Isso pode ser feito com um modem simples e um switch. O modem passará ambos os endereços para a sua rede com poucas reclamações. As coisas ficam um pouco mais complicadas se você tiver um roteador na mistura, já que a maioria dos roteadores de nível de consumidor tem uma única interface WAN que suporta apenas um endereço.
Idealmente, o que você precisa é de dois roteadores para lidar com cada endereço (desleixado) ou um roteador capaz de várias atribuições na mesma interface. O DD-WRT tem essa capacidade, assim como muitos outros roteadores baseados em Linux.