Como resolvi meu problema original e ninguém respondeu à minha pergunta, responderei.
O problema acabou sendo um firmware desatualizado em meu roteador (TP-Link TL-WR841N) que não tinha a opção de definir uma porta interna em sua página de configuração de encaminhamento de porta. Uma versão mais recente tem essa opção, portanto, uma simples atualização de firmware me permitiu configurar o encaminhamento de porta corretamente sem a necessidade de bagunçar a porta e a DMZ.