A complicação que você está vendo aqui é de comutação, sub-redes, gateways e roteamento.
No entanto, isso não explica estritamente o que você está vendo aqui.
O que deve estar ocorrendo é que o tráfego de um endereço IP fora do intervalo especificado na interface será enviado ao seu gateway padrão para sair da sua rede. Lendo a sua configuração lá, esta será a que o seu ISP fornece no outro extremo da sua conexão (em oposição a um local formando uma fronteira para o seu tráfego local).
Um roteador localizado no final da sua conexão faz sentido - se apenas para fins de contabilidade e segurança ... no entanto, não fica claro, se o switch é capaz, e a sub-rede está correta, então por que uma requisição ARP não resulta em uma correspondência de IP e MAC dentro da sub-rede e outra porta no comutador; resultando no interruptor simplesmente empurrando-o para a caixa em questão?
Você tem dados ARP e traceroute para entregar ou qualquer configuração do switch?