Isso é possível, e eu sugeriria DD-WRT / OpenWRT / X-WRT para o Linksys para configuração extra. Eu acho que você vai precisar disso.
Se o 2Wire está fazendo seu DHCP corretamente, e servindo a rede xx2.x, não importa qual IP a interface WAN do Linksys recebe - a menos que você quer que as máquinas xx2.x possam conversar com as máquinas xx1.x.
Se for esse o caso, você precisará ver se o 2Wire permitirá que você defina um IP estático - talvez baseado em MAC via DHCP - para que o Linksys sempre obtenha o mesmo IP em sua porta WAN (então você Eu quero que seja xx2.2). Você também precisará definir rotas de host nas máquinas x.x.2.x para informar que x.x.2.2 é o gateway para a rede x.x.1.0. (Você pode não precisar de rotas de host se o 2Wire permitir que você configure uma rota de modo que ela envie pacotes para a rede x.x.1.0 para x.x.2.2 - e então fará o roteamento interno para você.)
É possível que o 2Wire não seja configurável o suficiente para fazer o que você quer fazer. Nesse caso, há outra opção.
Agora com VLANs!
Mais uma possibilidade que você deve considerar é usar sua fiação tradicional de WAN (seu primeiro diagrama, 2Wire - > Linksys - > devices / computers), mas utilize VLANs no DD-WRT para fazer a segmentação de rede para você.
Volte para o seu diagrama de fios original, mas desta vez configure VLAN1 para ser (qualquer porta na qual seu switch esteja conectado) e VLAN2 para ser (outras portas + sem fio). As solicitações DHCP na VLAN1 obtêm um conjunto de configurações de rede - rede x.x.2.x, configurações de DNS padrão, o que quer que seja; solicitações na VLAN2 obtêm o outro conjunto - x.x.1.x, filtragem OpenDNS. O Linksys pode fazer todo o roteamento internamente para o tráfego entre segmentos e, naturalmente, qualquer tráfego ligado à Internet é roteado para fora da porta WAN.
Isso é um pouco difícil de configurar, e alguns deles podem não ser suportados pela webGUI de configuração que o DD-WRT / X-WRT oferece, mas tudo é possível internamente.
Editar: "Internamente" significa "através da interface ssh" - isto é, controle de linha de comando do DD-WRT.