É muito improvável que o seu router esteja a fornecer endereços IP errados.
A causa mais provável é um servidor DHCP desonesto na rede.
Estão disponíveis ferramentas que podem ser executadas em sua estação de trabalho que enviarão solicitações DHCP e lhe dirão quais respostas você recebe ( DHCP Find é um que eu usei no passado). Com essa informação, você poderá ver de que IP as respostas DHCP estão chegando, bem como o endereço MAC culpado.
Uma vez que você tenha o endereço MAC, é apenas uma questão de passar pelas suas mesas do switch CAM para encontrar em qual porta ele está conectado.