Editar: entendeu mal o seu post no começo, reescreveu a resposta.
Quando você faz o roteamento, você não altera o conteúdo do pacote, basta escolher a interface certa para a mudança. Portanto, isso não alterará o endereço IP de origem que você recebeu. Ele irá para a tabela de roteamento correta e a interface certa, mas isso é tudo. Para fazer isso, você precisa de NAT .
Então você precisa se mascarar em POSTROUTING, por exemplo com:
/sbin/ip6tables -A POSTROUTING -t nat -m mark --mark 123 -j SNAT --to-source 2001:db8::3