Sim, isso funcionará. O DHCP é uma tecnologia baseada em transmissão e, como as transmissões não são encaminhadas pelos roteadores por padrão (a menos que você configure-as habilitando o encaminhamento de broadcast ou configurando um endereço auxiliar dhcp), você não deve ter problemas com as máquinas obtendo suas informações de endereçamento IP do servidor DHCP correto. .