
? (X.X.X.1) at <incomplete> on eth0

Por estranho que pareça, às vezes eles podem ...

$ arp -an
? (X.X.X.1) at c8:60:00:5e:bd:e0 [ether] on eth0
? (Y.Y.Y.1) at cc:e1:7f:07:e0:af [ether] on eth0

Quando isso acontece, tudo realmente funciona! Posso acessar a Internet a partir das VMs e acessá-las pela Internet usando o endereço Y.Y.Y.n. Mas não funciona o tempo todo - "esquece" o endereço MAC de Y.Y.Y.1 e se torna inacessível.

Estou realmente surpreso em listar Y.Y.Y.1 na lista arp - achei que era apenas para dispositivos na mesma sub-rede. Meu objetivo era fazê-los apenas usar o host como endereço de gateway (Y.Y.Y.1) e evitar o problema, deixando o host para toda a comunicação em X.X.X.0 / 24.

A minha configuração é sensata?

Alguém mais está usando essa configuração?

Quais possíveis razões poderiam existir para o esquecimento "esquecimento"?