Possibilidades que vejo:
- O roteador (switch?) está se comportando mal ... você pode tentar outro?
- O IP está duplicado ou a Máscara está incorreta ... Verifique se a máscara é a mesma e se o IP é diferente, mas na mesma rede.
- Caso extremamente raro em que há um MAC duplicado ... Verifique o MAC nos dois sistemas.
- Problema de cache do ARP ... verifique seu cache, como
cat /proc/net/arp
- O ARP está malformado ... verifique se o protocolo de resolução de endereço SHA SPA THA TPA está correto no seu despejo.
(talvez postar o dump do ARP)