Ficando muito confuso aqui.
Você está dizendo que está usando o roteador como um switch e obtendo a conexão com a Internet via wireless em uma das máquinas?
Se o acima for verdadeiro, e o ICS estiver configurado corretamente (selecionado como conexão sem fio e compartilhado por fio), siga um destes procedimentos:
Na outra máquina (não no compartilhamento), vá para as configurações de rede e altere manualmente o IP para qualquer coisa no mesmo intervalo da máquina ICS - mas verifique se o gateway padrão está definido para o ip da máquina ICS .
Ou tente entrar no roteador e desabilitar o DHCP para que a máquina do ICS possa aplicar as configurações corretas na outra máquina.
Se eu entendi errado, por favor, você pode mudar sua pergunta para ficar mais claro em sua topologia de rede!