Sua configuração não é tão complexa. Você realmente não precisa de caixas de roteadores NAT / firewall "prosumer" se você não quiser.
O que você DO precisa é o isolamento adequado de suas redes "públicas" e "intranet" - você realmente não tem isso aqui (dispositivos públicos não podem acertar os IPs internos da sua intranet, mas eles podem ver todo o seu tráfego, e sua intranet pode atingir os IPs da rede pública - isso deixa você aberto para pessoas ataques do meio).
Minha recomendação para você seria uma solução de firewall real .
Existem produtos comerciais da Juniper e da Cisco, mas você pode fazê-lo com um computador de mercadorias sobressalentes e com o pfSense , caso esteja disposto a oferecer suporte à solução por conta própria.
Você precisaria de três NICs (ou dois NICs e hardware com capacidade para VLAN no interior) e sua rede final deveria ser algo como isto:
[Internet]----[MODEM]----[Firewall]-------(Public network switch & Devices)
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------------(Intranet switch & Devices)
Com o firewall configurado para impedir que o tráfego das redes pública e intranet se misture (implementado como zonas de segurança separadas).